]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/llvm/lib/Target/Hexagon/HexagonHardwareLoops.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / llvm / lib / Target / Hexagon / HexagonHardwareLoops.cpp
1 //===- HexagonHardwareLoops.cpp - Identify and generate hardware loops ----===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // This pass identifies loops where we can generate the Hexagon hardware
10 // loop instruction.  The hardware loop can perform loop branches with a
11 // zero-cycle overhead.
12 //
13 // The pattern that defines the induction variable can changed depending on
14 // prior optimizations.  For example, the IndVarSimplify phase run by 'opt'
15 // normalizes induction variables, and the Loop Strength Reduction pass
16 // run by 'llc' may also make changes to the induction variable.
17 // The pattern detected by this phase is due to running Strength Reduction.
18 //
19 // Criteria for hardware loops:
20 //  - Countable loops (w/ ind. var for a trip count)
21 //  - Assumes loops are normalized by IndVarSimplify
22 //  - Try inner-most loops first
23 //  - No function calls in loops.
24 //
25 //===----------------------------------------------------------------------===//
26
27 #include "HexagonInstrInfo.h"
28 #include "HexagonSubtarget.h"
29 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
30 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
34 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
37 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
38 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
39 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
40 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
41 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
42 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
43 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
44 #include "llvm/CodeGen/TargetRegisterInfo.h"
45 #include "llvm/IR/Constants.h"
46 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
47 #include "llvm/InitializePasses.h"
48 #include "llvm/Pass.h"
49 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
50 #include "llvm/Support/Debug.h"
51 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
54 #include <cassert>
55 #include <cstdint>
56 #include <cstdlib>
57 #include <iterator>
58 #include <map>
59 #include <set>
60 #include <string>
61 #include <utility>
62 #include <vector>
63
64 using namespace llvm;
65
66 #define DEBUG_TYPE "hwloops"
67
68 #ifndef NDEBUG
69 static cl::opt<int> HWLoopLimit("hexagon-max-hwloop", cl::Hidden, cl::init(-1));
70
71 // Option to create preheader only for a specific function.
72 static cl::opt<std::string> PHFn("hexagon-hwloop-phfn", cl::Hidden,
73                                  cl::init(""));
74 #endif
75
76 // Option to create a preheader if one doesn't exist.
77 static cl::opt<bool> HWCreatePreheader("hexagon-hwloop-preheader",
78     cl::Hidden, cl::init(true),
79     cl::desc("Add a preheader to a hardware loop if one doesn't exist"));
80
81 // Turn it off by default. If a preheader block is not created here, the
82 // software pipeliner may be unable to find a block suitable to serve as
83 // a preheader. In that case SWP will not run.
84 static cl::opt<bool> SpecPreheader("hwloop-spec-preheader", cl::init(false),
85   cl::Hidden, cl::ZeroOrMore, cl::desc("Allow speculation of preheader "
86   "instructions"));
87
88 STATISTIC(NumHWLoops, "Number of loops converted to hardware loops");
89
90 namespace llvm {
91
92   FunctionPass *createHexagonHardwareLoops();
93   void initializeHexagonHardwareLoopsPass(PassRegistry&);
94
95 } // end namespace llvm
96
97 namespace {
98
99   class CountValue;
100
101   struct HexagonHardwareLoops : public MachineFunctionPass {
102     MachineLoopInfo            *MLI;
103     MachineRegisterInfo        *MRI;
104     MachineDominatorTree       *MDT;
105     const HexagonInstrInfo     *TII;
106     const HexagonRegisterInfo  *TRI;
107 #ifndef NDEBUG
108     static int Counter;
109 #endif
110
111   public:
112     static char ID;
113
114     HexagonHardwareLoops() : MachineFunctionPass(ID) {}
115
116     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
117
118     StringRef getPassName() const override { return "Hexagon Hardware Loops"; }
119
120     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
121       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
122       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
123       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
124     }
125
126   private:
127     using LoopFeederMap = std::map<unsigned, MachineInstr *>;
128
129     /// Kinds of comparisons in the compare instructions.
130     struct Comparison {
131       enum Kind {
132         EQ  = 0x01,
133         NE  = 0x02,
134         L   = 0x04,
135         G   = 0x08,
136         U   = 0x40,
137         LTs = L,
138         LEs = L | EQ,
139         GTs = G,
140         GEs = G | EQ,
141         LTu = L      | U,
142         LEu = L | EQ | U,
143         GTu = G      | U,
144         GEu = G | EQ | U
145       };
146
147       static Kind getSwappedComparison(Kind Cmp) {
148         assert ((!((Cmp & L) && (Cmp & G))) && "Malformed comparison operator");
149         if ((Cmp & L) || (Cmp & G))
150           return (Kind)(Cmp ^ (L|G));
151         return Cmp;
152       }
153
154       static Kind getNegatedComparison(Kind Cmp) {
155         if ((Cmp & L) || (Cmp & G))
156           return (Kind)((Cmp ^ (L | G)) ^ EQ);
157         if ((Cmp & NE) || (Cmp & EQ))
158           return (Kind)(Cmp ^ (EQ | NE));
159         return (Kind)0;
160       }
161
162       static bool isSigned(Kind Cmp) {
163         return (Cmp & (L | G) && !(Cmp & U));
164       }
165
166       static bool isUnsigned(Kind Cmp) {
167         return (Cmp & U);
168       }
169     };
170
171     /// Find the register that contains the loop controlling
172     /// induction variable.
173     /// If successful, it will return true and set the \p Reg, \p IVBump
174     /// and \p IVOp arguments.  Otherwise it will return false.
175     /// The returned induction register is the register R that follows the
176     /// following induction pattern:
177     /// loop:
178     ///   R = phi ..., [ R.next, LatchBlock ]
179     ///   R.next = R + #bump
180     ///   if (R.next < #N) goto loop
181     /// IVBump is the immediate value added to R, and IVOp is the instruction
182     /// "R.next = R + #bump".
183     bool findInductionRegister(MachineLoop *L, unsigned &Reg,
184                                int64_t &IVBump, MachineInstr *&IVOp) const;
185
186     /// Return the comparison kind for the specified opcode.
187     Comparison::Kind getComparisonKind(unsigned CondOpc,
188                                        MachineOperand *InitialValue,
189                                        const MachineOperand *Endvalue,
190                                        int64_t IVBump) const;
191
192     /// Analyze the statements in a loop to determine if the loop
193     /// has a computable trip count and, if so, return a value that represents
194     /// the trip count expression.
195     CountValue *getLoopTripCount(MachineLoop *L,
196                                  SmallVectorImpl<MachineInstr *> &OldInsts);
197
198     /// Return the expression that represents the number of times
199     /// a loop iterates.  The function takes the operands that represent the
200     /// loop start value, loop end value, and induction value.  Based upon
201     /// these operands, the function attempts to compute the trip count.
202     /// If the trip count is not directly available (as an immediate value,
203     /// or a register), the function will attempt to insert computation of it
204     /// to the loop's preheader.
205     CountValue *computeCount(MachineLoop *Loop, const MachineOperand *Start,
206                              const MachineOperand *End, unsigned IVReg,
207                              int64_t IVBump, Comparison::Kind Cmp) const;
208
209     /// Return true if the instruction is not valid within a hardware
210     /// loop.
211     bool isInvalidLoopOperation(const MachineInstr *MI,
212                                 bool IsInnerHWLoop) const;
213
214     /// Return true if the loop contains an instruction that inhibits
215     /// using the hardware loop.
216     bool containsInvalidInstruction(MachineLoop *L, bool IsInnerHWLoop) const;
217
218     /// Given a loop, check if we can convert it to a hardware loop.
219     /// If so, then perform the conversion and return true.
220     bool convertToHardwareLoop(MachineLoop *L, bool &L0used, bool &L1used);
221
222     /// Return true if the instruction is now dead.
223     bool isDead(const MachineInstr *MI,
224                 SmallVectorImpl<MachineInstr *> &DeadPhis) const;
225
226     /// Remove the instruction if it is now dead.
227     void removeIfDead(MachineInstr *MI);
228
229     /// Make sure that the "bump" instruction executes before the
230     /// compare.  We need that for the IV fixup, so that the compare
231     /// instruction would not use a bumped value that has not yet been
232     /// defined.  If the instructions are out of order, try to reorder them.
233     bool orderBumpCompare(MachineInstr *BumpI, MachineInstr *CmpI);
234
235     /// Return true if MO and MI pair is visited only once. If visited
236     /// more than once, this indicates there is recursion. In such a case,
237     /// return false.
238     bool isLoopFeeder(MachineLoop *L, MachineBasicBlock *A, MachineInstr *MI,
239                       const MachineOperand *MO,
240                       LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const;
241
242     /// Return true if the Phi may generate a value that may underflow,
243     /// or may wrap.
244     bool phiMayWrapOrUnderflow(MachineInstr *Phi, const MachineOperand *EndVal,
245                                MachineBasicBlock *MBB, MachineLoop *L,
246                                LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const;
247
248     /// Return true if the induction variable may underflow an unsigned
249     /// value in the first iteration.
250     bool loopCountMayWrapOrUnderFlow(const MachineOperand *InitVal,
251                                      const MachineOperand *EndVal,
252                                      MachineBasicBlock *MBB, MachineLoop *L,
253                                      LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const;
254
255     /// Check if the given operand has a compile-time known constant
256     /// value. Return true if yes, and false otherwise. When returning true, set
257     /// Val to the corresponding constant value.
258     bool checkForImmediate(const MachineOperand &MO, int64_t &Val) const;
259
260     /// Check if the operand has a compile-time known constant value.
261     bool isImmediate(const MachineOperand &MO) const {
262       int64_t V;
263       return checkForImmediate(MO, V);
264     }
265
266     /// Return the immediate for the specified operand.
267     int64_t getImmediate(const MachineOperand &MO) const {
268       int64_t V;
269       if (!checkForImmediate(MO, V))
270         llvm_unreachable("Invalid operand");
271       return V;
272     }
273
274     /// Reset the given machine operand to now refer to a new immediate
275     /// value.  Assumes that the operand was already referencing an immediate
276     /// value, either directly, or via a register.
277     void setImmediate(MachineOperand &MO, int64_t Val);
278
279     /// Fix the data flow of the induction variable.
280     /// The desired flow is: phi ---> bump -+-> comparison-in-latch.
281     ///                                     |
282     ///                                     +-> back to phi
283     /// where "bump" is the increment of the induction variable:
284     ///   iv = iv + #const.
285     /// Due to some prior code transformations, the actual flow may look
286     /// like this:
287     ///   phi -+-> bump ---> back to phi
288     ///        |
289     ///        +-> comparison-in-latch (against upper_bound-bump),
290     /// i.e. the comparison that controls the loop execution may be using
291     /// the value of the induction variable from before the increment.
292     ///
293     /// Return true if the loop's flow is the desired one (i.e. it's
294     /// either been fixed, or no fixing was necessary).
295     /// Otherwise, return false.  This can happen if the induction variable
296     /// couldn't be identified, or if the value in the latch's comparison
297     /// cannot be adjusted to reflect the post-bump value.
298     bool fixupInductionVariable(MachineLoop *L);
299
300     /// Given a loop, if it does not have a preheader, create one.
301     /// Return the block that is the preheader.
302     MachineBasicBlock *createPreheaderForLoop(MachineLoop *L);
303   };
304
305   char HexagonHardwareLoops::ID = 0;
306 #ifndef NDEBUG
307   int HexagonHardwareLoops::Counter = 0;
308 #endif
309
310   /// Abstraction for a trip count of a loop. A smaller version
311   /// of the MachineOperand class without the concerns of changing the
312   /// operand representation.
313   class CountValue {
314   public:
315     enum CountValueType {
316       CV_Register,
317       CV_Immediate
318     };
319
320   private:
321     CountValueType Kind;
322     union Values {
323       struct {
324         unsigned Reg;
325         unsigned Sub;
326       } R;
327       unsigned ImmVal;
328     } Contents;
329
330   public:
331     explicit CountValue(CountValueType t, unsigned v, unsigned u = 0) {
332       Kind = t;
333       if (Kind == CV_Register) {
334         Contents.R.Reg = v;
335         Contents.R.Sub = u;
336       } else {
337         Contents.ImmVal = v;
338       }
339     }
340
341     bool isReg() const { return Kind == CV_Register; }
342     bool isImm() const { return Kind == CV_Immediate; }
343
344     unsigned getReg() const {
345       assert(isReg() && "Wrong CountValue accessor");
346       return Contents.R.Reg;
347     }
348
349     unsigned getSubReg() const {
350       assert(isReg() && "Wrong CountValue accessor");
351       return Contents.R.Sub;
352     }
353
354     unsigned getImm() const {
355       assert(isImm() && "Wrong CountValue accessor");
356       return Contents.ImmVal;
357     }
358
359     void print(raw_ostream &OS, const TargetRegisterInfo *TRI = nullptr) const {
360       if (isReg()) { OS << printReg(Contents.R.Reg, TRI, Contents.R.Sub); }
361       if (isImm()) { OS << Contents.ImmVal; }
362     }
363   };
364
365 } // end anonymous namespace
366
367 INITIALIZE_PASS_BEGIN(HexagonHardwareLoops, "hwloops",
368                       "Hexagon Hardware Loops", false, false)
369 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
370 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
371 INITIALIZE_PASS_END(HexagonHardwareLoops, "hwloops",
372                     "Hexagon Hardware Loops", false, false)
373
374 FunctionPass *llvm::createHexagonHardwareLoops() {
375   return new HexagonHardwareLoops();
376 }
377
378 bool HexagonHardwareLoops::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
379   LLVM_DEBUG(dbgs() << "********* Hexagon Hardware Loops *********\n");
380   if (skipFunction(MF.getFunction()))
381     return false;
382
383   bool Changed = false;
384
385   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
386   MRI = &MF.getRegInfo();
387   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
388   const HexagonSubtarget &HST = MF.getSubtarget<HexagonSubtarget>();
389   TII = HST.getInstrInfo();
390   TRI = HST.getRegisterInfo();
391
392   for (auto &L : *MLI)
393     if (!L->getParentLoop()) {
394       bool L0Used = false;
395       bool L1Used = false;
396       Changed |= convertToHardwareLoop(L, L0Used, L1Used);
397     }
398
399   return Changed;
400 }
401
402 bool HexagonHardwareLoops::findInductionRegister(MachineLoop *L,
403                                                  unsigned &Reg,
404                                                  int64_t &IVBump,
405                                                  MachineInstr *&IVOp
406                                                  ) const {
407   MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
408   MachineBasicBlock *Preheader = MLI->findLoopPreheader(L, SpecPreheader);
409   MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
410   MachineBasicBlock *ExitingBlock = L->findLoopControlBlock();
411   if (!Header || !Preheader || !Latch || !ExitingBlock)
412     return false;
413
414   // This pair represents an induction register together with an immediate
415   // value that will be added to it in each loop iteration.
416   using RegisterBump = std::pair<unsigned, int64_t>;
417
418   // Mapping:  R.next -> (R, bump), where R, R.next and bump are derived
419   // from an induction operation
420   //   R.next = R + bump
421   // where bump is an immediate value.
422   using InductionMap = std::map<unsigned, RegisterBump>;
423
424   InductionMap IndMap;
425
426   using instr_iterator = MachineBasicBlock::instr_iterator;
427
428   for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
429        I != E && I->isPHI(); ++I) {
430     MachineInstr *Phi = &*I;
431
432     // Have a PHI instruction.  Get the operand that corresponds to the
433     // latch block, and see if is a result of an addition of form "reg+imm",
434     // where the "reg" is defined by the PHI node we are looking at.
435     for (unsigned i = 1, n = Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
436       if (Phi->getOperand(i+1).getMBB() != Latch)
437         continue;
438
439       Register PhiOpReg = Phi->getOperand(i).getReg();
440       MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(PhiOpReg);
441
442       if (DI->getDesc().isAdd()) {
443         // If the register operand to the add is the PHI we're looking at, this
444         // meets the induction pattern.
445         Register IndReg = DI->getOperand(1).getReg();
446         MachineOperand &Opnd2 = DI->getOperand(2);
447         int64_t V;
448         if (MRI->getVRegDef(IndReg) == Phi && checkForImmediate(Opnd2, V)) {
449           Register UpdReg = DI->getOperand(0).getReg();
450           IndMap.insert(std::make_pair(UpdReg, std::make_pair(IndReg, V)));
451         }
452       }
453     }  // for (i)
454   }  // for (instr)
455
456   SmallVector<MachineOperand,2> Cond;
457   MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
458   bool NotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false);
459   if (NotAnalyzed)
460     return false;
461
462   unsigned PredR, PredPos, PredRegFlags;
463   if (!TII->getPredReg(Cond, PredR, PredPos, PredRegFlags))
464     return false;
465
466   MachineInstr *PredI = MRI->getVRegDef(PredR);
467   if (!PredI->isCompare())
468     return false;
469
470   unsigned CmpReg1 = 0, CmpReg2 = 0;
471   int CmpImm = 0, CmpMask = 0;
472   bool CmpAnalyzed =
473       TII->analyzeCompare(*PredI, CmpReg1, CmpReg2, CmpMask, CmpImm);
474   // Fail if the compare was not analyzed, or it's not comparing a register
475   // with an immediate value.  Not checking the mask here, since we handle
476   // the individual compare opcodes (including A4_cmpb*) later on.
477   if (!CmpAnalyzed)
478     return false;
479
480   // Exactly one of the input registers to the comparison should be among
481   // the induction registers.
482   InductionMap::iterator IndMapEnd = IndMap.end();
483   InductionMap::iterator F = IndMapEnd;
484   if (CmpReg1 != 0) {
485     InductionMap::iterator F1 = IndMap.find(CmpReg1);
486     if (F1 != IndMapEnd)
487       F = F1;
488   }
489   if (CmpReg2 != 0) {
490     InductionMap::iterator F2 = IndMap.find(CmpReg2);
491     if (F2 != IndMapEnd) {
492       if (F != IndMapEnd)
493         return false;
494       F = F2;
495     }
496   }
497   if (F == IndMapEnd)
498     return false;
499
500   Reg = F->second.first;
501   IVBump = F->second.second;
502   IVOp = MRI->getVRegDef(F->first);
503   return true;
504 }
505
506 // Return the comparison kind for the specified opcode.
507 HexagonHardwareLoops::Comparison::Kind
508 HexagonHardwareLoops::getComparisonKind(unsigned CondOpc,
509                                         MachineOperand *InitialValue,
510                                         const MachineOperand *EndValue,
511                                         int64_t IVBump) const {
512   Comparison::Kind Cmp = (Comparison::Kind)0;
513   switch (CondOpc) {
514   case Hexagon::C2_cmpeq:
515   case Hexagon::C2_cmpeqi:
516   case Hexagon::C2_cmpeqp:
517     Cmp = Comparison::EQ;
518     break;
519   case Hexagon::C4_cmpneq:
520   case Hexagon::C4_cmpneqi:
521     Cmp = Comparison::NE;
522     break;
523   case Hexagon::C2_cmplt:
524     Cmp = Comparison::LTs;
525     break;
526   case Hexagon::C2_cmpltu:
527     Cmp = Comparison::LTu;
528     break;
529   case Hexagon::C4_cmplte:
530   case Hexagon::C4_cmpltei:
531     Cmp = Comparison::LEs;
532     break;
533   case Hexagon::C4_cmplteu:
534   case Hexagon::C4_cmplteui:
535     Cmp = Comparison::LEu;
536     break;
537   case Hexagon::C2_cmpgt:
538   case Hexagon::C2_cmpgti:
539   case Hexagon::C2_cmpgtp:
540     Cmp = Comparison::GTs;
541     break;
542   case Hexagon::C2_cmpgtu:
543   case Hexagon::C2_cmpgtui:
544   case Hexagon::C2_cmpgtup:
545     Cmp = Comparison::GTu;
546     break;
547   case Hexagon::C2_cmpgei:
548     Cmp = Comparison::GEs;
549     break;
550   case Hexagon::C2_cmpgeui:
551     Cmp = Comparison::GEs;
552     break;
553   default:
554     return (Comparison::Kind)0;
555   }
556   return Cmp;
557 }
558
559 /// Analyze the statements in a loop to determine if the loop has
560 /// a computable trip count and, if so, return a value that represents
561 /// the trip count expression.
562 ///
563 /// This function iterates over the phi nodes in the loop to check for
564 /// induction variable patterns that are used in the calculation for
565 /// the number of time the loop is executed.
566 CountValue *HexagonHardwareLoops::getLoopTripCount(MachineLoop *L,
567     SmallVectorImpl<MachineInstr *> &OldInsts) {
568   MachineBasicBlock *TopMBB = L->getTopBlock();
569   MachineBasicBlock::pred_iterator PI = TopMBB->pred_begin();
570   assert(PI != TopMBB->pred_end() &&
571          "Loop must have more than one incoming edge!");
572   MachineBasicBlock *Backedge = *PI++;
573   if (PI == TopMBB->pred_end())  // dead loop?
574     return nullptr;
575   MachineBasicBlock *Incoming = *PI++;
576   if (PI != TopMBB->pred_end())  // multiple backedges?
577     return nullptr;
578
579   // Make sure there is one incoming and one backedge and determine which
580   // is which.
581   if (L->contains(Incoming)) {
582     if (L->contains(Backedge))
583       return nullptr;
584     std::swap(Incoming, Backedge);
585   } else if (!L->contains(Backedge))
586     return nullptr;
587
588   // Look for the cmp instruction to determine if we can get a useful trip
589   // count.  The trip count can be either a register or an immediate.  The
590   // location of the value depends upon the type (reg or imm).
591   MachineBasicBlock *ExitingBlock = L->findLoopControlBlock();
592   if (!ExitingBlock)
593     return nullptr;
594
595   unsigned IVReg = 0;
596   int64_t IVBump = 0;
597   MachineInstr *IVOp;
598   bool FoundIV = findInductionRegister(L, IVReg, IVBump, IVOp);
599   if (!FoundIV)
600     return nullptr;
601
602   MachineBasicBlock *Preheader = MLI->findLoopPreheader(L, SpecPreheader);
603
604   MachineOperand *InitialValue = nullptr;
605   MachineInstr *IV_Phi = MRI->getVRegDef(IVReg);
606   MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
607   for (unsigned i = 1, n = IV_Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
608     MachineBasicBlock *MBB = IV_Phi->getOperand(i+1).getMBB();
609     if (MBB == Preheader)
610       InitialValue = &IV_Phi->getOperand(i);
611     else if (MBB == Latch)
612       IVReg = IV_Phi->getOperand(i).getReg();  // Want IV reg after bump.
613   }
614   if (!InitialValue)
615     return nullptr;
616
617   SmallVector<MachineOperand,2> Cond;
618   MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
619   bool NotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false);
620   if (NotAnalyzed)
621     return nullptr;
622
623   MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
624   // TB must be non-null.  If FB is also non-null, one of them must be
625   // the header.  Otherwise, branch to TB could be exiting the loop, and
626   // the fall through can go to the header.
627   assert (TB && "Exit block without a branch?");
628   if (ExitingBlock != Latch && (TB == Latch || FB == Latch)) {
629     MachineBasicBlock *LTB = nullptr, *LFB = nullptr;
630     SmallVector<MachineOperand,2> LCond;
631     bool NotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*Latch, LTB, LFB, LCond, false);
632     if (NotAnalyzed)
633       return nullptr;
634     if (TB == Latch)
635       TB = (LTB == Header) ? LTB : LFB;
636     else
637       FB = (LTB == Header) ? LTB: LFB;
638   }
639   assert ((!FB || TB == Header || FB == Header) && "Branches not to header?");
640   if (!TB || (FB && TB != Header && FB != Header))
641     return nullptr;
642
643   // Branches of form "if (!P) ..." cause HexagonInstrInfo::AnalyzeBranch
644   // to put imm(0), followed by P in the vector Cond.
645   // If TB is not the header, it means that the "not-taken" path must lead
646   // to the header.
647   bool Negated = TII->predOpcodeHasNot(Cond) ^ (TB != Header);
648   unsigned PredReg, PredPos, PredRegFlags;
649   if (!TII->getPredReg(Cond, PredReg, PredPos, PredRegFlags))
650     return nullptr;
651   MachineInstr *CondI = MRI->getVRegDef(PredReg);
652   unsigned CondOpc = CondI->getOpcode();
653
654   unsigned CmpReg1 = 0, CmpReg2 = 0;
655   int Mask = 0, ImmValue = 0;
656   bool AnalyzedCmp =
657       TII->analyzeCompare(*CondI, CmpReg1, CmpReg2, Mask, ImmValue);
658   if (!AnalyzedCmp)
659     return nullptr;
660
661   // The comparison operator type determines how we compute the loop
662   // trip count.
663   OldInsts.push_back(CondI);
664   OldInsts.push_back(IVOp);
665
666   // Sadly, the following code gets information based on the position
667   // of the operands in the compare instruction.  This has to be done
668   // this way, because the comparisons check for a specific relationship
669   // between the operands (e.g. is-less-than), rather than to find out
670   // what relationship the operands are in (as on PPC).
671   Comparison::Kind Cmp;
672   bool isSwapped = false;
673   const MachineOperand &Op1 = CondI->getOperand(1);
674   const MachineOperand &Op2 = CondI->getOperand(2);
675   const MachineOperand *EndValue = nullptr;
676
677   if (Op1.isReg()) {
678     if (Op2.isImm() || Op1.getReg() == IVReg)
679       EndValue = &Op2;
680     else {
681       EndValue = &Op1;
682       isSwapped = true;
683     }
684   }
685
686   if (!EndValue)
687     return nullptr;
688
689   Cmp = getComparisonKind(CondOpc, InitialValue, EndValue, IVBump);
690   if (!Cmp)
691     return nullptr;
692   if (Negated)
693     Cmp = Comparison::getNegatedComparison(Cmp);
694   if (isSwapped)
695     Cmp = Comparison::getSwappedComparison(Cmp);
696
697   if (InitialValue->isReg()) {
698     Register R = InitialValue->getReg();
699     MachineBasicBlock *DefBB = MRI->getVRegDef(R)->getParent();
700     if (!MDT->properlyDominates(DefBB, Header)) {
701       int64_t V;
702       if (!checkForImmediate(*InitialValue, V))
703         return nullptr;
704     }
705     OldInsts.push_back(MRI->getVRegDef(R));
706   }
707   if (EndValue->isReg()) {
708     Register R = EndValue->getReg();
709     MachineBasicBlock *DefBB = MRI->getVRegDef(R)->getParent();
710     if (!MDT->properlyDominates(DefBB, Header)) {
711       int64_t V;
712       if (!checkForImmediate(*EndValue, V))
713         return nullptr;
714     }
715     OldInsts.push_back(MRI->getVRegDef(R));
716   }
717
718   return computeCount(L, InitialValue, EndValue, IVReg, IVBump, Cmp);
719 }
720
721 /// Helper function that returns the expression that represents the
722 /// number of times a loop iterates.  The function takes the operands that
723 /// represent the loop start value, loop end value, and induction value.
724 /// Based upon these operands, the function attempts to compute the trip count.
725 CountValue *HexagonHardwareLoops::computeCount(MachineLoop *Loop,
726                                                const MachineOperand *Start,
727                                                const MachineOperand *End,
728                                                unsigned IVReg,
729                                                int64_t IVBump,
730                                                Comparison::Kind Cmp) const {
731   // Cannot handle comparison EQ, i.e. while (A == B).
732   if (Cmp == Comparison::EQ)
733     return nullptr;
734
735   // Check if either the start or end values are an assignment of an immediate.
736   // If so, use the immediate value rather than the register.
737   if (Start->isReg()) {
738     const MachineInstr *StartValInstr = MRI->getVRegDef(Start->getReg());
739     if (StartValInstr && (StartValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrsi ||
740                           StartValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrpi))
741       Start = &StartValInstr->getOperand(1);
742   }
743   if (End->isReg()) {
744     const MachineInstr *EndValInstr = MRI->getVRegDef(End->getReg());
745     if (EndValInstr && (EndValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrsi ||
746                         EndValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrpi))
747       End = &EndValInstr->getOperand(1);
748   }
749
750   if (!Start->isReg() && !Start->isImm())
751     return nullptr;
752   if (!End->isReg() && !End->isImm())
753     return nullptr;
754
755   bool CmpLess =     Cmp & Comparison::L;
756   bool CmpGreater =  Cmp & Comparison::G;
757   bool CmpHasEqual = Cmp & Comparison::EQ;
758
759   // Avoid certain wrap-arounds.  This doesn't detect all wrap-arounds.
760   if (CmpLess && IVBump < 0)
761     // Loop going while iv is "less" with the iv value going down.  Must wrap.
762     return nullptr;
763
764   if (CmpGreater && IVBump > 0)
765     // Loop going while iv is "greater" with the iv value going up.  Must wrap.
766     return nullptr;
767
768   // Phis that may feed into the loop.
769   LoopFeederMap LoopFeederPhi;
770
771   // Check if the initial value may be zero and can be decremented in the first
772   // iteration. If the value is zero, the endloop instruction will not decrement
773   // the loop counter, so we shouldn't generate a hardware loop in this case.
774   if (loopCountMayWrapOrUnderFlow(Start, End, Loop->getLoopPreheader(), Loop,
775                                   LoopFeederPhi))
776       return nullptr;
777
778   if (Start->isImm() && End->isImm()) {
779     // Both, start and end are immediates.
780     int64_t StartV = Start->getImm();
781     int64_t EndV = End->getImm();
782     int64_t Dist = EndV - StartV;
783     if (Dist == 0)
784       return nullptr;
785
786     bool Exact = (Dist % IVBump) == 0;
787
788     if (Cmp == Comparison::NE) {
789       if (!Exact)
790         return nullptr;
791       if ((Dist < 0) ^ (IVBump < 0))
792         return nullptr;
793     }
794
795     // For comparisons that include the final value (i.e. include equality
796     // with the final value), we need to increase the distance by 1.
797     if (CmpHasEqual)
798       Dist = Dist > 0 ? Dist+1 : Dist-1;
799
800     // For the loop to iterate, CmpLess should imply Dist > 0.  Similarly,
801     // CmpGreater should imply Dist < 0.  These conditions could actually
802     // fail, for example, in unreachable code (which may still appear to be
803     // reachable in the CFG).
804     if ((CmpLess && Dist < 0) || (CmpGreater && Dist > 0))
805       return nullptr;
806
807     // "Normalized" distance, i.e. with the bump set to +-1.
808     int64_t Dist1 = (IVBump > 0) ? (Dist +  (IVBump - 1)) / IVBump
809                                  : (-Dist + (-IVBump - 1)) / (-IVBump);
810     assert (Dist1 > 0 && "Fishy thing.  Both operands have the same sign.");
811
812     uint64_t Count = Dist1;
813
814     if (Count > 0xFFFFFFFFULL)
815       return nullptr;
816
817     return new CountValue(CountValue::CV_Immediate, Count);
818   }
819
820   // A general case: Start and End are some values, but the actual
821   // iteration count may not be available.  If it is not, insert
822   // a computation of it into the preheader.
823
824   // If the induction variable bump is not a power of 2, quit.
825   // Othwerise we'd need a general integer division.
826   if (!isPowerOf2_64(std::abs(IVBump)))
827     return nullptr;
828
829   MachineBasicBlock *PH = MLI->findLoopPreheader(Loop, SpecPreheader);
830   assert (PH && "Should have a preheader by now");
831   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = PH->getFirstTerminator();
832   DebugLoc DL;
833   if (InsertPos != PH->end())
834     DL = InsertPos->getDebugLoc();
835
836   // If Start is an immediate and End is a register, the trip count
837   // will be "reg - imm".  Hexagon's "subtract immediate" instruction
838   // is actually "reg + -imm".
839
840   // If the loop IV is going downwards, i.e. if the bump is negative,
841   // then the iteration count (computed as End-Start) will need to be
842   // negated.  To avoid the negation, just swap Start and End.
843   if (IVBump < 0) {
844     std::swap(Start, End);
845     IVBump = -IVBump;
846   }
847   // Cmp may now have a wrong direction, e.g.  LEs may now be GEs.
848   // Signedness, and "including equality" are preserved.
849
850   bool RegToImm = Start->isReg() && End->isImm(); // for (reg..imm)
851   bool RegToReg = Start->isReg() && End->isReg(); // for (reg..reg)
852
853   int64_t StartV = 0, EndV = 0;
854   if (Start->isImm())
855     StartV = Start->getImm();
856   if (End->isImm())
857     EndV = End->getImm();
858
859   int64_t AdjV = 0;
860   // To compute the iteration count, we would need this computation:
861   //   Count = (End - Start + (IVBump-1)) / IVBump
862   // or, when CmpHasEqual:
863   //   Count = (End - Start + (IVBump-1)+1) / IVBump
864   // The "IVBump-1" part is the adjustment (AdjV).  We can avoid
865   // generating an instruction specifically to add it if we can adjust
866   // the immediate values for Start or End.
867
868   if (CmpHasEqual) {
869     // Need to add 1 to the total iteration count.
870     if (Start->isImm())
871       StartV--;
872     else if (End->isImm())
873       EndV++;
874     else
875       AdjV += 1;
876   }
877
878   if (Cmp != Comparison::NE) {
879     if (Start->isImm())
880       StartV -= (IVBump-1);
881     else if (End->isImm())
882       EndV += (IVBump-1);
883     else
884       AdjV += (IVBump-1);
885   }
886
887   unsigned R = 0, SR = 0;
888   if (Start->isReg()) {
889     R = Start->getReg();
890     SR = Start->getSubReg();
891   } else {
892     R = End->getReg();
893     SR = End->getSubReg();
894   }
895   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(R);
896   // Hardware loops cannot handle 64-bit registers.  If it's a double
897   // register, it has to have a subregister.
898   if (!SR && RC == &Hexagon::DoubleRegsRegClass)
899     return nullptr;
900   const TargetRegisterClass *IntRC = &Hexagon::IntRegsRegClass;
901
902   // Compute DistR (register with the distance between Start and End).
903   unsigned DistR, DistSR;
904
905   // Avoid special case, where the start value is an imm(0).
906   if (Start->isImm() && StartV == 0) {
907     DistR = End->getReg();
908     DistSR = End->getSubReg();
909   } else {
910     const MCInstrDesc &SubD = RegToReg ? TII->get(Hexagon::A2_sub) :
911                               (RegToImm ? TII->get(Hexagon::A2_subri) :
912                                           TII->get(Hexagon::A2_addi));
913     if (RegToReg || RegToImm) {
914       Register SubR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
915       MachineInstrBuilder SubIB =
916         BuildMI(*PH, InsertPos, DL, SubD, SubR);
917
918       if (RegToReg)
919         SubIB.addReg(End->getReg(), 0, End->getSubReg())
920           .addReg(Start->getReg(), 0, Start->getSubReg());
921       else
922         SubIB.addImm(EndV)
923           .addReg(Start->getReg(), 0, Start->getSubReg());
924       DistR = SubR;
925     } else {
926       // If the loop has been unrolled, we should use the original loop count
927       // instead of recalculating the value. This will avoid additional
928       // 'Add' instruction.
929       const MachineInstr *EndValInstr = MRI->getVRegDef(End->getReg());
930       if (EndValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_addi &&
931           EndValInstr->getOperand(1).getSubReg() == 0 &&
932           EndValInstr->getOperand(2).getImm() == StartV) {
933         DistR = EndValInstr->getOperand(1).getReg();
934       } else {
935         Register SubR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
936         MachineInstrBuilder SubIB =
937           BuildMI(*PH, InsertPos, DL, SubD, SubR);
938         SubIB.addReg(End->getReg(), 0, End->getSubReg())
939              .addImm(-StartV);
940         DistR = SubR;
941       }
942     }
943     DistSR = 0;
944   }
945
946   // From DistR, compute AdjR (register with the adjusted distance).
947   unsigned AdjR, AdjSR;
948
949   if (AdjV == 0) {
950     AdjR = DistR;
951     AdjSR = DistSR;
952   } else {
953     // Generate CountR = ADD DistR, AdjVal
954     Register AddR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
955     MCInstrDesc const &AddD = TII->get(Hexagon::A2_addi);
956     BuildMI(*PH, InsertPos, DL, AddD, AddR)
957       .addReg(DistR, 0, DistSR)
958       .addImm(AdjV);
959
960     AdjR = AddR;
961     AdjSR = 0;
962   }
963
964   // From AdjR, compute CountR (register with the final count).
965   unsigned CountR, CountSR;
966
967   if (IVBump == 1) {
968     CountR = AdjR;
969     CountSR = AdjSR;
970   } else {
971     // The IV bump is a power of two. Log_2(IV bump) is the shift amount.
972     unsigned Shift = Log2_32(IVBump);
973
974     // Generate NormR = LSR DistR, Shift.
975     Register LsrR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
976     const MCInstrDesc &LsrD = TII->get(Hexagon::S2_lsr_i_r);
977     BuildMI(*PH, InsertPos, DL, LsrD, LsrR)
978       .addReg(AdjR, 0, AdjSR)
979       .addImm(Shift);
980
981     CountR = LsrR;
982     CountSR = 0;
983   }
984
985   return new CountValue(CountValue::CV_Register, CountR, CountSR);
986 }
987
988 /// Return true if the operation is invalid within hardware loop.
989 bool HexagonHardwareLoops::isInvalidLoopOperation(const MachineInstr *MI,
990                                                   bool IsInnerHWLoop) const {
991   // Call is not allowed because the callee may use a hardware loop except for
992   // the case when the call never returns.
993   if (MI->getDesc().isCall())
994     return !TII->doesNotReturn(*MI);
995
996   // Check if the instruction defines a hardware loop register.
997   using namespace Hexagon;
998
999   static const unsigned Regs01[] = { LC0, SA0, LC1, SA1 };
1000   static const unsigned Regs1[]  = { LC1, SA1 };
1001   auto CheckRegs = IsInnerHWLoop ? makeArrayRef(Regs01, array_lengthof(Regs01))
1002                                  : makeArrayRef(Regs1, array_lengthof(Regs1));
1003   for (unsigned R : CheckRegs)
1004     if (MI->modifiesRegister(R, TRI))
1005       return true;
1006
1007   return false;
1008 }
1009
1010 /// Return true if the loop contains an instruction that inhibits
1011 /// the use of the hardware loop instruction.
1012 bool HexagonHardwareLoops::containsInvalidInstruction(MachineLoop *L,
1013     bool IsInnerHWLoop) const {
1014   LLVM_DEBUG(dbgs() << "\nhw_loop head, "
1015                     << printMBBReference(**L->block_begin()));
1016   for (MachineBasicBlock *MBB : L->getBlocks()) {
1017     for (MachineBasicBlock::iterator
1018            MII = MBB->begin(), E = MBB->end(); MII != E; ++MII) {
1019       const MachineInstr *MI = &*MII;
1020       if (isInvalidLoopOperation(MI, IsInnerHWLoop)) {
1021         LLVM_DEBUG(dbgs() << "\nCannot convert to hw_loop due to:";
1022                    MI->dump(););
1023         return true;
1024       }
1025     }
1026   }
1027   return false;
1028 }
1029
1030 /// Returns true if the instruction is dead.  This was essentially
1031 /// copied from DeadMachineInstructionElim::isDead, but with special cases
1032 /// for inline asm, physical registers and instructions with side effects
1033 /// removed.
1034 bool HexagonHardwareLoops::isDead(const MachineInstr *MI,
1035                               SmallVectorImpl<MachineInstr *> &DeadPhis) const {
1036   // Examine each operand.
1037   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1038     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1039     if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
1040       continue;
1041
1042     Register Reg = MO.getReg();
1043     if (MRI->use_nodbg_empty(Reg))
1044       continue;
1045
1046     using use_nodbg_iterator = MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator;
1047
1048     // This instruction has users, but if the only user is the phi node for the
1049     // parent block, and the only use of that phi node is this instruction, then
1050     // this instruction is dead: both it (and the phi node) can be removed.
1051     use_nodbg_iterator I = MRI->use_nodbg_begin(Reg);
1052     use_nodbg_iterator End = MRI->use_nodbg_end();
1053     if (std::next(I) != End || !I->getParent()->isPHI())
1054       return false;
1055
1056     MachineInstr *OnePhi = I->getParent();
1057     for (unsigned j = 0, f = OnePhi->getNumOperands(); j != f; ++j) {
1058       const MachineOperand &OPO = OnePhi->getOperand(j);
1059       if (!OPO.isReg() || !OPO.isDef())
1060         continue;
1061
1062       Register OPReg = OPO.getReg();
1063       use_nodbg_iterator nextJ;
1064       for (use_nodbg_iterator J = MRI->use_nodbg_begin(OPReg);
1065            J != End; J = nextJ) {
1066         nextJ = std::next(J);
1067         MachineOperand &Use = *J;
1068         MachineInstr *UseMI = Use.getParent();
1069
1070         // If the phi node has a user that is not MI, bail.
1071         if (MI != UseMI)
1072           return false;
1073       }
1074     }
1075     DeadPhis.push_back(OnePhi);
1076   }
1077
1078   // If there are no defs with uses, the instruction is dead.
1079   return true;
1080 }
1081
1082 void HexagonHardwareLoops::removeIfDead(MachineInstr *MI) {
1083   // This procedure was essentially copied from DeadMachineInstructionElim.
1084
1085   SmallVector<MachineInstr*, 1> DeadPhis;
1086   if (isDead(MI, DeadPhis)) {
1087     LLVM_DEBUG(dbgs() << "HW looping will remove: " << *MI);
1088
1089     // It is possible that some DBG_VALUE instructions refer to this
1090     // instruction.  Examine each def operand for such references;
1091     // if found, mark the DBG_VALUE as undef (but don't delete it).
1092     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1093       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1094       if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
1095         continue;
1096       Register Reg = MO.getReg();
1097       MachineRegisterInfo::use_iterator nextI;
1098       for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(Reg),
1099            E = MRI->use_end(); I != E; I = nextI) {
1100         nextI = std::next(I);  // I is invalidated by the setReg
1101         MachineOperand &Use = *I;
1102         MachineInstr *UseMI = I->getParent();
1103         if (UseMI == MI)
1104           continue;
1105         if (Use.isDebug())
1106           UseMI->getOperand(0).setReg(0U);
1107       }
1108     }
1109
1110     MI->eraseFromParent();
1111     for (unsigned i = 0; i < DeadPhis.size(); ++i)
1112       DeadPhis[i]->eraseFromParent();
1113   }
1114 }
1115
1116 /// Check if the loop is a candidate for converting to a hardware
1117 /// loop.  If so, then perform the transformation.
1118 ///
1119 /// This function works on innermost loops first.  A loop can be converted
1120 /// if it is a counting loop; either a register value or an immediate.
1121 ///
1122 /// The code makes several assumptions about the representation of the loop
1123 /// in llvm.
1124 bool HexagonHardwareLoops::convertToHardwareLoop(MachineLoop *L,
1125                                                  bool &RecL0used,
1126                                                  bool &RecL1used) {
1127   // This is just for sanity.
1128   assert(L->getHeader() && "Loop without a header?");
1129
1130   bool Changed = false;
1131   bool L0Used = false;
1132   bool L1Used = false;
1133
1134   // Process nested loops first.
1135   for (MachineLoop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I) {
1136     Changed |= convertToHardwareLoop(*I, RecL0used, RecL1used);
1137     L0Used |= RecL0used;
1138     L1Used |= RecL1used;
1139   }
1140
1141   // If a nested loop has been converted, then we can't convert this loop.
1142   if (Changed && L0Used && L1Used)
1143     return Changed;
1144
1145   unsigned LOOP_i;
1146   unsigned LOOP_r;
1147   unsigned ENDLOOP;
1148
1149   // Flag used to track loopN instruction:
1150   // 1 - Hardware loop is being generated for the inner most loop.
1151   // 0 - Hardware loop is being generated for the outer loop.
1152   unsigned IsInnerHWLoop = 1;
1153
1154   if (L0Used) {
1155     LOOP_i = Hexagon::J2_loop1i;
1156     LOOP_r = Hexagon::J2_loop1r;
1157     ENDLOOP = Hexagon::ENDLOOP1;
1158     IsInnerHWLoop = 0;
1159   } else {
1160     LOOP_i = Hexagon::J2_loop0i;
1161     LOOP_r = Hexagon::J2_loop0r;
1162     ENDLOOP = Hexagon::ENDLOOP0;
1163   }
1164
1165 #ifndef NDEBUG
1166   // Stop trying after reaching the limit (if any).
1167   int Limit = HWLoopLimit;
1168   if (Limit >= 0) {
1169     if (Counter >= HWLoopLimit)
1170       return false;
1171     Counter++;
1172   }
1173 #endif
1174
1175   // Does the loop contain any invalid instructions?
1176   if (containsInvalidInstruction(L, IsInnerHWLoop))
1177     return false;
1178
1179   MachineBasicBlock *LastMBB = L->findLoopControlBlock();
1180   // Don't generate hw loop if the loop has more than one exit.
1181   if (!LastMBB)
1182     return false;
1183
1184   MachineBasicBlock::iterator LastI = LastMBB->getFirstTerminator();
1185   if (LastI == LastMBB->end())
1186     return false;
1187
1188   // Is the induction variable bump feeding the latch condition?
1189   if (!fixupInductionVariable(L))
1190     return false;
1191
1192   // Ensure the loop has a preheader: the loop instruction will be
1193   // placed there.
1194   MachineBasicBlock *Preheader = MLI->findLoopPreheader(L, SpecPreheader);
1195   if (!Preheader) {
1196     Preheader = createPreheaderForLoop(L);
1197     if (!Preheader)
1198       return false;
1199   }
1200
1201   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = Preheader->getFirstTerminator();
1202
1203   SmallVector<MachineInstr*, 2> OldInsts;
1204   // Are we able to determine the trip count for the loop?
1205   CountValue *TripCount = getLoopTripCount(L, OldInsts);
1206   if (!TripCount)
1207     return false;
1208
1209   // Is the trip count available in the preheader?
1210   if (TripCount->isReg()) {
1211     // There will be a use of the register inserted into the preheader,
1212     // so make sure that the register is actually defined at that point.
1213     MachineInstr *TCDef = MRI->getVRegDef(TripCount->getReg());
1214     MachineBasicBlock *BBDef = TCDef->getParent();
1215     if (!MDT->dominates(BBDef, Preheader))
1216       return false;
1217   }
1218
1219   // Determine the loop start.
1220   MachineBasicBlock *TopBlock = L->getTopBlock();
1221   MachineBasicBlock *ExitingBlock = L->findLoopControlBlock();
1222   MachineBasicBlock *LoopStart = nullptr;
1223   if (ExitingBlock !=  L->getLoopLatch()) {
1224     MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
1225     SmallVector<MachineOperand, 2> Cond;
1226
1227     if (TII->analyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false))
1228       return false;
1229
1230     if (L->contains(TB))
1231       LoopStart = TB;
1232     else if (L->contains(FB))
1233       LoopStart = FB;
1234     else
1235       return false;
1236   }
1237   else
1238     LoopStart = TopBlock;
1239
1240   // Convert the loop to a hardware loop.
1241   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Change to hardware loop at "; L->dump());
1242   DebugLoc DL;
1243   if (InsertPos != Preheader->end())
1244     DL = InsertPos->getDebugLoc();
1245
1246   if (TripCount->isReg()) {
1247     // Create a copy of the loop count register.
1248     Register CountReg = MRI->createVirtualRegister(&Hexagon::IntRegsRegClass);
1249     BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(TargetOpcode::COPY), CountReg)
1250       .addReg(TripCount->getReg(), 0, TripCount->getSubReg());
1251     // Add the Loop instruction to the beginning of the loop.
1252     BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(LOOP_r)).addMBB(LoopStart)
1253       .addReg(CountReg);
1254   } else {
1255     assert(TripCount->isImm() && "Expecting immediate value for trip count");
1256     // Add the Loop immediate instruction to the beginning of the loop,
1257     // if the immediate fits in the instructions.  Otherwise, we need to
1258     // create a new virtual register.
1259     int64_t CountImm = TripCount->getImm();
1260     if (!TII->isValidOffset(LOOP_i, CountImm, TRI)) {
1261       Register CountReg = MRI->createVirtualRegister(&Hexagon::IntRegsRegClass);
1262       BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(Hexagon::A2_tfrsi), CountReg)
1263         .addImm(CountImm);
1264       BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(LOOP_r))
1265         .addMBB(LoopStart).addReg(CountReg);
1266     } else
1267       BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(LOOP_i))
1268         .addMBB(LoopStart).addImm(CountImm);
1269   }
1270
1271   // Make sure the loop start always has a reference in the CFG.  We need
1272   // to create a BlockAddress operand to get this mechanism to work both the
1273   // MachineBasicBlock and BasicBlock objects need the flag set.
1274   LoopStart->setHasAddressTaken();
1275   // This line is needed to set the hasAddressTaken flag on the BasicBlock
1276   // object.
1277   BlockAddress::get(const_cast<BasicBlock *>(LoopStart->getBasicBlock()));
1278
1279   // Replace the loop branch with an endloop instruction.
1280   DebugLoc LastIDL = LastI->getDebugLoc();
1281   BuildMI(*LastMBB, LastI, LastIDL, TII->get(ENDLOOP)).addMBB(LoopStart);
1282
1283   // The loop ends with either:
1284   //  - a conditional branch followed by an unconditional branch, or
1285   //  - a conditional branch to the loop start.
1286   if (LastI->getOpcode() == Hexagon::J2_jumpt ||
1287       LastI->getOpcode() == Hexagon::J2_jumpf) {
1288     // Delete one and change/add an uncond. branch to out of the loop.
1289     MachineBasicBlock *BranchTarget = LastI->getOperand(1).getMBB();
1290     LastI = LastMBB->erase(LastI);
1291     if (!L->contains(BranchTarget)) {
1292       if (LastI != LastMBB->end())
1293         LastI = LastMBB->erase(LastI);
1294       SmallVector<MachineOperand, 0> Cond;
1295       TII->insertBranch(*LastMBB, BranchTarget, nullptr, Cond, LastIDL);
1296     }
1297   } else {
1298     // Conditional branch to loop start; just delete it.
1299     LastMBB->erase(LastI);
1300   }
1301   delete TripCount;
1302
1303   // The induction operation and the comparison may now be
1304   // unneeded. If these are unneeded, then remove them.
1305   for (unsigned i = 0; i < OldInsts.size(); ++i)
1306     removeIfDead(OldInsts[i]);
1307
1308   ++NumHWLoops;
1309
1310   // Set RecL1used and RecL0used only after hardware loop has been
1311   // successfully generated. Doing it earlier can cause wrong loop instruction
1312   // to be used.
1313   if (L0Used) // Loop0 was already used. So, the correct loop must be loop1.
1314     RecL1used = true;
1315   else
1316     RecL0used = true;
1317
1318   return true;
1319 }
1320
1321 bool HexagonHardwareLoops::orderBumpCompare(MachineInstr *BumpI,
1322                                             MachineInstr *CmpI) {
1323   assert (BumpI != CmpI && "Bump and compare in the same instruction?");
1324
1325   MachineBasicBlock *BB = BumpI->getParent();
1326   if (CmpI->getParent() != BB)
1327     return false;
1328
1329   using instr_iterator = MachineBasicBlock::instr_iterator;
1330
1331   // Check if things are in order to begin with.
1332   for (instr_iterator I(BumpI), E = BB->instr_end(); I != E; ++I)
1333     if (&*I == CmpI)
1334       return true;
1335
1336   // Out of order.
1337   Register PredR = CmpI->getOperand(0).getReg();
1338   bool FoundBump = false;
1339   instr_iterator CmpIt = CmpI->getIterator(), NextIt = std::next(CmpIt);
1340   for (instr_iterator I = NextIt, E = BB->instr_end(); I != E; ++I) {
1341     MachineInstr *In = &*I;
1342     for (unsigned i = 0, n = In->getNumOperands(); i < n; ++i) {
1343       MachineOperand &MO = In->getOperand(i);
1344       if (MO.isReg() && MO.isUse()) {
1345         if (MO.getReg() == PredR)  // Found an intervening use of PredR.
1346           return false;
1347       }
1348     }
1349
1350     if (In == BumpI) {
1351       BB->splice(++BumpI->getIterator(), BB, CmpI->getIterator());
1352       FoundBump = true;
1353       break;
1354     }
1355   }
1356   assert (FoundBump && "Cannot determine instruction order");
1357   return FoundBump;
1358 }
1359
1360 /// This function is required to break recursion. Visiting phis in a loop may
1361 /// result in recursion during compilation. We break the recursion by making
1362 /// sure that we visit a MachineOperand and its definition in a
1363 /// MachineInstruction only once. If we attempt to visit more than once, then
1364 /// there is recursion, and will return false.
1365 bool HexagonHardwareLoops::isLoopFeeder(MachineLoop *L, MachineBasicBlock *A,
1366                                         MachineInstr *MI,
1367                                         const MachineOperand *MO,
1368                                         LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const {
1369   if (LoopFeederPhi.find(MO->getReg()) == LoopFeederPhi.end()) {
1370     LLVM_DEBUG(dbgs() << "\nhw_loop head, "
1371                       << printMBBReference(**L->block_begin()));
1372     // Ignore all BBs that form Loop.
1373     for (MachineBasicBlock *MBB : L->getBlocks()) {
1374       if (A == MBB)
1375         return false;
1376     }
1377     MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(MO->getReg());
1378     LoopFeederPhi.insert(std::make_pair(MO->getReg(), Def));
1379     return true;
1380   } else
1381     // Already visited node.
1382     return false;
1383 }
1384
1385 /// Return true if a Phi may generate a value that can underflow.
1386 /// This function calls loopCountMayWrapOrUnderFlow for each Phi operand.
1387 bool HexagonHardwareLoops::phiMayWrapOrUnderflow(
1388     MachineInstr *Phi, const MachineOperand *EndVal, MachineBasicBlock *MBB,
1389     MachineLoop *L, LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const {
1390   assert(Phi->isPHI() && "Expecting a Phi.");
1391   // Walk through each Phi, and its used operands. Make sure that
1392   // if there is recursion in Phi, we won't generate hardware loops.
1393   for (int i = 1, n = Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2)
1394     if (isLoopFeeder(L, MBB, Phi, &(Phi->getOperand(i)), LoopFeederPhi))
1395       if (loopCountMayWrapOrUnderFlow(&(Phi->getOperand(i)), EndVal,
1396                                       Phi->getParent(), L, LoopFeederPhi))
1397         return true;
1398   return false;
1399 }
1400
1401 /// Return true if the induction variable can underflow in the first iteration.
1402 /// An example, is an initial unsigned value that is 0 and is decrement in the
1403 /// first itertion of a do-while loop.  In this case, we cannot generate a
1404 /// hardware loop because the endloop instruction does not decrement the loop
1405 /// counter if it is <= 1. We only need to perform this analysis if the
1406 /// initial value is a register.
1407 ///
1408 /// This function assumes the initial value may underfow unless proven
1409 /// otherwise. If the type is signed, then we don't care because signed
1410 /// underflow is undefined. We attempt to prove the initial value is not
1411 /// zero by perfoming a crude analysis of the loop counter. This function
1412 /// checks if the initial value is used in any comparison prior to the loop
1413 /// and, if so, assumes the comparison is a range check. This is inexact,
1414 /// but will catch the simple cases.
1415 bool HexagonHardwareLoops::loopCountMayWrapOrUnderFlow(
1416     const MachineOperand *InitVal, const MachineOperand *EndVal,
1417     MachineBasicBlock *MBB, MachineLoop *L,
1418     LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const {
1419   // Only check register values since they are unknown.
1420   if (!InitVal->isReg())
1421     return false;
1422
1423   if (!EndVal->isImm())
1424     return false;
1425
1426   // A register value that is assigned an immediate is a known value, and it
1427   // won't underflow in the first iteration.
1428   int64_t Imm;
1429   if (checkForImmediate(*InitVal, Imm))
1430     return (EndVal->getImm() == Imm);
1431
1432   Register Reg = InitVal->getReg();
1433
1434   // We don't know the value of a physical register.
1435   if (!Register::isVirtualRegister(Reg))
1436     return true;
1437
1438   MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(Reg);
1439   if (!Def)
1440     return true;
1441
1442   // If the initial value is a Phi or copy and the operands may not underflow,
1443   // then the definition cannot be underflow either.
1444   if (Def->isPHI() && !phiMayWrapOrUnderflow(Def, EndVal, Def->getParent(),
1445                                              L, LoopFeederPhi))
1446     return false;
1447   if (Def->isCopy() && !loopCountMayWrapOrUnderFlow(&(Def->getOperand(1)),
1448                                                     EndVal, Def->getParent(),
1449                                                     L, LoopFeederPhi))
1450     return false;
1451
1452   // Iterate over the uses of the initial value. If the initial value is used
1453   // in a compare, then we assume this is a range check that ensures the loop
1454   // doesn't underflow. This is not an exact test and should be improved.
1455   for (MachineRegisterInfo::use_instr_nodbg_iterator I = MRI->use_instr_nodbg_begin(Reg),
1456          E = MRI->use_instr_nodbg_end(); I != E; ++I) {
1457     MachineInstr *MI = &*I;
1458     unsigned CmpReg1 = 0, CmpReg2 = 0;
1459     int CmpMask = 0, CmpValue = 0;
1460
1461     if (!TII->analyzeCompare(*MI, CmpReg1, CmpReg2, CmpMask, CmpValue))
1462       continue;
1463
1464     MachineBasicBlock *TBB = nullptr, *FBB = nullptr;
1465     SmallVector<MachineOperand, 2> Cond;
1466     if (TII->analyzeBranch(*MI->getParent(), TBB, FBB, Cond, false))
1467       continue;
1468
1469     Comparison::Kind Cmp =
1470         getComparisonKind(MI->getOpcode(), nullptr, nullptr, 0);
1471     if (Cmp == 0)
1472       continue;
1473     if (TII->predOpcodeHasNot(Cond) ^ (TBB != MBB))
1474       Cmp = Comparison::getNegatedComparison(Cmp);
1475     if (CmpReg2 != 0 && CmpReg2 == Reg)
1476       Cmp = Comparison::getSwappedComparison(Cmp);
1477
1478     // Signed underflow is undefined.
1479     if (Comparison::isSigned(Cmp))
1480       return false;
1481
1482     // Check if there is a comparison of the initial value. If the initial value
1483     // is greater than or not equal to another value, then assume this is a
1484     // range check.
1485     if ((Cmp & Comparison::G) || Cmp == Comparison::NE)
1486       return false;
1487   }
1488
1489   // OK - this is a hack that needs to be improved. We really need to analyze
1490   // the instructions performed on the initial value. This works on the simplest
1491   // cases only.
1492   if (!Def->isCopy() && !Def->isPHI())
1493     return false;
1494
1495   return true;
1496 }
1497
1498 bool HexagonHardwareLoops::checkForImmediate(const MachineOperand &MO,
1499                                              int64_t &Val) const {
1500   if (MO.isImm()) {
1501     Val = MO.getImm();
1502     return true;
1503   }
1504   if (!MO.isReg())
1505     return false;
1506
1507   // MO is a register. Check whether it is defined as an immediate value,
1508   // and if so, get the value of it in TV. That value will then need to be
1509   // processed to handle potential subregisters in MO.
1510   int64_t TV;
1511
1512   Register R = MO.getReg();
1513   if (!Register::isVirtualRegister(R))
1514     return false;
1515   MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(R);
1516   unsigned DOpc = DI->getOpcode();
1517   switch (DOpc) {
1518     case TargetOpcode::COPY:
1519     case Hexagon::A2_tfrsi:
1520     case Hexagon::A2_tfrpi:
1521     case Hexagon::CONST32:
1522     case Hexagon::CONST64:
1523       // Call recursively to avoid an extra check whether operand(1) is
1524       // indeed an immediate (it could be a global address, for example),
1525       // plus we can handle COPY at the same time.
1526       if (!checkForImmediate(DI->getOperand(1), TV))
1527         return false;
1528       break;
1529     case Hexagon::A2_combineii:
1530     case Hexagon::A4_combineir:
1531     case Hexagon::A4_combineii:
1532     case Hexagon::A4_combineri:
1533     case Hexagon::A2_combinew: {
1534       const MachineOperand &S1 = DI->getOperand(1);
1535       const MachineOperand &S2 = DI->getOperand(2);
1536       int64_t V1, V2;
1537       if (!checkForImmediate(S1, V1) || !checkForImmediate(S2, V2))
1538         return false;
1539       TV = V2 | (static_cast<uint64_t>(V1) << 32);
1540       break;
1541     }
1542     case TargetOpcode::REG_SEQUENCE: {
1543       const MachineOperand &S1 = DI->getOperand(1);
1544       const MachineOperand &S3 = DI->getOperand(3);
1545       int64_t V1, V3;
1546       if (!checkForImmediate(S1, V1) || !checkForImmediate(S3, V3))
1547         return false;
1548       unsigned Sub2 = DI->getOperand(2).getImm();
1549       unsigned Sub4 = DI->getOperand(4).getImm();
1550       if (Sub2 == Hexagon::isub_lo && Sub4 == Hexagon::isub_hi)
1551         TV = V1 | (V3 << 32);
1552       else if (Sub2 == Hexagon::isub_hi && Sub4 == Hexagon::isub_lo)
1553         TV = V3 | (V1 << 32);
1554       else
1555         llvm_unreachable("Unexpected form of REG_SEQUENCE");
1556       break;
1557     }
1558
1559     default:
1560       return false;
1561   }
1562
1563   // By now, we should have successfully obtained the immediate value defining
1564   // the register referenced in MO. Handle a potential use of a subregister.
1565   switch (MO.getSubReg()) {
1566     case Hexagon::isub_lo:
1567       Val = TV & 0xFFFFFFFFULL;
1568       break;
1569     case Hexagon::isub_hi:
1570       Val = (TV >> 32) & 0xFFFFFFFFULL;
1571       break;
1572     default:
1573       Val = TV;
1574       break;
1575   }
1576   return true;
1577 }
1578
1579 void HexagonHardwareLoops::setImmediate(MachineOperand &MO, int64_t Val) {
1580   if (MO.isImm()) {
1581     MO.setImm(Val);
1582     return;
1583   }
1584
1585   assert(MO.isReg());
1586   Register R = MO.getReg();
1587   MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(R);
1588
1589   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(R);
1590   Register NewR = MRI->createVirtualRegister(RC);
1591   MachineBasicBlock &B = *DI->getParent();
1592   DebugLoc DL = DI->getDebugLoc();
1593   BuildMI(B, DI, DL, TII->get(DI->getOpcode()), NewR).addImm(Val);
1594   MO.setReg(NewR);
1595 }
1596
1597 static bool isImmValidForOpcode(unsigned CmpOpc, int64_t Imm) {
1598   // These two instructions are not extendable.
1599   if (CmpOpc == Hexagon::A4_cmpbeqi)
1600     return isUInt<8>(Imm);
1601   if (CmpOpc == Hexagon::A4_cmpbgti)
1602     return isInt<8>(Imm);
1603   // The rest of the comparison-with-immediate instructions are extendable.
1604   return true;
1605 }
1606
1607 bool HexagonHardwareLoops::fixupInductionVariable(MachineLoop *L) {
1608   MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
1609   MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
1610   MachineBasicBlock *ExitingBlock = L->findLoopControlBlock();
1611
1612   if (!(Header && Latch && ExitingBlock))
1613     return false;
1614
1615   // These data structures follow the same concept as the corresponding
1616   // ones in findInductionRegister (where some comments are).
1617   using RegisterBump = std::pair<unsigned, int64_t>;
1618   using RegisterInduction = std::pair<unsigned, RegisterBump>;
1619   using RegisterInductionSet = std::set<RegisterInduction>;
1620
1621   // Register candidates for induction variables, with their associated bumps.
1622   RegisterInductionSet IndRegs;
1623
1624   // Look for induction patterns:
1625   //   %1 = PHI ..., [ latch, %2 ]
1626   //   %2 = ADD %1, imm
1627   using instr_iterator = MachineBasicBlock::instr_iterator;
1628
1629   for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
1630        I != E && I->isPHI(); ++I) {
1631     MachineInstr *Phi = &*I;
1632
1633     // Have a PHI instruction.
1634     for (unsigned i = 1, n = Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
1635       if (Phi->getOperand(i+1).getMBB() != Latch)
1636         continue;
1637
1638       Register PhiReg = Phi->getOperand(i).getReg();
1639       MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(PhiReg);
1640
1641       if (DI->getDesc().isAdd()) {
1642         // If the register operand to the add/sub is the PHI we are looking
1643         // at, this meets the induction pattern.
1644         Register IndReg = DI->getOperand(1).getReg();
1645         MachineOperand &Opnd2 = DI->getOperand(2);
1646         int64_t V;
1647         if (MRI->getVRegDef(IndReg) == Phi && checkForImmediate(Opnd2, V)) {
1648           Register UpdReg = DI->getOperand(0).getReg();
1649           IndRegs.insert(std::make_pair(UpdReg, std::make_pair(IndReg, V)));
1650         }
1651       }
1652     }  // for (i)
1653   }  // for (instr)
1654
1655   if (IndRegs.empty())
1656     return false;
1657
1658   MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
1659   SmallVector<MachineOperand,2> Cond;
1660   // AnalyzeBranch returns true if it fails to analyze branch.
1661   bool NotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false);
1662   if (NotAnalyzed || Cond.empty())
1663     return false;
1664
1665   if (ExitingBlock != Latch && (TB == Latch || FB == Latch)) {
1666     MachineBasicBlock *LTB = nullptr, *LFB = nullptr;
1667     SmallVector<MachineOperand,2> LCond;
1668     bool NotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*Latch, LTB, LFB, LCond, false);
1669     if (NotAnalyzed)
1670       return false;
1671
1672     // Since latch is not the exiting block, the latch branch should be an
1673     // unconditional branch to the loop header.
1674     if (TB == Latch)
1675       TB = (LTB == Header) ? LTB : LFB;
1676     else
1677       FB = (LTB == Header) ? LTB : LFB;
1678   }
1679   if (TB != Header) {
1680     if (FB != Header) {
1681       // The latch/exit block does not go back to the header.
1682       return false;
1683     }
1684     // FB is the header (i.e., uncond. jump to branch header)
1685     // In this case, the LoopBody -> TB should not be a back edge otherwise
1686     // it could result in an infinite loop after conversion to hw_loop.
1687     // This case can happen when the Latch has two jumps like this:
1688     // Jmp_c OuterLoopHeader <-- TB
1689     // Jmp   InnerLoopHeader <-- FB
1690     if (MDT->dominates(TB, FB))
1691       return false;
1692   }
1693
1694   // Expecting a predicate register as a condition.  It won't be a hardware
1695   // predicate register at this point yet, just a vreg.
1696   // HexagonInstrInfo::AnalyzeBranch for negated branches inserts imm(0)
1697   // into Cond, followed by the predicate register.  For non-negated branches
1698   // it's just the register.
1699   unsigned CSz = Cond.size();
1700   if (CSz != 1 && CSz != 2)
1701     return false;
1702
1703   if (!Cond[CSz-1].isReg())
1704     return false;
1705
1706   Register P = Cond[CSz - 1].getReg();
1707   MachineInstr *PredDef = MRI->getVRegDef(P);
1708
1709   if (!PredDef->isCompare())
1710     return false;
1711
1712   SmallSet<unsigned,2> CmpRegs;
1713   MachineOperand *CmpImmOp = nullptr;
1714
1715   // Go over all operands to the compare and look for immediate and register
1716   // operands.  Assume that if the compare has a single register use and a
1717   // single immediate operand, then the register is being compared with the
1718   // immediate value.
1719   for (unsigned i = 0, n = PredDef->getNumOperands(); i < n; ++i) {
1720     MachineOperand &MO = PredDef->getOperand(i);
1721     if (MO.isReg()) {
1722       // Skip all implicit references.  In one case there was:
1723       //   %140 = FCMPUGT32_rr %138, %139, implicit %usr
1724       if (MO.isImplicit())
1725         continue;
1726       if (MO.isUse()) {
1727         if (!isImmediate(MO)) {
1728           CmpRegs.insert(MO.getReg());
1729           continue;
1730         }
1731         // Consider the register to be the "immediate" operand.
1732         if (CmpImmOp)
1733           return false;
1734         CmpImmOp = &MO;
1735       }
1736     } else if (MO.isImm()) {
1737       if (CmpImmOp)    // A second immediate argument?  Confusing.  Bail out.
1738         return false;
1739       CmpImmOp = &MO;
1740     }
1741   }
1742
1743   if (CmpRegs.empty())
1744     return false;
1745
1746   // Check if the compared register follows the order we want.  Fix if needed.
1747   for (RegisterInductionSet::iterator I = IndRegs.begin(), E = IndRegs.end();
1748        I != E; ++I) {
1749     // This is a success.  If the register used in the comparison is one that
1750     // we have identified as a bumped (updated) induction register, there is
1751     // nothing to do.
1752     if (CmpRegs.count(I->first))
1753       return true;
1754
1755     // Otherwise, if the register being compared comes out of a PHI node,
1756     // and has been recognized as following the induction pattern, and is
1757     // compared against an immediate, we can fix it.
1758     const RegisterBump &RB = I->second;
1759     if (CmpRegs.count(RB.first)) {
1760       if (!CmpImmOp) {
1761         // If both operands to the compare instruction are registers, see if
1762         // it can be changed to use induction register as one of the operands.
1763         MachineInstr *IndI = nullptr;
1764         MachineInstr *nonIndI = nullptr;
1765         MachineOperand *IndMO = nullptr;
1766         MachineOperand *nonIndMO = nullptr;
1767
1768         for (unsigned i = 1, n = PredDef->getNumOperands(); i < n; ++i) {
1769           MachineOperand &MO = PredDef->getOperand(i);
1770           if (MO.isReg() && MO.getReg() == RB.first) {
1771             LLVM_DEBUG(dbgs() << "\n DefMI(" << i
1772                               << ") = " << *(MRI->getVRegDef(I->first)));
1773             if (IndI)
1774               return false;
1775
1776             IndI = MRI->getVRegDef(I->first);
1777             IndMO = &MO;
1778           } else if (MO.isReg()) {
1779             LLVM_DEBUG(dbgs() << "\n DefMI(" << i
1780                               << ") = " << *(MRI->getVRegDef(MO.getReg())));
1781             if (nonIndI)
1782               return false;
1783
1784             nonIndI = MRI->getVRegDef(MO.getReg());
1785             nonIndMO = &MO;
1786           }
1787         }
1788         if (IndI && nonIndI &&
1789             nonIndI->getOpcode() == Hexagon::A2_addi &&
1790             nonIndI->getOperand(2).isImm() &&
1791             nonIndI->getOperand(2).getImm() == - RB.second) {
1792           bool Order = orderBumpCompare(IndI, PredDef);
1793           if (Order) {
1794             IndMO->setReg(I->first);
1795             nonIndMO->setReg(nonIndI->getOperand(1).getReg());
1796             return true;
1797           }
1798         }
1799         return false;
1800       }
1801
1802       // It is not valid to do this transformation on an unsigned comparison
1803       // because it may underflow.
1804       Comparison::Kind Cmp =
1805           getComparisonKind(PredDef->getOpcode(), nullptr, nullptr, 0);
1806       if (!Cmp || Comparison::isUnsigned(Cmp))
1807         return false;
1808
1809       // If the register is being compared against an immediate, try changing
1810       // the compare instruction to use induction register and adjust the
1811       // immediate operand.
1812       int64_t CmpImm = getImmediate(*CmpImmOp);
1813       int64_t V = RB.second;
1814       // Handle Overflow (64-bit).
1815       if (((V > 0) && (CmpImm > INT64_MAX - V)) ||
1816           ((V < 0) && (CmpImm < INT64_MIN - V)))
1817         return false;
1818       CmpImm += V;
1819       // Most comparisons of register against an immediate value allow
1820       // the immediate to be constant-extended. There are some exceptions
1821       // though. Make sure the new combination will work.
1822       if (CmpImmOp->isImm())
1823         if (!isImmValidForOpcode(PredDef->getOpcode(), CmpImm))
1824           return false;
1825
1826       // Make sure that the compare happens after the bump.  Otherwise,
1827       // after the fixup, the compare would use a yet-undefined register.
1828       MachineInstr *BumpI = MRI->getVRegDef(I->first);
1829       bool Order = orderBumpCompare(BumpI, PredDef);
1830       if (!Order)
1831         return false;
1832
1833       // Finally, fix the compare instruction.
1834       setImmediate(*CmpImmOp, CmpImm);
1835       for (unsigned i = 0, n = PredDef->getNumOperands(); i < n; ++i) {
1836         MachineOperand &MO = PredDef->getOperand(i);
1837         if (MO.isReg() && MO.getReg() == RB.first) {
1838           MO.setReg(I->first);
1839           return true;
1840         }
1841       }
1842     }
1843   }
1844
1845   return false;
1846 }
1847
1848 /// createPreheaderForLoop - Create a preheader for a given loop.
1849 MachineBasicBlock *HexagonHardwareLoops::createPreheaderForLoop(
1850       MachineLoop *L) {
1851   if (MachineBasicBlock *TmpPH = MLI->findLoopPreheader(L, SpecPreheader))
1852     return TmpPH;
1853   if (!HWCreatePreheader)
1854     return nullptr;
1855
1856   MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
1857   MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
1858   MachineBasicBlock *ExitingBlock = L->findLoopControlBlock();
1859   MachineFunction *MF = Header->getParent();
1860   DebugLoc DL;
1861
1862 #ifndef NDEBUG
1863   if ((!PHFn.empty()) && (PHFn != MF->getName()))
1864     return nullptr;
1865 #endif
1866
1867   if (!Latch || !ExitingBlock || Header->hasAddressTaken())
1868     return nullptr;
1869
1870   using instr_iterator = MachineBasicBlock::instr_iterator;
1871
1872   // Verify that all existing predecessors have analyzable branches
1873   // (or no branches at all).
1874   using MBBVector = std::vector<MachineBasicBlock *>;
1875
1876   MBBVector Preds(Header->pred_begin(), Header->pred_end());
1877   SmallVector<MachineOperand,2> Tmp1;
1878   MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
1879
1880   if (TII->analyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Tmp1, false))
1881     return nullptr;
1882
1883   for (MBBVector::iterator I = Preds.begin(), E = Preds.end(); I != E; ++I) {
1884     MachineBasicBlock *PB = *I;
1885     bool NotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*PB, TB, FB, Tmp1, false);
1886     if (NotAnalyzed)
1887       return nullptr;
1888   }
1889
1890   MachineBasicBlock *NewPH = MF->CreateMachineBasicBlock();
1891   MF->insert(Header->getIterator(), NewPH);
1892
1893   if (Header->pred_size() > 2) {
1894     // Ensure that the header has only two predecessors: the preheader and
1895     // the loop latch.  Any additional predecessors of the header should
1896     // join at the newly created preheader. Inspect all PHI nodes from the
1897     // header and create appropriate corresponding PHI nodes in the preheader.
1898
1899     for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
1900          I != E && I->isPHI(); ++I) {
1901       MachineInstr *PN = &*I;
1902
1903       const MCInstrDesc &PD = TII->get(TargetOpcode::PHI);
1904       MachineInstr *NewPN = MF->CreateMachineInstr(PD, DL);
1905       NewPH->insert(NewPH->end(), NewPN);
1906
1907       Register PR = PN->getOperand(0).getReg();
1908       const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(PR);
1909       Register NewPR = MRI->createVirtualRegister(RC);
1910       NewPN->addOperand(MachineOperand::CreateReg(NewPR, true));
1911
1912       // Copy all non-latch operands of a header's PHI node to the newly
1913       // created PHI node in the preheader.
1914       for (unsigned i = 1, n = PN->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
1915         Register PredR = PN->getOperand(i).getReg();
1916         unsigned PredRSub = PN->getOperand(i).getSubReg();
1917         MachineBasicBlock *PredB = PN->getOperand(i+1).getMBB();
1918         if (PredB == Latch)
1919           continue;
1920
1921         MachineOperand MO = MachineOperand::CreateReg(PredR, false);
1922         MO.setSubReg(PredRSub);
1923         NewPN->addOperand(MO);
1924         NewPN->addOperand(MachineOperand::CreateMBB(PredB));
1925       }
1926
1927       // Remove copied operands from the old PHI node and add the value
1928       // coming from the preheader's PHI.
1929       for (int i = PN->getNumOperands()-2; i > 0; i -= 2) {
1930         MachineBasicBlock *PredB = PN->getOperand(i+1).getMBB();
1931         if (PredB != Latch) {
1932           PN->RemoveOperand(i+1);
1933           PN->RemoveOperand(i);
1934         }
1935       }
1936       PN->addOperand(MachineOperand::CreateReg(NewPR, false));
1937       PN->addOperand(MachineOperand::CreateMBB(NewPH));
1938     }
1939   } else {
1940     assert(Header->pred_size() == 2);
1941
1942     // The header has only two predecessors, but the non-latch predecessor
1943     // is not a preheader (e.g. it has other successors, etc.)
1944     // In such a case we don't need any extra PHI nodes in the new preheader,
1945     // all we need is to adjust existing PHIs in the header to now refer to
1946     // the new preheader.
1947     for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
1948          I != E && I->isPHI(); ++I) {
1949       MachineInstr *PN = &*I;
1950       for (unsigned i = 1, n = PN->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
1951         MachineOperand &MO = PN->getOperand(i+1);
1952         if (MO.getMBB() != Latch)
1953           MO.setMBB(NewPH);
1954       }
1955     }
1956   }
1957
1958   // "Reroute" the CFG edges to link in the new preheader.
1959   // If any of the predecessors falls through to the header, insert a branch
1960   // to the new preheader in that place.
1961   SmallVector<MachineOperand,1> Tmp2;
1962   SmallVector<MachineOperand,1> EmptyCond;
1963
1964   TB = FB = nullptr;
1965
1966   for (MBBVector::iterator I = Preds.begin(), E = Preds.end(); I != E; ++I) {
1967     MachineBasicBlock *PB = *I;
1968     if (PB != Latch) {
1969       Tmp2.clear();
1970       bool NotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*PB, TB, FB, Tmp2, false);
1971       (void)NotAnalyzed; // suppress compiler warning
1972       assert (!NotAnalyzed && "Should be analyzable!");
1973       if (TB != Header && (Tmp2.empty() || FB != Header))
1974         TII->insertBranch(*PB, NewPH, nullptr, EmptyCond, DL);
1975       PB->ReplaceUsesOfBlockWith(Header, NewPH);
1976     }
1977   }
1978
1979   // It can happen that the latch block will fall through into the header.
1980   // Insert an unconditional branch to the header.
1981   TB = FB = nullptr;
1982   bool LatchNotAnalyzed = TII->analyzeBranch(*Latch, TB, FB, Tmp2, false);
1983   (void)LatchNotAnalyzed; // suppress compiler warning
1984   assert (!LatchNotAnalyzed && "Should be analyzable!");
1985   if (!TB && !FB)
1986     TII->insertBranch(*Latch, Header, nullptr, EmptyCond, DL);
1987
1988   // Finally, the branch from the preheader to the header.
1989   TII->insertBranch(*NewPH, Header, nullptr, EmptyCond, DL);
1990   NewPH->addSuccessor(Header);
1991
1992   MachineLoop *ParentLoop = L->getParentLoop();
1993   if (ParentLoop)
1994     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewPH, MLI->getBase());
1995
1996   // Update the dominator information with the new preheader.
1997   if (MDT) {
1998     if (MachineDomTreeNode *HN = MDT->getNode(Header)) {
1999       if (MachineDomTreeNode *DHN = HN->getIDom()) {
2000         MDT->addNewBlock(NewPH, DHN->getBlock());
2001         MDT->changeImmediateDominator(Header, NewPH);
2002       }
2003     }
2004   }
2005
2006   return NewPH;
2007 }