]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/RewriteStatepointsForGC.cpp
Merge clang 7.0.1 and several follow-up changes
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / RewriteStatepointsForGC.cpp
1 //===- RewriteStatepointsForGC.cpp - Make GC relocations explicit ---------===//
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 // Rewrite call/invoke instructions so as to make potential relocations
11 // performed by the garbage collector explicit in the IR.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Scalar/RewriteStatepointsForGC.h"
16
17 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
18 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
19 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
20 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
21 #include "llvm/ADT/None.h"
22 #include "llvm/ADT/Optional.h"
23 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
24 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
26 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
27 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
28 #include "llvm/ADT/iterator_range.h"
29 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
30 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
31 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
32 #include "llvm/IR/Argument.h"
33 #include "llvm/IR/Attributes.h"
34 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
35 #include "llvm/IR/CallSite.h"
36 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
37 #include "llvm/IR/Constant.h"
38 #include "llvm/IR/Constants.h"
39 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
40 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/IR/Dominators.h"
42 #include "llvm/IR/Function.h"
43 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
44 #include "llvm/IR/InstIterator.h"
45 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
46 #include "llvm/IR/Instruction.h"
47 #include "llvm/IR/Instructions.h"
48 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
49 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
50 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
51 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
52 #include "llvm/IR/Metadata.h"
53 #include "llvm/IR/Module.h"
54 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
55 #include "llvm/IR/Type.h"
56 #include "llvm/IR/User.h"
57 #include "llvm/IR/Value.h"
58 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
59 #include "llvm/Pass.h"
60 #include "llvm/Support/Casting.h"
61 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
62 #include "llvm/Support/Compiler.h"
63 #include "llvm/Support/Debug.h"
64 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
65 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
66 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
67 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
68 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
69 #include <algorithm>
70 #include <cassert>
71 #include <cstddef>
72 #include <cstdint>
73 #include <iterator>
74 #include <set>
75 #include <string>
76 #include <utility>
77 #include <vector>
78
79 #define DEBUG_TYPE "rewrite-statepoints-for-gc"
80
81 using namespace llvm;
82
83 // Print the liveset found at the insert location
84 static cl::opt<bool> PrintLiveSet("spp-print-liveset", cl::Hidden,
85                                   cl::init(false));
86 static cl::opt<bool> PrintLiveSetSize("spp-print-liveset-size", cl::Hidden,
87                                       cl::init(false));
88
89 // Print out the base pointers for debugging
90 static cl::opt<bool> PrintBasePointers("spp-print-base-pointers", cl::Hidden,
91                                        cl::init(false));
92
93 // Cost threshold measuring when it is profitable to rematerialize value instead
94 // of relocating it
95 static cl::opt<unsigned>
96 RematerializationThreshold("spp-rematerialization-threshold", cl::Hidden,
97                            cl::init(6));
98
99 #ifdef EXPENSIVE_CHECKS
100 static bool ClobberNonLive = true;
101 #else
102 static bool ClobberNonLive = false;
103 #endif
104
105 static cl::opt<bool, true> ClobberNonLiveOverride("rs4gc-clobber-non-live",
106                                                   cl::location(ClobberNonLive),
107                                                   cl::Hidden);
108
109 static cl::opt<bool>
110     AllowStatepointWithNoDeoptInfo("rs4gc-allow-statepoint-with-no-deopt-info",
111                                    cl::Hidden, cl::init(true));
112
113 /// The IR fed into RewriteStatepointsForGC may have had attributes and
114 /// metadata implying dereferenceability that are no longer valid/correct after
115 /// RewriteStatepointsForGC has run. This is because semantically, after
116 /// RewriteStatepointsForGC runs, all calls to gc.statepoint "free" the entire
117 /// heap. stripNonValidData (conservatively) restores
118 /// correctness by erasing all attributes in the module that externally imply
119 /// dereferenceability. Similar reasoning also applies to the noalias
120 /// attributes and metadata. gc.statepoint can touch the entire heap including
121 /// noalias objects.
122 /// Apart from attributes and metadata, we also remove instructions that imply
123 /// constant physical memory: llvm.invariant.start.
124 static void stripNonValidData(Module &M);
125
126 static bool shouldRewriteStatepointsIn(Function &F);
127
128 PreservedAnalyses RewriteStatepointsForGC::run(Module &M,
129                                                ModuleAnalysisManager &AM) {
130   bool Changed = false;
131   auto &FAM = AM.getResult<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>(M).getManager();
132   for (Function &F : M) {
133     // Nothing to do for declarations.
134     if (F.isDeclaration() || F.empty())
135       continue;
136
137     // Policy choice says not to rewrite - the most common reason is that we're
138     // compiling code without a GCStrategy.
139     if (!shouldRewriteStatepointsIn(F))
140       continue;
141
142     auto &DT = FAM.getResult<DominatorTreeAnalysis>(F);
143     auto &TTI = FAM.getResult<TargetIRAnalysis>(F);
144     auto &TLI = FAM.getResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
145     Changed |= runOnFunction(F, DT, TTI, TLI);
146   }
147   if (!Changed)
148     return PreservedAnalyses::all();
149
150   // stripNonValidData asserts that shouldRewriteStatepointsIn
151   // returns true for at least one function in the module.  Since at least
152   // one function changed, we know that the precondition is satisfied.
153   stripNonValidData(M);
154
155   PreservedAnalyses PA;
156   PA.preserve<TargetIRAnalysis>();
157   PA.preserve<TargetLibraryAnalysis>();
158   return PA;
159 }
160
161 namespace {
162
163 class RewriteStatepointsForGCLegacyPass : public ModulePass {
164   RewriteStatepointsForGC Impl;
165
166 public:
167   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
168
169   RewriteStatepointsForGCLegacyPass() : ModulePass(ID), Impl() {
170     initializeRewriteStatepointsForGCLegacyPassPass(
171         *PassRegistry::getPassRegistry());
172   }
173
174   bool runOnModule(Module &M) override {
175     bool Changed = false;
176     const TargetLibraryInfo &TLI =
177         getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
178     for (Function &F : M) {
179       // Nothing to do for declarations.
180       if (F.isDeclaration() || F.empty())
181         continue;
182
183       // Policy choice says not to rewrite - the most common reason is that
184       // we're compiling code without a GCStrategy.
185       if (!shouldRewriteStatepointsIn(F))
186         continue;
187
188       TargetTransformInfo &TTI =
189           getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
190       auto &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>(F).getDomTree();
191
192       Changed |= Impl.runOnFunction(F, DT, TTI, TLI);
193     }
194
195     if (!Changed)
196       return false;
197
198     // stripNonValidData asserts that shouldRewriteStatepointsIn
199     // returns true for at least one function in the module.  Since at least
200     // one function changed, we know that the precondition is satisfied.
201     stripNonValidData(M);
202     return true;
203   }
204
205   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
206     // We add and rewrite a bunch of instructions, but don't really do much
207     // else.  We could in theory preserve a lot more analyses here.
208     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
209     AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
210     AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
211   }
212 };
213
214 } // end anonymous namespace
215
216 char RewriteStatepointsForGCLegacyPass::ID = 0;
217
218 ModulePass *llvm::createRewriteStatepointsForGCLegacyPass() {
219   return new RewriteStatepointsForGCLegacyPass();
220 }
221
222 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RewriteStatepointsForGCLegacyPass,
223                       "rewrite-statepoints-for-gc",
224                       "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
225 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
226 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
227 INITIALIZE_PASS_END(RewriteStatepointsForGCLegacyPass,
228                     "rewrite-statepoints-for-gc",
229                     "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
230
231 namespace {
232
233 struct GCPtrLivenessData {
234   /// Values defined in this block.
235   MapVector<BasicBlock *, SetVector<Value *>> KillSet;
236
237   /// Values used in this block (and thus live); does not included values
238   /// killed within this block.
239   MapVector<BasicBlock *, SetVector<Value *>> LiveSet;
240
241   /// Values live into this basic block (i.e. used by any
242   /// instruction in this basic block or ones reachable from here)
243   MapVector<BasicBlock *, SetVector<Value *>> LiveIn;
244
245   /// Values live out of this basic block (i.e. live into
246   /// any successor block)
247   MapVector<BasicBlock *, SetVector<Value *>> LiveOut;
248 };
249
250 // The type of the internal cache used inside the findBasePointers family
251 // of functions.  From the callers perspective, this is an opaque type and
252 // should not be inspected.
253 //
254 // In the actual implementation this caches two relations:
255 // - The base relation itself (i.e. this pointer is based on that one)
256 // - The base defining value relation (i.e. before base_phi insertion)
257 // Generally, after the execution of a full findBasePointer call, only the
258 // base relation will remain.  Internally, we add a mixture of the two
259 // types, then update all the second type to the first type
260 using DefiningValueMapTy = MapVector<Value *, Value *>;
261 using StatepointLiveSetTy = SetVector<Value *>;
262 using RematerializedValueMapTy =
263     MapVector<AssertingVH<Instruction>, AssertingVH<Value>>;
264
265 struct PartiallyConstructedSafepointRecord {
266   /// The set of values known to be live across this safepoint
267   StatepointLiveSetTy LiveSet;
268
269   /// Mapping from live pointers to a base-defining-value
270   MapVector<Value *, Value *> PointerToBase;
271
272   /// The *new* gc.statepoint instruction itself.  This produces the token
273   /// that normal path gc.relocates and the gc.result are tied to.
274   Instruction *StatepointToken;
275
276   /// Instruction to which exceptional gc relocates are attached
277   /// Makes it easier to iterate through them during relocationViaAlloca.
278   Instruction *UnwindToken;
279
280   /// Record live values we are rematerialized instead of relocating.
281   /// They are not included into 'LiveSet' field.
282   /// Maps rematerialized copy to it's original value.
283   RematerializedValueMapTy RematerializedValues;
284 };
285
286 } // end anonymous namespace
287
288 static ArrayRef<Use> GetDeoptBundleOperands(ImmutableCallSite CS) {
289   Optional<OperandBundleUse> DeoptBundle =
290       CS.getOperandBundle(LLVMContext::OB_deopt);
291
292   if (!DeoptBundle.hasValue()) {
293     assert(AllowStatepointWithNoDeoptInfo &&
294            "Found non-leaf call without deopt info!");
295     return None;
296   }
297
298   return DeoptBundle.getValue().Inputs;
299 }
300
301 /// Compute the live-in set for every basic block in the function
302 static void computeLiveInValues(DominatorTree &DT, Function &F,
303                                 GCPtrLivenessData &Data);
304
305 /// Given results from the dataflow liveness computation, find the set of live
306 /// Values at a particular instruction.
307 static void findLiveSetAtInst(Instruction *inst, GCPtrLivenessData &Data,
308                               StatepointLiveSetTy &out);
309
310 // TODO: Once we can get to the GCStrategy, this becomes
311 // Optional<bool> isGCManagedPointer(const Type *Ty) const override {
312
313 static bool isGCPointerType(Type *T) {
314   if (auto *PT = dyn_cast<PointerType>(T))
315     // For the sake of this example GC, we arbitrarily pick addrspace(1) as our
316     // GC managed heap.  We know that a pointer into this heap needs to be
317     // updated and that no other pointer does.
318     return PT->getAddressSpace() == 1;
319   return false;
320 }
321
322 // Return true if this type is one which a) is a gc pointer or contains a GC
323 // pointer and b) is of a type this code expects to encounter as a live value.
324 // (The insertion code will assert that a type which matches (a) and not (b)
325 // is not encountered.)
326 static bool isHandledGCPointerType(Type *T) {
327   // We fully support gc pointers
328   if (isGCPointerType(T))
329     return true;
330   // We partially support vectors of gc pointers. The code will assert if it
331   // can't handle something.
332   if (auto VT = dyn_cast<VectorType>(T))
333     if (isGCPointerType(VT->getElementType()))
334       return true;
335   return false;
336 }
337
338 #ifndef NDEBUG
339 /// Returns true if this type contains a gc pointer whether we know how to
340 /// handle that type or not.
341 static bool containsGCPtrType(Type *Ty) {
342   if (isGCPointerType(Ty))
343     return true;
344   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ty))
345     return isGCPointerType(VT->getScalarType());
346   if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty))
347     return containsGCPtrType(AT->getElementType());
348   if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(Ty))
349     return llvm::any_of(ST->subtypes(), containsGCPtrType);
350   return false;
351 }
352
353 // Returns true if this is a type which a) is a gc pointer or contains a GC
354 // pointer and b) is of a type which the code doesn't expect (i.e. first class
355 // aggregates).  Used to trip assertions.
356 static bool isUnhandledGCPointerType(Type *Ty) {
357   return containsGCPtrType(Ty) && !isHandledGCPointerType(Ty);
358 }
359 #endif
360
361 // Return the name of the value suffixed with the provided value, or if the
362 // value didn't have a name, the default value specified.
363 static std::string suffixed_name_or(Value *V, StringRef Suffix,
364                                     StringRef DefaultName) {
365   return V->hasName() ? (V->getName() + Suffix).str() : DefaultName.str();
366 }
367
368 // Conservatively identifies any definitions which might be live at the
369 // given instruction. The  analysis is performed immediately before the
370 // given instruction. Values defined by that instruction are not considered
371 // live.  Values used by that instruction are considered live.
372 static void
373 analyzeParsePointLiveness(DominatorTree &DT,
374                           GCPtrLivenessData &OriginalLivenessData, CallSite CS,
375                           PartiallyConstructedSafepointRecord &Result) {
376   Instruction *Inst = CS.getInstruction();
377
378   StatepointLiveSetTy LiveSet;
379   findLiveSetAtInst(Inst, OriginalLivenessData, LiveSet);
380
381   if (PrintLiveSet) {
382     dbgs() << "Live Variables:\n";
383     for (Value *V : LiveSet)
384       dbgs() << " " << V->getName() << " " << *V << "\n";
385   }
386   if (PrintLiveSetSize) {
387     dbgs() << "Safepoint For: " << CS.getCalledValue()->getName() << "\n";
388     dbgs() << "Number live values: " << LiveSet.size() << "\n";
389   }
390   Result.LiveSet = LiveSet;
391 }
392
393 static bool isKnownBaseResult(Value *V);
394
395 namespace {
396
397 /// A single base defining value - An immediate base defining value for an
398 /// instruction 'Def' is an input to 'Def' whose base is also a base of 'Def'.
399 /// For instructions which have multiple pointer [vector] inputs or that
400 /// transition between vector and scalar types, there is no immediate base
401 /// defining value.  The 'base defining value' for 'Def' is the transitive
402 /// closure of this relation stopping at the first instruction which has no
403 /// immediate base defining value.  The b.d.v. might itself be a base pointer,
404 /// but it can also be an arbitrary derived pointer.
405 struct BaseDefiningValueResult {
406   /// Contains the value which is the base defining value.
407   Value * const BDV;
408
409   /// True if the base defining value is also known to be an actual base
410   /// pointer.
411   const bool IsKnownBase;
412
413   BaseDefiningValueResult(Value *BDV, bool IsKnownBase)
414     : BDV(BDV), IsKnownBase(IsKnownBase) {
415 #ifndef NDEBUG
416     // Check consistency between new and old means of checking whether a BDV is
417     // a base.
418     bool MustBeBase = isKnownBaseResult(BDV);
419     assert(!MustBeBase || MustBeBase == IsKnownBase);
420 #endif
421   }
422 };
423
424 } // end anonymous namespace
425
426 static BaseDefiningValueResult findBaseDefiningValue(Value *I);
427
428 /// Return a base defining value for the 'Index' element of the given vector
429 /// instruction 'I'.  If Index is null, returns a BDV for the entire vector
430 /// 'I'.  As an optimization, this method will try to determine when the
431 /// element is known to already be a base pointer.  If this can be established,
432 /// the second value in the returned pair will be true.  Note that either a
433 /// vector or a pointer typed value can be returned.  For the former, the
434 /// vector returned is a BDV (and possibly a base) of the entire vector 'I'.
435 /// If the later, the return pointer is a BDV (or possibly a base) for the
436 /// particular element in 'I'.
437 static BaseDefiningValueResult
438 findBaseDefiningValueOfVector(Value *I) {
439   // Each case parallels findBaseDefiningValue below, see that code for
440   // detailed motivation.
441
442   if (isa<Argument>(I))
443     // An incoming argument to the function is a base pointer
444     return BaseDefiningValueResult(I, true);
445
446   if (isa<Constant>(I))
447     // Base of constant vector consists only of constant null pointers.
448     // For reasoning see similar case inside 'findBaseDefiningValue' function.
449     return BaseDefiningValueResult(ConstantAggregateZero::get(I->getType()),
450                                    true);
451
452   if (isa<LoadInst>(I))
453     return BaseDefiningValueResult(I, true);
454
455   if (isa<InsertElementInst>(I))
456     // We don't know whether this vector contains entirely base pointers or
457     // not.  To be conservatively correct, we treat it as a BDV and will
458     // duplicate code as needed to construct a parallel vector of bases.
459     return BaseDefiningValueResult(I, false);
460
461   if (isa<ShuffleVectorInst>(I))
462     // We don't know whether this vector contains entirely base pointers or
463     // not.  To be conservatively correct, we treat it as a BDV and will
464     // duplicate code as needed to construct a parallel vector of bases.
465     // TODO: There a number of local optimizations which could be applied here
466     // for particular sufflevector patterns.
467     return BaseDefiningValueResult(I, false);
468
469   // The behavior of getelementptr instructions is the same for vector and
470   // non-vector data types.
471   if (auto *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I))
472     return findBaseDefiningValue(GEP->getPointerOperand());
473
474   // If the pointer comes through a bitcast of a vector of pointers to
475   // a vector of another type of pointer, then look through the bitcast
476   if (auto *BC = dyn_cast<BitCastInst>(I))
477     return findBaseDefiningValue(BC->getOperand(0));
478
479   // We assume that functions in the source language only return base
480   // pointers.  This should probably be generalized via attributes to support
481   // both source language and internal functions.
482   if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I))
483     return BaseDefiningValueResult(I, true);
484
485   // A PHI or Select is a base defining value.  The outer findBasePointer
486   // algorithm is responsible for constructing a base value for this BDV.
487   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
488          "unknown vector instruction - no base found for vector element");
489   return BaseDefiningValueResult(I, false);
490 }
491
492 /// Helper function for findBasePointer - Will return a value which either a)
493 /// defines the base pointer for the input, b) blocks the simple search
494 /// (i.e. a PHI or Select of two derived pointers), or c) involves a change
495 /// from pointer to vector type or back.
496 static BaseDefiningValueResult findBaseDefiningValue(Value *I) {
497   assert(I->getType()->isPtrOrPtrVectorTy() &&
498          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
499
500   if (I->getType()->isVectorTy())
501     return findBaseDefiningValueOfVector(I);
502
503   if (isa<Argument>(I))
504     // An incoming argument to the function is a base pointer
505     // We should have never reached here if this argument isn't an gc value
506     return BaseDefiningValueResult(I, true);
507
508   if (isa<Constant>(I)) {
509     // We assume that objects with a constant base (e.g. a global) can't move
510     // and don't need to be reported to the collector because they are always
511     // live. Besides global references, all kinds of constants (e.g. undef,
512     // constant expressions, null pointers) can be introduced by the inliner or
513     // the optimizer, especially on dynamically dead paths.
514     // Here we treat all of them as having single null base. By doing this we
515     // trying to avoid problems reporting various conflicts in a form of
516     // "phi (const1, const2)" or "phi (const, regular gc ptr)".
517     // See constant.ll file for relevant test cases.
518
519     return BaseDefiningValueResult(
520         ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(I->getType())), true);
521   }
522
523   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
524     Value *Def = CI->stripPointerCasts();
525     // If stripping pointer casts changes the address space there is an
526     // addrspacecast in between.
527     assert(cast<PointerType>(Def->getType())->getAddressSpace() ==
528                cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() &&
529            "unsupported addrspacecast");
530     // If we find a cast instruction here, it means we've found a cast which is
531     // not simply a pointer cast (i.e. an inttoptr).  We don't know how to
532     // handle int->ptr conversion.
533     assert(!isa<CastInst>(Def) && "shouldn't find another cast here");
534     return findBaseDefiningValue(Def);
535   }
536
537   if (isa<LoadInst>(I))
538     // The value loaded is an gc base itself
539     return BaseDefiningValueResult(I, true);
540
541   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I))
542     // The base of this GEP is the base
543     return findBaseDefiningValue(GEP->getPointerOperand());
544
545   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
546     switch (II->getIntrinsicID()) {
547     default:
548       // fall through to general call handling
549       break;
550     case Intrinsic::experimental_gc_statepoint:
551       llvm_unreachable("statepoints don't produce pointers");
552     case Intrinsic::experimental_gc_relocate:
553       // Rerunning safepoint insertion after safepoints are already
554       // inserted is not supported.  It could probably be made to work,
555       // but why are you doing this?  There's no good reason.
556       llvm_unreachable("repeat safepoint insertion is not supported");
557     case Intrinsic::gcroot:
558       // Currently, this mechanism hasn't been extended to work with gcroot.
559       // There's no reason it couldn't be, but I haven't thought about the
560       // implications much.
561       llvm_unreachable(
562           "interaction with the gcroot mechanism is not supported");
563     }
564   }
565   // We assume that functions in the source language only return base
566   // pointers.  This should probably be generalized via attributes to support
567   // both source language and internal functions.
568   if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I))
569     return BaseDefiningValueResult(I, true);
570
571   // TODO: I have absolutely no idea how to implement this part yet.  It's not
572   // necessarily hard, I just haven't really looked at it yet.
573   assert(!isa<LandingPadInst>(I) && "Landing Pad is unimplemented");
574
575   if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
576     // A CAS is effectively a atomic store and load combined under a
577     // predicate.  From the perspective of base pointers, we just treat it
578     // like a load.
579     return BaseDefiningValueResult(I, true);
580
581   assert(!isa<AtomicRMWInst>(I) && "Xchg handled above, all others are "
582                                    "binary ops which don't apply to pointers");
583
584   // The aggregate ops.  Aggregates can either be in the heap or on the
585   // stack, but in either case, this is simply a field load.  As a result,
586   // this is a defining definition of the base just like a load is.
587   if (isa<ExtractValueInst>(I))
588     return BaseDefiningValueResult(I, true);
589
590   // We should never see an insert vector since that would require we be
591   // tracing back a struct value not a pointer value.
592   assert(!isa<InsertValueInst>(I) &&
593          "Base pointer for a struct is meaningless");
594
595   // An extractelement produces a base result exactly when it's input does.
596   // We may need to insert a parallel instruction to extract the appropriate
597   // element out of the base vector corresponding to the input. Given this,
598   // it's analogous to the phi and select case even though it's not a merge.
599   if (isa<ExtractElementInst>(I))
600     // Note: There a lot of obvious peephole cases here.  This are deliberately
601     // handled after the main base pointer inference algorithm to make writing
602     // test cases to exercise that code easier.
603     return BaseDefiningValueResult(I, false);
604
605   // The last two cases here don't return a base pointer.  Instead, they
606   // return a value which dynamically selects from among several base
607   // derived pointers (each with it's own base potentially).  It's the job of
608   // the caller to resolve these.
609   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
610          "missing instruction case in findBaseDefiningValing");
611   return BaseDefiningValueResult(I, false);
612 }
613
614 /// Returns the base defining value for this value.
615 static Value *findBaseDefiningValueCached(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
616   Value *&Cached = Cache[I];
617   if (!Cached) {
618     Cached = findBaseDefiningValue(I).BDV;
619     LLVM_DEBUG(dbgs() << "fBDV-cached: " << I->getName() << " -> "
620                       << Cached->getName() << "\n");
621   }
622   assert(Cache[I] != nullptr);
623   return Cached;
624 }
625
626 /// Return a base pointer for this value if known.  Otherwise, return it's
627 /// base defining value.
628 static Value *findBaseOrBDV(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
629   Value *Def = findBaseDefiningValueCached(I, Cache);
630   auto Found = Cache.find(Def);
631   if (Found != Cache.end()) {
632     // Either a base-of relation, or a self reference.  Caller must check.
633     return Found->second;
634   }
635   // Only a BDV available
636   return Def;
637 }
638
639 /// Given the result of a call to findBaseDefiningValue, or findBaseOrBDV,
640 /// is it known to be a base pointer?  Or do we need to continue searching.
641 static bool isKnownBaseResult(Value *V) {
642   if (!isa<PHINode>(V) && !isa<SelectInst>(V) &&
643       !isa<ExtractElementInst>(V) && !isa<InsertElementInst>(V) &&
644       !isa<ShuffleVectorInst>(V)) {
645     // no recursion possible
646     return true;
647   }
648   if (isa<Instruction>(V) &&
649       cast<Instruction>(V)->getMetadata("is_base_value")) {
650     // This is a previously inserted base phi or select.  We know
651     // that this is a base value.
652     return true;
653   }
654
655   // We need to keep searching
656   return false;
657 }
658
659 namespace {
660
661 /// Models the state of a single base defining value in the findBasePointer
662 /// algorithm for determining where a new instruction is needed to propagate
663 /// the base of this BDV.
664 class BDVState {
665 public:
666   enum Status { Unknown, Base, Conflict };
667
668   BDVState() : BaseValue(nullptr) {}
669
670   explicit BDVState(Status Status, Value *BaseValue = nullptr)
671       : Status(Status), BaseValue(BaseValue) {
672     assert(Status != Base || BaseValue);
673   }
674
675   explicit BDVState(Value *BaseValue) : Status(Base), BaseValue(BaseValue) {}
676
677   Status getStatus() const { return Status; }
678   Value *getBaseValue() const { return BaseValue; }
679
680   bool isBase() const { return getStatus() == Base; }
681   bool isUnknown() const { return getStatus() == Unknown; }
682   bool isConflict() const { return getStatus() == Conflict; }
683
684   bool operator==(const BDVState &Other) const {
685     return BaseValue == Other.BaseValue && Status == Other.Status;
686   }
687
688   bool operator!=(const BDVState &other) const { return !(*this == other); }
689
690   LLVM_DUMP_METHOD
691   void dump() const {
692     print(dbgs());
693     dbgs() << '\n';
694   }
695
696   void print(raw_ostream &OS) const {
697     switch (getStatus()) {
698     case Unknown:
699       OS << "U";
700       break;
701     case Base:
702       OS << "B";
703       break;
704     case Conflict:
705       OS << "C";
706       break;
707     }
708     OS << " (" << getBaseValue() << " - "
709        << (getBaseValue() ? getBaseValue()->getName() : "nullptr") << "): ";
710   }
711
712 private:
713   Status Status = Unknown;
714   AssertingVH<Value> BaseValue; // Non-null only if Status == Base.
715 };
716
717 } // end anonymous namespace
718
719 #ifndef NDEBUG
720 static raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const BDVState &State) {
721   State.print(OS);
722   return OS;
723 }
724 #endif
725
726 static BDVState meetBDVStateImpl(const BDVState &LHS, const BDVState &RHS) {
727   switch (LHS.getStatus()) {
728   case BDVState::Unknown:
729     return RHS;
730
731   case BDVState::Base:
732     assert(LHS.getBaseValue() && "can't be null");
733     if (RHS.isUnknown())
734       return LHS;
735
736     if (RHS.isBase()) {
737       if (LHS.getBaseValue() == RHS.getBaseValue()) {
738         assert(LHS == RHS && "equality broken!");
739         return LHS;
740       }
741       return BDVState(BDVState::Conflict);
742     }
743     assert(RHS.isConflict() && "only three states!");
744     return BDVState(BDVState::Conflict);
745
746   case BDVState::Conflict:
747     return LHS;
748   }
749   llvm_unreachable("only three states!");
750 }
751
752 // Values of type BDVState form a lattice, and this function implements the meet
753 // operation.
754 static BDVState meetBDVState(const BDVState &LHS, const BDVState &RHS) {
755   BDVState Result = meetBDVStateImpl(LHS, RHS);
756   assert(Result == meetBDVStateImpl(RHS, LHS) &&
757          "Math is wrong: meet does not commute!");
758   return Result;
759 }
760
761 /// For a given value or instruction, figure out what base ptr its derived from.
762 /// For gc objects, this is simply itself.  On success, returns a value which is
763 /// the base pointer.  (This is reliable and can be used for relocation.)  On
764 /// failure, returns nullptr.
765 static Value *findBasePointer(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
766   Value *Def = findBaseOrBDV(I, Cache);
767
768   if (isKnownBaseResult(Def))
769     return Def;
770
771   // Here's the rough algorithm:
772   // - For every SSA value, construct a mapping to either an actual base
773   //   pointer or a PHI which obscures the base pointer.
774   // - Construct a mapping from PHI to unknown TOP state.  Use an
775   //   optimistic algorithm to propagate base pointer information.  Lattice
776   //   looks like:
777   //   UNKNOWN
778   //   b1 b2 b3 b4
779   //   CONFLICT
780   //   When algorithm terminates, all PHIs will either have a single concrete
781   //   base or be in a conflict state.
782   // - For every conflict, insert a dummy PHI node without arguments.  Add
783   //   these to the base[Instruction] = BasePtr mapping.  For every
784   //   non-conflict, add the actual base.
785   //  - For every conflict, add arguments for the base[a] of each input
786   //   arguments.
787   //
788   // Note: A simpler form of this would be to add the conflict form of all
789   // PHIs without running the optimistic algorithm.  This would be
790   // analogous to pessimistic data flow and would likely lead to an
791   // overall worse solution.
792
793 #ifndef NDEBUG
794   auto isExpectedBDVType = [](Value *BDV) {
795     return isa<PHINode>(BDV) || isa<SelectInst>(BDV) ||
796            isa<ExtractElementInst>(BDV) || isa<InsertElementInst>(BDV) ||
797            isa<ShuffleVectorInst>(BDV);
798   };
799 #endif
800
801   // Once populated, will contain a mapping from each potentially non-base BDV
802   // to a lattice value (described above) which corresponds to that BDV.
803   // We use the order of insertion (DFS over the def/use graph) to provide a
804   // stable deterministic ordering for visiting DenseMaps (which are unordered)
805   // below.  This is important for deterministic compilation.
806   MapVector<Value *, BDVState> States;
807
808   // Recursively fill in all base defining values reachable from the initial
809   // one for which we don't already know a definite base value for
810   /* scope */ {
811     SmallVector<Value*, 16> Worklist;
812     Worklist.push_back(Def);
813     States.insert({Def, BDVState()});
814     while (!Worklist.empty()) {
815       Value *Current = Worklist.pop_back_val();
816       assert(!isKnownBaseResult(Current) && "why did it get added?");
817
818       auto visitIncomingValue = [&](Value *InVal) {
819         Value *Base = findBaseOrBDV(InVal, Cache);
820         if (isKnownBaseResult(Base))
821           // Known bases won't need new instructions introduced and can be
822           // ignored safely
823           return;
824         assert(isExpectedBDVType(Base) && "the only non-base values "
825                "we see should be base defining values");
826         if (States.insert(std::make_pair(Base, BDVState())).second)
827           Worklist.push_back(Base);
828       };
829       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Current)) {
830         for (Value *InVal : PN->incoming_values())
831           visitIncomingValue(InVal);
832       } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Current)) {
833         visitIncomingValue(SI->getTrueValue());
834         visitIncomingValue(SI->getFalseValue());
835       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(Current)) {
836         visitIncomingValue(EE->getVectorOperand());
837       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(Current)) {
838         visitIncomingValue(IE->getOperand(0)); // vector operand
839         visitIncomingValue(IE->getOperand(1)); // scalar operand
840       } else if (auto *SV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Current)) {
841         visitIncomingValue(SV->getOperand(0));
842         visitIncomingValue(SV->getOperand(1));
843       }
844       else {
845         llvm_unreachable("Unimplemented instruction case");
846       }
847     }
848   }
849
850 #ifndef NDEBUG
851   LLVM_DEBUG(dbgs() << "States after initialization:\n");
852   for (auto Pair : States) {
853     LLVM_DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
854   }
855 #endif
856
857   // Return a phi state for a base defining value.  We'll generate a new
858   // base state for known bases and expect to find a cached state otherwise.
859   auto getStateForBDV = [&](Value *baseValue) {
860     if (isKnownBaseResult(baseValue))
861       return BDVState(baseValue);
862     auto I = States.find(baseValue);
863     assert(I != States.end() && "lookup failed!");
864     return I->second;
865   };
866
867   bool Progress = true;
868   while (Progress) {
869 #ifndef NDEBUG
870     const size_t OldSize = States.size();
871 #endif
872     Progress = false;
873     // We're only changing values in this loop, thus safe to keep iterators.
874     // Since this is computing a fixed point, the order of visit does not
875     // effect the result.  TODO: We could use a worklist here and make this run
876     // much faster.
877     for (auto Pair : States) {
878       Value *BDV = Pair.first;
879       assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
880
881       // Given an input value for the current instruction, return a BDVState
882       // instance which represents the BDV of that value.
883       auto getStateForInput = [&](Value *V) mutable {
884         Value *BDV = findBaseOrBDV(V, Cache);
885         return getStateForBDV(BDV);
886       };
887
888       BDVState NewState;
889       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(BDV)) {
890         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(SI->getTrueValue()));
891         NewState =
892             meetBDVState(NewState, getStateForInput(SI->getFalseValue()));
893       } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BDV)) {
894         for (Value *Val : PN->incoming_values())
895           NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(Val));
896       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(BDV)) {
897         // The 'meet' for an extractelement is slightly trivial, but it's still
898         // useful in that it drives us to conflict if our input is.
899         NewState =
900             meetBDVState(NewState, getStateForInput(EE->getVectorOperand()));
901       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(BDV)){
902         // Given there's a inherent type mismatch between the operands, will
903         // *always* produce Conflict.
904         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(IE->getOperand(0)));
905         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(IE->getOperand(1)));
906       } else {
907         // The only instance this does not return a Conflict is when both the
908         // vector operands are the same vector.
909         auto *SV = cast<ShuffleVectorInst>(BDV);
910         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(SV->getOperand(0)));
911         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(SV->getOperand(1)));
912       }
913
914       BDVState OldState = States[BDV];
915       if (OldState != NewState) {
916         Progress = true;
917         States[BDV] = NewState;
918       }
919     }
920
921     assert(OldSize == States.size() &&
922            "fixed point shouldn't be adding any new nodes to state");
923   }
924
925 #ifndef NDEBUG
926   LLVM_DEBUG(dbgs() << "States after meet iteration:\n");
927   for (auto Pair : States) {
928     LLVM_DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
929   }
930 #endif
931
932   // Insert Phis for all conflicts
933   // TODO: adjust naming patterns to avoid this order of iteration dependency
934   for (auto Pair : States) {
935     Instruction *I = cast<Instruction>(Pair.first);
936     BDVState State = Pair.second;
937     assert(!isKnownBaseResult(I) && "why did it get added?");
938     assert(!State.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
939
940     // extractelement instructions are a bit special in that we may need to
941     // insert an extract even when we know an exact base for the instruction.
942     // The problem is that we need to convert from a vector base to a scalar
943     // base for the particular indice we're interested in.
944     if (State.isBase() && isa<ExtractElementInst>(I) &&
945         isa<VectorType>(State.getBaseValue()->getType())) {
946       auto *EE = cast<ExtractElementInst>(I);
947       // TODO: In many cases, the new instruction is just EE itself.  We should
948       // exploit this, but can't do it here since it would break the invariant
949       // about the BDV not being known to be a base.
950       auto *BaseInst = ExtractElementInst::Create(
951           State.getBaseValue(), EE->getIndexOperand(), "base_ee", EE);
952       BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
953       States[I] = BDVState(BDVState::Base, BaseInst);
954     }
955
956     // Since we're joining a vector and scalar base, they can never be the
957     // same.  As a result, we should always see insert element having reached
958     // the conflict state.
959     assert(!isa<InsertElementInst>(I) || State.isConflict());
960
961     if (!State.isConflict())
962       continue;
963
964     /// Create and insert a new instruction which will represent the base of
965     /// the given instruction 'I'.
966     auto MakeBaseInstPlaceholder = [](Instruction *I) -> Instruction* {
967       if (isa<PHINode>(I)) {
968         BasicBlock *BB = I->getParent();
969         int NumPreds = pred_size(BB);
970         assert(NumPreds > 0 && "how did we reach here");
971         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_phi");
972         return PHINode::Create(I->getType(), NumPreds, Name, I);
973       } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
974         // The undef will be replaced later
975         UndefValue *Undef = UndefValue::get(SI->getType());
976         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_select");
977         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), Undef, Undef, Name, SI);
978       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(I)) {
979         UndefValue *Undef = UndefValue::get(EE->getVectorOperand()->getType());
980         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_ee");
981         return ExtractElementInst::Create(Undef, EE->getIndexOperand(), Name,
982                                           EE);
983       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
984         UndefValue *VecUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(0)->getType());
985         UndefValue *ScalarUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(1)->getType());
986         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_ie");
987         return InsertElementInst::Create(VecUndef, ScalarUndef,
988                                          IE->getOperand(2), Name, IE);
989       } else {
990         auto *SV = cast<ShuffleVectorInst>(I);
991         UndefValue *VecUndef = UndefValue::get(SV->getOperand(0)->getType());
992         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_sv");
993         return new ShuffleVectorInst(VecUndef, VecUndef, SV->getOperand(2),
994                                      Name, SV);
995       }
996     };
997     Instruction *BaseInst = MakeBaseInstPlaceholder(I);
998     // Add metadata marking this as a base value
999     BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
1000     States[I] = BDVState(BDVState::Conflict, BaseInst);
1001   }
1002
1003   // Returns a instruction which produces the base pointer for a given
1004   // instruction.  The instruction is assumed to be an input to one of the BDVs
1005   // seen in the inference algorithm above.  As such, we must either already
1006   // know it's base defining value is a base, or have inserted a new
1007   // instruction to propagate the base of it's BDV and have entered that newly
1008   // introduced instruction into the state table.  In either case, we are
1009   // assured to be able to determine an instruction which produces it's base
1010   // pointer.
1011   auto getBaseForInput = [&](Value *Input, Instruction *InsertPt) {
1012     Value *BDV = findBaseOrBDV(Input, Cache);
1013     Value *Base = nullptr;
1014     if (isKnownBaseResult(BDV)) {
1015       Base = BDV;
1016     } else {
1017       // Either conflict or base.
1018       assert(States.count(BDV));
1019       Base = States[BDV].getBaseValue();
1020     }
1021     assert(Base && "Can't be null");
1022     // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
1023     if (Base->getType() != Input->getType() && InsertPt)
1024       Base = new BitCastInst(Base, Input->getType(), "cast", InsertPt);
1025     return Base;
1026   };
1027
1028   // Fixup all the inputs of the new PHIs.  Visit order needs to be
1029   // deterministic and predictable because we're naming newly created
1030   // instructions.
1031   for (auto Pair : States) {
1032     Instruction *BDV = cast<Instruction>(Pair.first);
1033     BDVState State = Pair.second;
1034
1035     assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
1036     assert(!State.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
1037     if (!State.isConflict())
1038       continue;
1039
1040     if (PHINode *BasePHI = dyn_cast<PHINode>(State.getBaseValue())) {
1041       PHINode *PN = cast<PHINode>(BDV);
1042       unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1043       for (unsigned i = 0; i < NumPHIValues; i++) {
1044         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
1045         BasicBlock *InBB = PN->getIncomingBlock(i);
1046
1047         // If we've already seen InBB, add the same incoming value
1048         // we added for it earlier.  The IR verifier requires phi
1049         // nodes with multiple entries from the same basic block
1050         // to have the same incoming value for each of those
1051         // entries.  If we don't do this check here and basephi
1052         // has a different type than base, we'll end up adding two
1053         // bitcasts (and hence two distinct values) as incoming
1054         // values for the same basic block.
1055
1056         int BlockIndex = BasePHI->getBasicBlockIndex(InBB);
1057         if (BlockIndex != -1) {
1058           Value *OldBase = BasePHI->getIncomingValue(BlockIndex);
1059           BasePHI->addIncoming(OldBase, InBB);
1060
1061 #ifndef NDEBUG
1062           Value *Base = getBaseForInput(InVal, nullptr);
1063           // In essence this assert states: the only way two values
1064           // incoming from the same basic block may be different is by
1065           // being different bitcasts of the same value.  A cleanup
1066           // that remains TODO is changing findBaseOrBDV to return an
1067           // llvm::Value of the correct type (and still remain pure).
1068           // This will remove the need to add bitcasts.
1069           assert(Base->stripPointerCasts() == OldBase->stripPointerCasts() &&
1070                  "Sanity -- findBaseOrBDV should be pure!");
1071 #endif
1072           continue;
1073         }
1074
1075         // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1076         // need to insert a bitcast in the incoming block.
1077         // TODO: Need to split critical edges if insertion is needed
1078         Value *Base = getBaseForInput(InVal, InBB->getTerminator());
1079         BasePHI->addIncoming(Base, InBB);
1080       }
1081       assert(BasePHI->getNumIncomingValues() == NumPHIValues);
1082     } else if (SelectInst *BaseSI =
1083                    dyn_cast<SelectInst>(State.getBaseValue())) {
1084       SelectInst *SI = cast<SelectInst>(BDV);
1085
1086       // Find the instruction which produces the base for each input.
1087       // We may need to insert a bitcast.
1088       BaseSI->setTrueValue(getBaseForInput(SI->getTrueValue(), BaseSI));
1089       BaseSI->setFalseValue(getBaseForInput(SI->getFalseValue(), BaseSI));
1090     } else if (auto *BaseEE =
1091                    dyn_cast<ExtractElementInst>(State.getBaseValue())) {
1092       Value *InVal = cast<ExtractElementInst>(BDV)->getVectorOperand();
1093       // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1094       // need to insert a bitcast.
1095       BaseEE->setOperand(0, getBaseForInput(InVal, BaseEE));
1096     } else if (auto *BaseIE = dyn_cast<InsertElementInst>(State.getBaseValue())){
1097       auto *BdvIE = cast<InsertElementInst>(BDV);
1098       auto UpdateOperand = [&](int OperandIdx) {
1099         Value *InVal = BdvIE->getOperand(OperandIdx);
1100         Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseIE);
1101         BaseIE->setOperand(OperandIdx, Base);
1102       };
1103       UpdateOperand(0); // vector operand
1104       UpdateOperand(1); // scalar operand
1105     } else {
1106       auto *BaseSV = cast<ShuffleVectorInst>(State.getBaseValue());
1107       auto *BdvSV = cast<ShuffleVectorInst>(BDV);
1108       auto UpdateOperand = [&](int OperandIdx) {
1109         Value *InVal = BdvSV->getOperand(OperandIdx);
1110         Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseSV);
1111         BaseSV->setOperand(OperandIdx, Base);
1112       };
1113       UpdateOperand(0); // vector operand
1114       UpdateOperand(1); // vector operand
1115     }
1116   }
1117
1118   // Cache all of our results so we can cheaply reuse them
1119   // NOTE: This is actually two caches: one of the base defining value
1120   // relation and one of the base pointer relation!  FIXME
1121   for (auto Pair : States) {
1122     auto *BDV = Pair.first;
1123     Value *Base = Pair.second.getBaseValue();
1124     assert(BDV && Base);
1125     assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
1126
1127     LLVM_DEBUG(
1128         dbgs() << "Updating base value cache"
1129                << " for: " << BDV->getName() << " from: "
1130                << (Cache.count(BDV) ? Cache[BDV]->getName().str() : "none")
1131                << " to: " << Base->getName() << "\n");
1132
1133     if (Cache.count(BDV)) {
1134       assert(isKnownBaseResult(Base) &&
1135              "must be something we 'know' is a base pointer");
1136       // Once we transition from the BDV relation being store in the Cache to
1137       // the base relation being stored, it must be stable
1138       assert((!isKnownBaseResult(Cache[BDV]) || Cache[BDV] == Base) &&
1139              "base relation should be stable");
1140     }
1141     Cache[BDV] = Base;
1142   }
1143   assert(Cache.count(Def));
1144   return Cache[Def];
1145 }
1146
1147 // For a set of live pointers (base and/or derived), identify the base
1148 // pointer of the object which they are derived from.  This routine will
1149 // mutate the IR graph as needed to make the 'base' pointer live at the
1150 // definition site of 'derived'.  This ensures that any use of 'derived' can
1151 // also use 'base'.  This may involve the insertion of a number of
1152 // additional PHI nodes.
1153 //
1154 // preconditions: live is a set of pointer type Values
1155 //
1156 // side effects: may insert PHI nodes into the existing CFG, will preserve
1157 // CFG, will not remove or mutate any existing nodes
1158 //
1159 // post condition: PointerToBase contains one (derived, base) pair for every
1160 // pointer in live.  Note that derived can be equal to base if the original
1161 // pointer was a base pointer.
1162 static void
1163 findBasePointers(const StatepointLiveSetTy &live,
1164                  MapVector<Value *, Value *> &PointerToBase,
1165                  DominatorTree *DT, DefiningValueMapTy &DVCache) {
1166   for (Value *ptr : live) {
1167     Value *base = findBasePointer(ptr, DVCache);
1168     assert(base && "failed to find base pointer");
1169     PointerToBase[ptr] = base;
1170     assert((!isa<Instruction>(base) || !isa<Instruction>(ptr) ||
1171             DT->dominates(cast<Instruction>(base)->getParent(),
1172                           cast<Instruction>(ptr)->getParent())) &&
1173            "The base we found better dominate the derived pointer");
1174   }
1175 }
1176
1177 /// Find the required based pointers (and adjust the live set) for the given
1178 /// parse point.
1179 static void findBasePointers(DominatorTree &DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
1180                              CallSite CS,
1181                              PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1182   MapVector<Value *, Value *> PointerToBase;
1183   findBasePointers(result.LiveSet, PointerToBase, &DT, DVCache);
1184
1185   if (PrintBasePointers) {
1186     errs() << "Base Pairs (w/o Relocation):\n";
1187     for (auto &Pair : PointerToBase) {
1188       errs() << " derived ";
1189       Pair.first->printAsOperand(errs(), false);
1190       errs() << " base ";
1191       Pair.second->printAsOperand(errs(), false);
1192       errs() << "\n";;
1193     }
1194   }
1195
1196   result.PointerToBase = PointerToBase;
1197 }
1198
1199 /// Given an updated version of the dataflow liveness results, update the
1200 /// liveset and base pointer maps for the call site CS.
1201 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
1202                                   CallSite CS,
1203                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &result);
1204
1205 static void recomputeLiveInValues(
1206     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1207     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1208   // TODO-PERF: reuse the original liveness, then simply run the dataflow
1209   // again.  The old values are still live and will help it stabilize quickly.
1210   GCPtrLivenessData RevisedLivenessData;
1211   computeLiveInValues(DT, F, RevisedLivenessData);
1212   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1213     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1214     recomputeLiveInValues(RevisedLivenessData, toUpdate[i], info);
1215   }
1216 }
1217
1218 // When inserting gc.relocate and gc.result calls, we need to ensure there are
1219 // no uses of the original value / return value between the gc.statepoint and
1220 // the gc.relocate / gc.result call.  One case which can arise is a phi node
1221 // starting one of the successor blocks.  We also need to be able to insert the
1222 // gc.relocates only on the path which goes through the statepoint.  We might
1223 // need to split an edge to make this possible.
1224 static BasicBlock *
1225 normalizeForInvokeSafepoint(BasicBlock *BB, BasicBlock *InvokeParent,
1226                             DominatorTree &DT) {
1227   BasicBlock *Ret = BB;
1228   if (!BB->getUniquePredecessor())
1229     Ret = SplitBlockPredecessors(BB, InvokeParent, "", &DT);
1230
1231   // Now that 'Ret' has unique predecessor we can safely remove all phi nodes
1232   // from it
1233   FoldSingleEntryPHINodes(Ret);
1234   assert(!isa<PHINode>(Ret->begin()) &&
1235          "All PHI nodes should have been removed!");
1236
1237   // At this point, we can safely insert a gc.relocate or gc.result as the first
1238   // instruction in Ret if needed.
1239   return Ret;
1240 }
1241
1242 // Create new attribute set containing only attributes which can be transferred
1243 // from original call to the safepoint.
1244 static AttributeList legalizeCallAttributes(AttributeList AL) {
1245   if (AL.isEmpty())
1246     return AL;
1247
1248   // Remove the readonly, readnone, and statepoint function attributes.
1249   AttrBuilder FnAttrs = AL.getFnAttributes();
1250   FnAttrs.removeAttribute(Attribute::ReadNone);
1251   FnAttrs.removeAttribute(Attribute::ReadOnly);
1252   for (Attribute A : AL.getFnAttributes()) {
1253     if (isStatepointDirectiveAttr(A))
1254       FnAttrs.remove(A);
1255   }
1256
1257   // Just skip parameter and return attributes for now
1258   LLVMContext &Ctx = AL.getContext();
1259   return AttributeList::get(Ctx, AttributeList::FunctionIndex,
1260                             AttributeSet::get(Ctx, FnAttrs));
1261 }
1262
1263 /// Helper function to place all gc relocates necessary for the given
1264 /// statepoint.
1265 /// Inputs:
1266 ///   liveVariables - list of variables to be relocated.
1267 ///   liveStart - index of the first live variable.
1268 ///   basePtrs - base pointers.
1269 ///   statepointToken - statepoint instruction to which relocates should be
1270 ///   bound.
1271 ///   Builder - Llvm IR builder to be used to construct new calls.
1272 static void CreateGCRelocates(ArrayRef<Value *> LiveVariables,
1273                               const int LiveStart,
1274                               ArrayRef<Value *> BasePtrs,
1275                               Instruction *StatepointToken,
1276                               IRBuilder<> Builder) {
1277   if (LiveVariables.empty())
1278     return;
1279
1280   auto FindIndex = [](ArrayRef<Value *> LiveVec, Value *Val) {
1281     auto ValIt = llvm::find(LiveVec, Val);
1282     assert(ValIt != LiveVec.end() && "Val not found in LiveVec!");
1283     size_t Index = std::distance(LiveVec.begin(), ValIt);
1284     assert(Index < LiveVec.size() && "Bug in std::find?");
1285     return Index;
1286   };
1287   Module *M = StatepointToken->getModule();
1288
1289   // All gc_relocate are generated as i8 addrspace(1)* (or a vector type whose
1290   // element type is i8 addrspace(1)*). We originally generated unique
1291   // declarations for each pointer type, but this proved problematic because
1292   // the intrinsic mangling code is incomplete and fragile.  Since we're moving
1293   // towards a single unified pointer type anyways, we can just cast everything
1294   // to an i8* of the right address space.  A bitcast is added later to convert
1295   // gc_relocate to the actual value's type.
1296   auto getGCRelocateDecl = [&] (Type *Ty) {
1297     assert(isHandledGCPointerType(Ty));
1298     auto AS = Ty->getScalarType()->getPointerAddressSpace();
1299     Type *NewTy = Type::getInt8PtrTy(M->getContext(), AS);
1300     if (auto *VT = dyn_cast<VectorType>(Ty))
1301       NewTy = VectorType::get(NewTy, VT->getNumElements());
1302     return Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::experimental_gc_relocate,
1303                                      {NewTy});
1304   };
1305
1306   // Lazily populated map from input types to the canonicalized form mentioned
1307   // in the comment above.  This should probably be cached somewhere more
1308   // broadly.
1309   DenseMap<Type*, Value*> TypeToDeclMap;
1310
1311   for (unsigned i = 0; i < LiveVariables.size(); i++) {
1312     // Generate the gc.relocate call and save the result
1313     Value *BaseIdx =
1314       Builder.getInt32(LiveStart + FindIndex(LiveVariables, BasePtrs[i]));
1315     Value *LiveIdx = Builder.getInt32(LiveStart + i);
1316
1317     Type *Ty = LiveVariables[i]->getType();
1318     if (!TypeToDeclMap.count(Ty))
1319       TypeToDeclMap[Ty] = getGCRelocateDecl(Ty);
1320     Value *GCRelocateDecl = TypeToDeclMap[Ty];
1321
1322     // only specify a debug name if we can give a useful one
1323     CallInst *Reloc = Builder.CreateCall(
1324         GCRelocateDecl, {StatepointToken, BaseIdx, LiveIdx},
1325         suffixed_name_or(LiveVariables[i], ".relocated", ""));
1326     // Trick CodeGen into thinking there are lots of free registers at this
1327     // fake call.
1328     Reloc->setCallingConv(CallingConv::Cold);
1329   }
1330 }
1331
1332 namespace {
1333
1334 /// This struct is used to defer RAUWs and `eraseFromParent` s.  Using this
1335 /// avoids having to worry about keeping around dangling pointers to Values.
1336 class DeferredReplacement {
1337   AssertingVH<Instruction> Old;
1338   AssertingVH<Instruction> New;
1339   bool IsDeoptimize = false;
1340
1341   DeferredReplacement() = default;
1342
1343 public:
1344   static DeferredReplacement createRAUW(Instruction *Old, Instruction *New) {
1345     assert(Old != New && Old && New &&
1346            "Cannot RAUW equal values or to / from null!");
1347
1348     DeferredReplacement D;
1349     D.Old = Old;
1350     D.New = New;
1351     return D;
1352   }
1353
1354   static DeferredReplacement createDelete(Instruction *ToErase) {
1355     DeferredReplacement D;
1356     D.Old = ToErase;
1357     return D;
1358   }
1359
1360   static DeferredReplacement createDeoptimizeReplacement(Instruction *Old) {
1361 #ifndef NDEBUG
1362     auto *F = cast<CallInst>(Old)->getCalledFunction();
1363     assert(F && F->getIntrinsicID() == Intrinsic::experimental_deoptimize &&
1364            "Only way to construct a deoptimize deferred replacement");
1365 #endif
1366     DeferredReplacement D;
1367     D.Old = Old;
1368     D.IsDeoptimize = true;
1369     return D;
1370   }
1371
1372   /// Does the task represented by this instance.
1373   void doReplacement() {
1374     Instruction *OldI = Old;
1375     Instruction *NewI = New;
1376
1377     assert(OldI != NewI && "Disallowed at construction?!");
1378     assert((!IsDeoptimize || !New) &&
1379            "Deoptimize intrinsics are not replaced!");
1380
1381     Old = nullptr;
1382     New = nullptr;
1383
1384     if (NewI)
1385       OldI->replaceAllUsesWith(NewI);
1386
1387     if (IsDeoptimize) {
1388       // Note: we've inserted instructions, so the call to llvm.deoptimize may
1389       // not necessarily be followed by the matching return.
1390       auto *RI = cast<ReturnInst>(OldI->getParent()->getTerminator());
1391       new UnreachableInst(RI->getContext(), RI);
1392       RI->eraseFromParent();
1393     }
1394
1395     OldI->eraseFromParent();
1396   }
1397 };
1398
1399 } // end anonymous namespace
1400
1401 static StringRef getDeoptLowering(CallSite CS) {
1402   const char *DeoptLowering = "deopt-lowering";
1403   if (CS.hasFnAttr(DeoptLowering)) {
1404     // FIXME: CallSite has a *really* confusing interface around attributes
1405     // with values.
1406     const AttributeList &CSAS = CS.getAttributes();
1407     if (CSAS.hasAttribute(AttributeList::FunctionIndex, DeoptLowering))
1408       return CSAS.getAttribute(AttributeList::FunctionIndex, DeoptLowering)
1409           .getValueAsString();
1410     Function *F = CS.getCalledFunction();
1411     assert(F && F->hasFnAttribute(DeoptLowering));
1412     return F->getFnAttribute(DeoptLowering).getValueAsString();
1413   }
1414   return "live-through";
1415 }
1416
1417 static void
1418 makeStatepointExplicitImpl(const CallSite CS, /* to replace */
1419                            const SmallVectorImpl<Value *> &BasePtrs,
1420                            const SmallVectorImpl<Value *> &LiveVariables,
1421                            PartiallyConstructedSafepointRecord &Result,
1422                            std::vector<DeferredReplacement> &Replacements) {
1423   assert(BasePtrs.size() == LiveVariables.size());
1424
1425   // Then go ahead and use the builder do actually do the inserts.  We insert
1426   // immediately before the previous instruction under the assumption that all
1427   // arguments will be available here.  We can't insert afterwards since we may
1428   // be replacing a terminator.
1429   Instruction *InsertBefore = CS.getInstruction();
1430   IRBuilder<> Builder(InsertBefore);
1431
1432   ArrayRef<Value *> GCArgs(LiveVariables);
1433   uint64_t StatepointID = StatepointDirectives::DefaultStatepointID;
1434   uint32_t NumPatchBytes = 0;
1435   uint32_t Flags = uint32_t(StatepointFlags::None);
1436
1437   ArrayRef<Use> CallArgs(CS.arg_begin(), CS.arg_end());
1438   ArrayRef<Use> DeoptArgs = GetDeoptBundleOperands(CS);
1439   ArrayRef<Use> TransitionArgs;
1440   if (auto TransitionBundle =
1441       CS.getOperandBundle(LLVMContext::OB_gc_transition)) {
1442     Flags |= uint32_t(StatepointFlags::GCTransition);
1443     TransitionArgs = TransitionBundle->Inputs;
1444   }
1445
1446   // Instead of lowering calls to @llvm.experimental.deoptimize as normal calls
1447   // with a return value, we lower then as never returning calls to
1448   // __llvm_deoptimize that are followed by unreachable to get better codegen.
1449   bool IsDeoptimize = false;
1450
1451   StatepointDirectives SD =
1452       parseStatepointDirectivesFromAttrs(CS.getAttributes());
1453   if (SD.NumPatchBytes)
1454     NumPatchBytes = *SD.NumPatchBytes;
1455   if (SD.StatepointID)
1456     StatepointID = *SD.StatepointID;
1457
1458   // Pass through the requested lowering if any.  The default is live-through.
1459   StringRef DeoptLowering = getDeoptLowering(CS);
1460   if (DeoptLowering.equals("live-in"))
1461     Flags |= uint32_t(StatepointFlags::DeoptLiveIn);
1462   else {
1463     assert(DeoptLowering.equals("live-through") && "Unsupported value!");
1464   }
1465
1466   Value *CallTarget = CS.getCalledValue();
1467   if (Function *F = dyn_cast<Function>(CallTarget)) {
1468     if (F->getIntrinsicID() == Intrinsic::experimental_deoptimize) {
1469       // Calls to llvm.experimental.deoptimize are lowered to calls to the
1470       // __llvm_deoptimize symbol.  We want to resolve this now, since the
1471       // verifier does not allow taking the address of an intrinsic function.
1472
1473       SmallVector<Type *, 8> DomainTy;
1474       for (Value *Arg : CallArgs)
1475         DomainTy.push_back(Arg->getType());
1476       auto *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(F->getContext()), DomainTy,
1477                                     /* isVarArg = */ false);
1478
1479       // Note: CallTarget can be a bitcast instruction of a symbol if there are
1480       // calls to @llvm.experimental.deoptimize with different argument types in
1481       // the same module.  This is fine -- we assume the frontend knew what it
1482       // was doing when generating this kind of IR.
1483       CallTarget =
1484           F->getParent()->getOrInsertFunction("__llvm_deoptimize", FTy);
1485
1486       IsDeoptimize = true;
1487     }
1488   }
1489
1490   // Create the statepoint given all the arguments
1491   Instruction *Token = nullptr;
1492   if (CS.isCall()) {
1493     CallInst *ToReplace = cast<CallInst>(CS.getInstruction());
1494     CallInst *Call = Builder.CreateGCStatepointCall(
1495         StatepointID, NumPatchBytes, CallTarget, Flags, CallArgs,
1496         TransitionArgs, DeoptArgs, GCArgs, "safepoint_token");
1497
1498     Call->setTailCallKind(ToReplace->getTailCallKind());
1499     Call->setCallingConv(ToReplace->getCallingConv());
1500
1501     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1502     // function attributes.  In case if we can handle this set of attributes -
1503     // set up function attrs directly on statepoint and return attrs later for
1504     // gc_result intrinsic.
1505     Call->setAttributes(legalizeCallAttributes(ToReplace->getAttributes()));
1506
1507     Token = Call;
1508
1509     // Put the following gc_result and gc_relocate calls immediately after the
1510     // the old call (which we're about to delete)
1511     assert(ToReplace->getNextNode() && "Not a terminator, must have next!");
1512     Builder.SetInsertPoint(ToReplace->getNextNode());
1513     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getNextNode()->getDebugLoc());
1514   } else {
1515     InvokeInst *ToReplace = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1516
1517     // Insert the new invoke into the old block.  We'll remove the old one in a
1518     // moment at which point this will become the new terminator for the
1519     // original block.
1520     InvokeInst *Invoke = Builder.CreateGCStatepointInvoke(
1521         StatepointID, NumPatchBytes, CallTarget, ToReplace->getNormalDest(),
1522         ToReplace->getUnwindDest(), Flags, CallArgs, TransitionArgs, DeoptArgs,
1523         GCArgs, "statepoint_token");
1524
1525     Invoke->setCallingConv(ToReplace->getCallingConv());
1526
1527     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1528     // function attributes.  In case if we can handle this set of attributes -
1529     // set up function attrs directly on statepoint and return attrs later for
1530     // gc_result intrinsic.
1531     Invoke->setAttributes(legalizeCallAttributes(ToReplace->getAttributes()));
1532
1533     Token = Invoke;
1534
1535     // Generate gc relocates in exceptional path
1536     BasicBlock *UnwindBlock = ToReplace->getUnwindDest();
1537     assert(!isa<PHINode>(UnwindBlock->begin()) &&
1538            UnwindBlock->getUniquePredecessor() &&
1539            "can't safely insert in this block!");
1540
1541     Builder.SetInsertPoint(&*UnwindBlock->getFirstInsertionPt());
1542     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
1543
1544     // Attach exceptional gc relocates to the landingpad.
1545     Instruction *ExceptionalToken = UnwindBlock->getLandingPadInst();
1546     Result.UnwindToken = ExceptionalToken;
1547
1548     const unsigned LiveStartIdx = Statepoint(Token).gcArgsStartIdx();
1549     CreateGCRelocates(LiveVariables, LiveStartIdx, BasePtrs, ExceptionalToken,
1550                       Builder);
1551
1552     // Generate gc relocates and returns for normal block
1553     BasicBlock *NormalDest = ToReplace->getNormalDest();
1554     assert(!isa<PHINode>(NormalDest->begin()) &&
1555            NormalDest->getUniquePredecessor() &&
1556            "can't safely insert in this block!");
1557
1558     Builder.SetInsertPoint(&*NormalDest->getFirstInsertionPt());
1559
1560     // gc relocates will be generated later as if it were regular call
1561     // statepoint
1562   }
1563   assert(Token && "Should be set in one of the above branches!");
1564
1565   if (IsDeoptimize) {
1566     // If we're wrapping an @llvm.experimental.deoptimize in a statepoint, we
1567     // transform the tail-call like structure to a call to a void function
1568     // followed by unreachable to get better codegen.
1569     Replacements.push_back(
1570         DeferredReplacement::createDeoptimizeReplacement(CS.getInstruction()));
1571   } else {
1572     Token->setName("statepoint_token");
1573     if (!CS.getType()->isVoidTy() && !CS.getInstruction()->use_empty()) {
1574       StringRef Name =
1575           CS.getInstruction()->hasName() ? CS.getInstruction()->getName() : "";
1576       CallInst *GCResult = Builder.CreateGCResult(Token, CS.getType(), Name);
1577       GCResult->setAttributes(
1578           AttributeList::get(GCResult->getContext(), AttributeList::ReturnIndex,
1579                              CS.getAttributes().getRetAttributes()));
1580
1581       // We cannot RAUW or delete CS.getInstruction() because it could be in the
1582       // live set of some other safepoint, in which case that safepoint's
1583       // PartiallyConstructedSafepointRecord will hold a raw pointer to this
1584       // llvm::Instruction.  Instead, we defer the replacement and deletion to
1585       // after the live sets have been made explicit in the IR, and we no longer
1586       // have raw pointers to worry about.
1587       Replacements.emplace_back(
1588           DeferredReplacement::createRAUW(CS.getInstruction(), GCResult));
1589     } else {
1590       Replacements.emplace_back(
1591           DeferredReplacement::createDelete(CS.getInstruction()));
1592     }
1593   }
1594
1595   Result.StatepointToken = Token;
1596
1597   // Second, create a gc.relocate for every live variable
1598   const unsigned LiveStartIdx = Statepoint(Token).gcArgsStartIdx();
1599   CreateGCRelocates(LiveVariables, LiveStartIdx, BasePtrs, Token, Builder);
1600 }
1601
1602 // Replace an existing gc.statepoint with a new one and a set of gc.relocates
1603 // which make the relocations happening at this safepoint explicit.
1604 //
1605 // WARNING: Does not do any fixup to adjust users of the original live
1606 // values.  That's the callers responsibility.
1607 static void
1608 makeStatepointExplicit(DominatorTree &DT, CallSite CS,
1609                        PartiallyConstructedSafepointRecord &Result,
1610                        std::vector<DeferredReplacement> &Replacements) {
1611   const auto &LiveSet = Result.LiveSet;
1612   const auto &PointerToBase = Result.PointerToBase;
1613
1614   // Convert to vector for efficient cross referencing.
1615   SmallVector<Value *, 64> BaseVec, LiveVec;
1616   LiveVec.reserve(LiveSet.size());
1617   BaseVec.reserve(LiveSet.size());
1618   for (Value *L : LiveSet) {
1619     LiveVec.push_back(L);
1620     assert(PointerToBase.count(L));
1621     Value *Base = PointerToBase.find(L)->second;
1622     BaseVec.push_back(Base);
1623   }
1624   assert(LiveVec.size() == BaseVec.size());
1625
1626   // Do the actual rewriting and delete the old statepoint
1627   makeStatepointExplicitImpl(CS, BaseVec, LiveVec, Result, Replacements);
1628 }
1629
1630 // Helper function for the relocationViaAlloca.
1631 //
1632 // It receives iterator to the statepoint gc relocates and emits a store to the
1633 // assigned location (via allocaMap) for the each one of them.  It adds the
1634 // visited values into the visitedLiveValues set, which we will later use them
1635 // for sanity checking.
1636 static void
1637 insertRelocationStores(iterator_range<Value::user_iterator> GCRelocs,
1638                        DenseMap<Value *, Value *> &AllocaMap,
1639                        DenseSet<Value *> &VisitedLiveValues) {
1640   for (User *U : GCRelocs) {
1641     GCRelocateInst *Relocate = dyn_cast<GCRelocateInst>(U);
1642     if (!Relocate)
1643       continue;
1644
1645     Value *OriginalValue = Relocate->getDerivedPtr();
1646     assert(AllocaMap.count(OriginalValue));
1647     Value *Alloca = AllocaMap[OriginalValue];
1648
1649     // Emit store into the related alloca
1650     // All gc_relocates are i8 addrspace(1)* typed, and it must be bitcasted to
1651     // the correct type according to alloca.
1652     assert(Relocate->getNextNode() &&
1653            "Should always have one since it's not a terminator");
1654     IRBuilder<> Builder(Relocate->getNextNode());
1655     Value *CastedRelocatedValue =
1656       Builder.CreateBitCast(Relocate,
1657                             cast<AllocaInst>(Alloca)->getAllocatedType(),
1658                             suffixed_name_or(Relocate, ".casted", ""));
1659
1660     StoreInst *Store = new StoreInst(CastedRelocatedValue, Alloca);
1661     Store->insertAfter(cast<Instruction>(CastedRelocatedValue));
1662
1663 #ifndef NDEBUG
1664     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1665 #endif
1666   }
1667 }
1668
1669 // Helper function for the "relocationViaAlloca". Similar to the
1670 // "insertRelocationStores" but works for rematerialized values.
1671 static void insertRematerializationStores(
1672     const RematerializedValueMapTy &RematerializedValues,
1673     DenseMap<Value *, Value *> &AllocaMap,
1674     DenseSet<Value *> &VisitedLiveValues) {
1675   for (auto RematerializedValuePair: RematerializedValues) {
1676     Instruction *RematerializedValue = RematerializedValuePair.first;
1677     Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1678
1679     assert(AllocaMap.count(OriginalValue) &&
1680            "Can not find alloca for rematerialized value");
1681     Value *Alloca = AllocaMap[OriginalValue];
1682
1683     StoreInst *Store = new StoreInst(RematerializedValue, Alloca);
1684     Store->insertAfter(RematerializedValue);
1685
1686 #ifndef NDEBUG
1687     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1688 #endif
1689   }
1690 }
1691
1692 /// Do all the relocation update via allocas and mem2reg
1693 static void relocationViaAlloca(
1694     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<Value *> Live,
1695     ArrayRef<PartiallyConstructedSafepointRecord> Records) {
1696 #ifndef NDEBUG
1697   // record initial number of (static) allocas; we'll check we have the same
1698   // number when we get done.
1699   int InitialAllocaNum = 0;
1700   for (Instruction &I : F.getEntryBlock())
1701     if (isa<AllocaInst>(I))
1702       InitialAllocaNum++;
1703 #endif
1704
1705   // TODO-PERF: change data structures, reserve
1706   DenseMap<Value *, Value *> AllocaMap;
1707   SmallVector<AllocaInst *, 200> PromotableAllocas;
1708   // Used later to chack that we have enough allocas to store all values
1709   std::size_t NumRematerializedValues = 0;
1710   PromotableAllocas.reserve(Live.size());
1711
1712   // Emit alloca for "LiveValue" and record it in "allocaMap" and
1713   // "PromotableAllocas"
1714   const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
1715   auto emitAllocaFor = [&](Value *LiveValue) {
1716     AllocaInst *Alloca = new AllocaInst(LiveValue->getType(),
1717                                         DL.getAllocaAddrSpace(), "",
1718                                         F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1719     AllocaMap[LiveValue] = Alloca;
1720     PromotableAllocas.push_back(Alloca);
1721   };
1722
1723   // Emit alloca for each live gc pointer
1724   for (Value *V : Live)
1725     emitAllocaFor(V);
1726
1727   // Emit allocas for rematerialized values
1728   for (const auto &Info : Records)
1729     for (auto RematerializedValuePair : Info.RematerializedValues) {
1730       Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1731       if (AllocaMap.count(OriginalValue) != 0)
1732         continue;
1733
1734       emitAllocaFor(OriginalValue);
1735       ++NumRematerializedValues;
1736     }
1737
1738   // The next two loops are part of the same conceptual operation.  We need to
1739   // insert a store to the alloca after the original def and at each
1740   // redefinition.  We need to insert a load before each use.  These are split
1741   // into distinct loops for performance reasons.
1742
1743   // Update gc pointer after each statepoint: either store a relocated value or
1744   // null (if no relocated value was found for this gc pointer and it is not a
1745   // gc_result).  This must happen before we update the statepoint with load of
1746   // alloca otherwise we lose the link between statepoint and old def.
1747   for (const auto &Info : Records) {
1748     Value *Statepoint = Info.StatepointToken;
1749
1750     // This will be used for consistency check
1751     DenseSet<Value *> VisitedLiveValues;
1752
1753     // Insert stores for normal statepoint gc relocates
1754     insertRelocationStores(Statepoint->users(), AllocaMap, VisitedLiveValues);
1755
1756     // In case if it was invoke statepoint
1757     // we will insert stores for exceptional path gc relocates.
1758     if (isa<InvokeInst>(Statepoint)) {
1759       insertRelocationStores(Info.UnwindToken->users(), AllocaMap,
1760                              VisitedLiveValues);
1761     }
1762
1763     // Do similar thing with rematerialized values
1764     insertRematerializationStores(Info.RematerializedValues, AllocaMap,
1765                                   VisitedLiveValues);
1766
1767     if (ClobberNonLive) {
1768       // As a debugging aid, pretend that an unrelocated pointer becomes null at
1769       // the gc.statepoint.  This will turn some subtle GC problems into
1770       // slightly easier to debug SEGVs.  Note that on large IR files with
1771       // lots of gc.statepoints this is extremely costly both memory and time
1772       // wise.
1773       SmallVector<AllocaInst *, 64> ToClobber;
1774       for (auto Pair : AllocaMap) {
1775         Value *Def = Pair.first;
1776         AllocaInst *Alloca = cast<AllocaInst>(Pair.second);
1777
1778         // This value was relocated
1779         if (VisitedLiveValues.count(Def)) {
1780           continue;
1781         }
1782         ToClobber.push_back(Alloca);
1783       }
1784
1785       auto InsertClobbersAt = [&](Instruction *IP) {
1786         for (auto *AI : ToClobber) {
1787           auto PT = cast<PointerType>(AI->getAllocatedType());
1788           Constant *CPN = ConstantPointerNull::get(PT);
1789           StoreInst *Store = new StoreInst(CPN, AI);
1790           Store->insertBefore(IP);
1791         }
1792       };
1793
1794       // Insert the clobbering stores.  These may get intermixed with the
1795       // gc.results and gc.relocates, but that's fine.
1796       if (auto II = dyn_cast<InvokeInst>(Statepoint)) {
1797         InsertClobbersAt(&*II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1798         InsertClobbersAt(&*II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1799       } else {
1800         InsertClobbersAt(cast<Instruction>(Statepoint)->getNextNode());
1801       }
1802     }
1803   }
1804
1805   // Update use with load allocas and add store for gc_relocated.
1806   for (auto Pair : AllocaMap) {
1807     Value *Def = Pair.first;
1808     Value *Alloca = Pair.second;
1809
1810     // We pre-record the uses of allocas so that we dont have to worry about
1811     // later update that changes the user information..
1812
1813     SmallVector<Instruction *, 20> Uses;
1814     // PERF: trade a linear scan for repeated reallocation
1815     Uses.reserve(Def->getNumUses());
1816     for (User *U : Def->users()) {
1817       if (!isa<ConstantExpr>(U)) {
1818         // If the def has a ConstantExpr use, then the def is either a
1819         // ConstantExpr use itself or null.  In either case
1820         // (recursively in the first, directly in the second), the oop
1821         // it is ultimately dependent on is null and this particular
1822         // use does not need to be fixed up.
1823         Uses.push_back(cast<Instruction>(U));
1824       }
1825     }
1826
1827     llvm::sort(Uses.begin(), Uses.end());
1828     auto Last = std::unique(Uses.begin(), Uses.end());
1829     Uses.erase(Last, Uses.end());
1830
1831     for (Instruction *Use : Uses) {
1832       if (isa<PHINode>(Use)) {
1833         PHINode *Phi = cast<PHINode>(Use);
1834         for (unsigned i = 0; i < Phi->getNumIncomingValues(); i++) {
1835           if (Def == Phi->getIncomingValue(i)) {
1836             LoadInst *Load = new LoadInst(
1837                 Alloca, "", Phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1838             Phi->setIncomingValue(i, Load);
1839           }
1840         }
1841       } else {
1842         LoadInst *Load = new LoadInst(Alloca, "", Use);
1843         Use->replaceUsesOfWith(Def, Load);
1844       }
1845     }
1846
1847     // Emit store for the initial gc value.  Store must be inserted after load,
1848     // otherwise store will be in alloca's use list and an extra load will be
1849     // inserted before it.
1850     StoreInst *Store = new StoreInst(Def, Alloca);
1851     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Def)) {
1852       if (InvokeInst *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst)) {
1853         // InvokeInst is a TerminatorInst so the store need to be inserted
1854         // into its normal destination block.
1855         BasicBlock *NormalDest = Invoke->getNormalDest();
1856         Store->insertBefore(NormalDest->getFirstNonPHI());
1857       } else {
1858         assert(!Inst->isTerminator() &&
1859                "The only TerminatorInst that can produce a value is "
1860                "InvokeInst which is handled above.");
1861         Store->insertAfter(Inst);
1862       }
1863     } else {
1864       assert(isa<Argument>(Def));
1865       Store->insertAfter(cast<Instruction>(Alloca));
1866     }
1867   }
1868
1869   assert(PromotableAllocas.size() == Live.size() + NumRematerializedValues &&
1870          "we must have the same allocas with lives");
1871   if (!PromotableAllocas.empty()) {
1872     // Apply mem2reg to promote alloca to SSA
1873     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, DT);
1874   }
1875
1876 #ifndef NDEBUG
1877   for (auto &I : F.getEntryBlock())
1878     if (isa<AllocaInst>(I))
1879       InitialAllocaNum--;
1880   assert(InitialAllocaNum == 0 && "We must not introduce any extra allocas");
1881 #endif
1882 }
1883
1884 /// Implement a unique function which doesn't require we sort the input
1885 /// vector.  Doing so has the effect of changing the output of a couple of
1886 /// tests in ways which make them less useful in testing fused safepoints.
1887 template <typename T> static void unique_unsorted(SmallVectorImpl<T> &Vec) {
1888   SmallSet<T, 8> Seen;
1889   Vec.erase(remove_if(Vec, [&](const T &V) { return !Seen.insert(V).second; }),
1890             Vec.end());
1891 }
1892
1893 /// Insert holders so that each Value is obviously live through the entire
1894 /// lifetime of the call.
1895 static void insertUseHolderAfter(CallSite &CS, const ArrayRef<Value *> Values,
1896                                  SmallVectorImpl<CallInst *> &Holders) {
1897   if (Values.empty())
1898     // No values to hold live, might as well not insert the empty holder
1899     return;
1900
1901   Module *M = CS.getInstruction()->getModule();
1902   // Use a dummy vararg function to actually hold the values live
1903   Function *Func = cast<Function>(M->getOrInsertFunction(
1904       "__tmp_use", FunctionType::get(Type::getVoidTy(M->getContext()), true)));
1905   if (CS.isCall()) {
1906     // For call safepoints insert dummy calls right after safepoint
1907     Holders.push_back(CallInst::Create(Func, Values, "",
1908                                        &*++CS.getInstruction()->getIterator()));
1909     return;
1910   }
1911   // For invoke safepooints insert dummy calls both in normal and
1912   // exceptional destination blocks
1913   auto *II = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1914   Holders.push_back(CallInst::Create(
1915       Func, Values, "", &*II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt()));
1916   Holders.push_back(CallInst::Create(
1917       Func, Values, "", &*II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt()));
1918 }
1919
1920 static void findLiveReferences(
1921     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1922     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1923   GCPtrLivenessData OriginalLivenessData;
1924   computeLiveInValues(DT, F, OriginalLivenessData);
1925   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1926     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1927     analyzeParsePointLiveness(DT, OriginalLivenessData, toUpdate[i], info);
1928   }
1929 }
1930
1931 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". It walks use chain
1932 // starting from the "CurrentValue" until it reaches the root of the chain, i.e.
1933 // the base or a value it cannot process. Only "simple" values are processed
1934 // (currently it is GEP's and casts). The returned root is  examined by the
1935 // callers of findRematerializableChainToBasePointer.  Fills "ChainToBase" array
1936 // with all visited values.
1937 static Value* findRematerializableChainToBasePointer(
1938   SmallVectorImpl<Instruction*> &ChainToBase,
1939   Value *CurrentValue) {
1940   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurrentValue)) {
1941     ChainToBase.push_back(GEP);
1942     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
1943                                                   GEP->getPointerOperand());
1944   }
1945
1946   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurrentValue)) {
1947     if (!CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()))
1948       return CI;
1949
1950     ChainToBase.push_back(CI);
1951     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
1952                                                   CI->getOperand(0));
1953   }
1954
1955   // We have reached the root of the chain, which is either equal to the base or
1956   // is the first unsupported value along the use chain.
1957   return CurrentValue;
1958 }
1959
1960 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". Compute cost of the use
1961 // chain we are going to rematerialize.
1962 static unsigned
1963 chainToBasePointerCost(SmallVectorImpl<Instruction*> &Chain,
1964                        TargetTransformInfo &TTI) {
1965   unsigned Cost = 0;
1966
1967   for (Instruction *Instr : Chain) {
1968     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Instr)) {
1969       assert(CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()) &&
1970              "non noop cast is found during rematerialization");
1971
1972       Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
1973       Cost += TTI.getCastInstrCost(CI->getOpcode(), CI->getType(), SrcTy, CI);
1974
1975     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Instr)) {
1976       // Cost of the address calculation
1977       Type *ValTy = GEP->getSourceElementType();
1978       Cost += TTI.getAddressComputationCost(ValTy);
1979
1980       // And cost of the GEP itself
1981       // TODO: Use TTI->getGEPCost here (it exists, but appears to be not
1982       //       allowed for the external usage)
1983       if (!GEP->hasAllConstantIndices())
1984         Cost += 2;
1985
1986     } else {
1987       llvm_unreachable("unsupported instruction type during rematerialization");
1988     }
1989   }
1990
1991   return Cost;
1992 }
1993
1994 static bool AreEquivalentPhiNodes(PHINode &OrigRootPhi, PHINode &AlternateRootPhi) {
1995   unsigned PhiNum = OrigRootPhi.getNumIncomingValues();
1996   if (PhiNum != AlternateRootPhi.getNumIncomingValues() ||
1997       OrigRootPhi.getParent() != AlternateRootPhi.getParent())
1998     return false;
1999   // Map of incoming values and their corresponding basic blocks of
2000   // OrigRootPhi.
2001   SmallDenseMap<Value *, BasicBlock *, 8> CurrentIncomingValues;
2002   for (unsigned i = 0; i < PhiNum; i++)
2003     CurrentIncomingValues[OrigRootPhi.getIncomingValue(i)] =
2004         OrigRootPhi.getIncomingBlock(i);
2005
2006   // Both current and base PHIs should have same incoming values and
2007   // the same basic blocks corresponding to the incoming values.
2008   for (unsigned i = 0; i < PhiNum; i++) {
2009     auto CIVI =
2010         CurrentIncomingValues.find(AlternateRootPhi.getIncomingValue(i));
2011     if (CIVI == CurrentIncomingValues.end())
2012       return false;
2013     BasicBlock *CurrentIncomingBB = CIVI->second;
2014     if (CurrentIncomingBB != AlternateRootPhi.getIncomingBlock(i))
2015       return false;
2016   }
2017   return true;
2018 }
2019
2020 // From the statepoint live set pick values that are cheaper to recompute then
2021 // to relocate. Remove this values from the live set, rematerialize them after
2022 // statepoint and record them in "Info" structure. Note that similar to
2023 // relocated values we don't do any user adjustments here.
2024 static void rematerializeLiveValues(CallSite CS,
2025                                     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info,
2026                                     TargetTransformInfo &TTI) {
2027   const unsigned int ChainLengthThreshold = 10;
2028
2029   // Record values we are going to delete from this statepoint live set.
2030   // We can not di this in following loop due to iterator invalidation.
2031   SmallVector<Value *, 32> LiveValuesToBeDeleted;
2032
2033   for (Value *LiveValue: Info.LiveSet) {
2034     // For each live pointer find its defining chain
2035     SmallVector<Instruction *, 3> ChainToBase;
2036     assert(Info.PointerToBase.count(LiveValue));
2037     Value *RootOfChain =
2038       findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
2039                                              LiveValue);
2040
2041     // Nothing to do, or chain is too long
2042     if ( ChainToBase.size() == 0 ||
2043         ChainToBase.size() > ChainLengthThreshold)
2044       continue;
2045
2046     // Handle the scenario where the RootOfChain is not equal to the
2047     // Base Value, but they are essentially the same phi values.
2048     if (RootOfChain != Info.PointerToBase[LiveValue]) {
2049       PHINode *OrigRootPhi = dyn_cast<PHINode>(RootOfChain);
2050       PHINode *AlternateRootPhi = dyn_cast<PHINode>(Info.PointerToBase[LiveValue]);
2051       if (!OrigRootPhi || !AlternateRootPhi)
2052         continue;
2053       // PHI nodes that have the same incoming values, and belonging to the same
2054       // basic blocks are essentially the same SSA value.  When the original phi
2055       // has incoming values with different base pointers, the original phi is
2056       // marked as conflict, and an additional `AlternateRootPhi` with the same
2057       // incoming values get generated by the findBasePointer function. We need
2058       // to identify the newly generated AlternateRootPhi (.base version of phi)
2059       // and RootOfChain (the original phi node itself) are the same, so that we
2060       // can rematerialize the gep and casts. This is a workaround for the
2061       // deficiency in the findBasePointer algorithm.
2062       if (!AreEquivalentPhiNodes(*OrigRootPhi, *AlternateRootPhi))
2063         continue;
2064       // Now that the phi nodes are proved to be the same, assert that
2065       // findBasePointer's newly generated AlternateRootPhi is present in the
2066       // liveset of the call.
2067       assert(Info.LiveSet.count(AlternateRootPhi));
2068     }
2069     // Compute cost of this chain
2070     unsigned Cost = chainToBasePointerCost(ChainToBase, TTI);
2071     // TODO: We can also account for cases when we will be able to remove some
2072     //       of the rematerialized values by later optimization passes. I.e if
2073     //       we rematerialized several intersecting chains. Or if original values
2074     //       don't have any uses besides this statepoint.
2075
2076     // For invokes we need to rematerialize each chain twice - for normal and
2077     // for unwind basic blocks. Model this by multiplying cost by two.
2078     if (CS.isInvoke()) {
2079       Cost *= 2;
2080     }
2081     // If it's too expensive - skip it
2082     if (Cost >= RematerializationThreshold)
2083       continue;
2084
2085     // Remove value from the live set
2086     LiveValuesToBeDeleted.push_back(LiveValue);
2087
2088     // Clone instructions and record them inside "Info" structure
2089
2090     // Walk backwards to visit top-most instructions first
2091     std::reverse(ChainToBase.begin(), ChainToBase.end());
2092
2093     // Utility function which clones all instructions from "ChainToBase"
2094     // and inserts them before "InsertBefore". Returns rematerialized value
2095     // which should be used after statepoint.
2096     auto rematerializeChain = [&ChainToBase](
2097         Instruction *InsertBefore, Value *RootOfChain, Value *AlternateLiveBase) {
2098       Instruction *LastClonedValue = nullptr;
2099       Instruction *LastValue = nullptr;
2100       for (Instruction *Instr: ChainToBase) {
2101         // Only GEP's and casts are supported as we need to be careful to not
2102         // introduce any new uses of pointers not in the liveset.
2103         // Note that it's fine to introduce new uses of pointers which were
2104         // otherwise not used after this statepoint.
2105         assert(isa<GetElementPtrInst>(Instr) || isa<CastInst>(Instr));
2106
2107         Instruction *ClonedValue = Instr->clone();
2108         ClonedValue->insertBefore(InsertBefore);
2109         ClonedValue->setName(Instr->getName() + ".remat");
2110
2111         // If it is not first instruction in the chain then it uses previously
2112         // cloned value. We should update it to use cloned value.
2113         if (LastClonedValue) {
2114           assert(LastValue);
2115           ClonedValue->replaceUsesOfWith(LastValue, LastClonedValue);
2116 #ifndef NDEBUG
2117           for (auto OpValue : ClonedValue->operand_values()) {
2118             // Assert that cloned instruction does not use any instructions from
2119             // this chain other than LastClonedValue
2120             assert(!is_contained(ChainToBase, OpValue) &&
2121                    "incorrect use in rematerialization chain");
2122             // Assert that the cloned instruction does not use the RootOfChain
2123             // or the AlternateLiveBase.
2124             assert(OpValue != RootOfChain && OpValue != AlternateLiveBase);
2125           }
2126 #endif
2127         } else {
2128           // For the first instruction, replace the use of unrelocated base i.e.
2129           // RootOfChain/OrigRootPhi, with the corresponding PHI present in the
2130           // live set. They have been proved to be the same PHI nodes.  Note
2131           // that the *only* use of the RootOfChain in the ChainToBase list is
2132           // the first Value in the list.
2133           if (RootOfChain != AlternateLiveBase)
2134             ClonedValue->replaceUsesOfWith(RootOfChain, AlternateLiveBase);
2135         }
2136
2137         LastClonedValue = ClonedValue;
2138         LastValue = Instr;
2139       }
2140       assert(LastClonedValue);
2141       return LastClonedValue;
2142     };
2143
2144     // Different cases for calls and invokes. For invokes we need to clone
2145     // instructions both on normal and unwind path.
2146     if (CS.isCall()) {
2147       Instruction *InsertBefore = CS.getInstruction()->getNextNode();
2148       assert(InsertBefore);
2149       Instruction *RematerializedValue = rematerializeChain(
2150           InsertBefore, RootOfChain, Info.PointerToBase[LiveValue]);
2151       Info.RematerializedValues[RematerializedValue] = LiveValue;
2152     } else {
2153       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2154
2155       Instruction *NormalInsertBefore =
2156           &*Invoke->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
2157       Instruction *UnwindInsertBefore =
2158           &*Invoke->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt();
2159
2160       Instruction *NormalRematerializedValue = rematerializeChain(
2161           NormalInsertBefore, RootOfChain, Info.PointerToBase[LiveValue]);
2162       Instruction *UnwindRematerializedValue = rematerializeChain(
2163           UnwindInsertBefore, RootOfChain, Info.PointerToBase[LiveValue]);
2164
2165       Info.RematerializedValues[NormalRematerializedValue] = LiveValue;
2166       Info.RematerializedValues[UnwindRematerializedValue] = LiveValue;
2167     }
2168   }
2169
2170   // Remove rematerializaed values from the live set
2171   for (auto LiveValue: LiveValuesToBeDeleted) {
2172     Info.LiveSet.remove(LiveValue);
2173   }
2174 }
2175
2176 static bool insertParsePoints(Function &F, DominatorTree &DT,
2177                               TargetTransformInfo &TTI,
2178                               SmallVectorImpl<CallSite> &ToUpdate) {
2179 #ifndef NDEBUG
2180   // sanity check the input
2181   std::set<CallSite> Uniqued;
2182   Uniqued.insert(ToUpdate.begin(), ToUpdate.end());
2183   assert(Uniqued.size() == ToUpdate.size() && "no duplicates please!");
2184
2185   for (CallSite CS : ToUpdate)
2186     assert(CS.getInstruction()->getFunction() == &F);
2187 #endif
2188
2189   // When inserting gc.relocates for invokes, we need to be able to insert at
2190   // the top of the successor blocks.  See the comment on
2191   // normalForInvokeSafepoint on exactly what is needed.  Note that this step
2192   // may restructure the CFG.
2193   for (CallSite CS : ToUpdate) {
2194     if (!CS.isInvoke())
2195       continue;
2196     auto *II = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2197     normalizeForInvokeSafepoint(II->getNormalDest(), II->getParent(), DT);
2198     normalizeForInvokeSafepoint(II->getUnwindDest(), II->getParent(), DT);
2199   }
2200
2201   // A list of dummy calls added to the IR to keep various values obviously
2202   // live in the IR.  We'll remove all of these when done.
2203   SmallVector<CallInst *, 64> Holders;
2204
2205   // Insert a dummy call with all of the deopt operands we'll need for the
2206   // actual safepoint insertion as arguments.  This ensures reference operands
2207   // in the deopt argument list are considered live through the safepoint (and
2208   // thus makes sure they get relocated.)
2209   for (CallSite CS : ToUpdate) {
2210     SmallVector<Value *, 64> DeoptValues;
2211
2212     for (Value *Arg : GetDeoptBundleOperands(CS)) {
2213       assert(!isUnhandledGCPointerType(Arg->getType()) &&
2214              "support for FCA unimplemented");
2215       if (isHandledGCPointerType(Arg->getType()))
2216         DeoptValues.push_back(Arg);
2217     }
2218
2219     insertUseHolderAfter(CS, DeoptValues, Holders);
2220   }
2221
2222   SmallVector<PartiallyConstructedSafepointRecord, 64> Records(ToUpdate.size());
2223
2224   // A) Identify all gc pointers which are statically live at the given call
2225   // site.
2226   findLiveReferences(F, DT, ToUpdate, Records);
2227
2228   // B) Find the base pointers for each live pointer
2229   /* scope for caching */ {
2230     // Cache the 'defining value' relation used in the computation and
2231     // insertion of base phis and selects.  This ensures that we don't insert
2232     // large numbers of duplicate base_phis.
2233     DefiningValueMapTy DVCache;
2234
2235     for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
2236       PartiallyConstructedSafepointRecord &info = Records[i];
2237       findBasePointers(DT, DVCache, ToUpdate[i], info);
2238     }
2239   } // end of cache scope
2240
2241   // The base phi insertion logic (for any safepoint) may have inserted new
2242   // instructions which are now live at some safepoint.  The simplest such
2243   // example is:
2244   // loop:
2245   //   phi a  <-- will be a new base_phi here
2246   //   safepoint 1 <-- that needs to be live here
2247   //   gep a + 1
2248   //   safepoint 2
2249   //   br loop
2250   // We insert some dummy calls after each safepoint to definitely hold live
2251   // the base pointers which were identified for that safepoint.  We'll then
2252   // ask liveness for _every_ base inserted to see what is now live.  Then we
2253   // remove the dummy calls.
2254   Holders.reserve(Holders.size() + Records.size());
2255   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
2256     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
2257
2258     SmallVector<Value *, 128> Bases;
2259     for (auto Pair : Info.PointerToBase)
2260       Bases.push_back(Pair.second);
2261
2262     insertUseHolderAfter(ToUpdate[i], Bases, Holders);
2263   }
2264
2265   // By selecting base pointers, we've effectively inserted new uses. Thus, we
2266   // need to rerun liveness.  We may *also* have inserted new defs, but that's
2267   // not the key issue.
2268   recomputeLiveInValues(F, DT, ToUpdate, Records);
2269
2270   if (PrintBasePointers) {
2271     for (auto &Info : Records) {
2272       errs() << "Base Pairs: (w/Relocation)\n";
2273       for (auto Pair : Info.PointerToBase) {
2274         errs() << " derived ";
2275         Pair.first->printAsOperand(errs(), false);
2276         errs() << " base ";
2277         Pair.second->printAsOperand(errs(), false);
2278         errs() << "\n";
2279       }
2280     }
2281   }
2282
2283   // It is possible that non-constant live variables have a constant base.  For
2284   // example, a GEP with a variable offset from a global.  In this case we can
2285   // remove it from the liveset.  We already don't add constants to the liveset
2286   // because we assume they won't move at runtime and the GC doesn't need to be
2287   // informed about them.  The same reasoning applies if the base is constant.
2288   // Note that the relocation placement code relies on this filtering for
2289   // correctness as it expects the base to be in the liveset, which isn't true
2290   // if the base is constant.
2291   for (auto &Info : Records)
2292     for (auto &BasePair : Info.PointerToBase)
2293       if (isa<Constant>(BasePair.second))
2294         Info.LiveSet.remove(BasePair.first);
2295
2296   for (CallInst *CI : Holders)
2297     CI->eraseFromParent();
2298
2299   Holders.clear();
2300
2301   // In order to reduce live set of statepoint we might choose to rematerialize
2302   // some values instead of relocating them. This is purely an optimization and
2303   // does not influence correctness.
2304   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++)
2305     rematerializeLiveValues(ToUpdate[i], Records[i], TTI);
2306
2307   // We need this to safely RAUW and delete call or invoke return values that
2308   // may themselves be live over a statepoint.  For details, please see usage in
2309   // makeStatepointExplicitImpl.
2310   std::vector<DeferredReplacement> Replacements;
2311
2312   // Now run through and replace the existing statepoints with new ones with
2313   // the live variables listed.  We do not yet update uses of the values being
2314   // relocated. We have references to live variables that need to
2315   // survive to the last iteration of this loop.  (By construction, the
2316   // previous statepoint can not be a live variable, thus we can and remove
2317   // the old statepoint calls as we go.)
2318   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++)
2319     makeStatepointExplicit(DT, ToUpdate[i], Records[i], Replacements);
2320
2321   ToUpdate.clear(); // prevent accident use of invalid CallSites
2322
2323   for (auto &PR : Replacements)
2324     PR.doReplacement();
2325
2326   Replacements.clear();
2327
2328   for (auto &Info : Records) {
2329     // These live sets may contain state Value pointers, since we replaced calls
2330     // with operand bundles with calls wrapped in gc.statepoint, and some of
2331     // those calls may have been def'ing live gc pointers.  Clear these out to
2332     // avoid accidentally using them.
2333     //
2334     // TODO: We should create a separate data structure that does not contain
2335     // these live sets, and migrate to using that data structure from this point
2336     // onward.
2337     Info.LiveSet.clear();
2338     Info.PointerToBase.clear();
2339   }
2340
2341   // Do all the fixups of the original live variables to their relocated selves
2342   SmallVector<Value *, 128> Live;
2343   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
2344     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
2345
2346     // We can't simply save the live set from the original insertion.  One of
2347     // the live values might be the result of a call which needs a safepoint.
2348     // That Value* no longer exists and we need to use the new gc_result.
2349     // Thankfully, the live set is embedded in the statepoint (and updated), so
2350     // we just grab that.
2351     Statepoint Statepoint(Info.StatepointToken);
2352     Live.insert(Live.end(), Statepoint.gc_args_begin(),
2353                 Statepoint.gc_args_end());
2354 #ifndef NDEBUG
2355     // Do some basic sanity checks on our liveness results before performing
2356     // relocation.  Relocation can and will turn mistakes in liveness results
2357     // into non-sensical code which is must harder to debug.
2358     // TODO: It would be nice to test consistency as well
2359     assert(DT.isReachableFromEntry(Info.StatepointToken->getParent()) &&
2360            "statepoint must be reachable or liveness is meaningless");
2361     for (Value *V : Statepoint.gc_args()) {
2362       if (!isa<Instruction>(V))
2363         // Non-instruction values trivial dominate all possible uses
2364         continue;
2365       auto *LiveInst = cast<Instruction>(V);
2366       assert(DT.isReachableFromEntry(LiveInst->getParent()) &&
2367              "unreachable values should never be live");
2368       assert(DT.dominates(LiveInst, Info.StatepointToken) &&
2369              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2370     }
2371 #endif
2372   }
2373   unique_unsorted(Live);
2374
2375 #ifndef NDEBUG
2376   // sanity check
2377   for (auto *Ptr : Live)
2378     assert(isHandledGCPointerType(Ptr->getType()) &&
2379            "must be a gc pointer type");
2380 #endif
2381
2382   relocationViaAlloca(F, DT, Live, Records);
2383   return !Records.empty();
2384 }
2385
2386 // Handles both return values and arguments for Functions and CallSites.
2387 template <typename AttrHolder>
2388 static void RemoveNonValidAttrAtIndex(LLVMContext &Ctx, AttrHolder &AH,
2389                                       unsigned Index) {
2390   AttrBuilder R;
2391   if (AH.getDereferenceableBytes(Index))
2392     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::Dereferenceable,
2393                                   AH.getDereferenceableBytes(Index)));
2394   if (AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index))
2395     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::DereferenceableOrNull,
2396                                   AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index)));
2397   if (AH.getAttributes().hasAttribute(Index, Attribute::NoAlias))
2398     R.addAttribute(Attribute::NoAlias);
2399
2400   if (!R.empty())
2401     AH.setAttributes(AH.getAttributes().removeAttributes(Ctx, Index, R));
2402 }
2403
2404 static void stripNonValidAttributesFromPrototype(Function &F) {
2405   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2406
2407   for (Argument &A : F.args())
2408     if (isa<PointerType>(A.getType()))
2409       RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, F,
2410                                 A.getArgNo() + AttributeList::FirstArgIndex);
2411
2412   if (isa<PointerType>(F.getReturnType()))
2413     RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, F, AttributeList::ReturnIndex);
2414 }
2415
2416 /// Certain metadata on instructions are invalid after running RS4GC.
2417 /// Optimizations that run after RS4GC can incorrectly use this metadata to
2418 /// optimize functions. We drop such metadata on the instruction.
2419 static void stripInvalidMetadataFromInstruction(Instruction &I) {
2420   if (!isa<LoadInst>(I) && !isa<StoreInst>(I))
2421     return;
2422   // These are the attributes that are still valid on loads and stores after
2423   // RS4GC.
2424   // The metadata implying dereferenceability and noalias are (conservatively)
2425   // dropped.  This is because semantically, after RewriteStatepointsForGC runs,
2426   // all calls to gc.statepoint "free" the entire heap. Also, gc.statepoint can
2427   // touch the entire heap including noalias objects. Note: The reasoning is
2428   // same as stripping the dereferenceability and noalias attributes that are
2429   // analogous to the metadata counterparts.
2430   // We also drop the invariant.load metadata on the load because that metadata
2431   // implies the address operand to the load points to memory that is never
2432   // changed once it became dereferenceable. This is no longer true after RS4GC.
2433   // Similar reasoning applies to invariant.group metadata, which applies to
2434   // loads within a group.
2435   unsigned ValidMetadataAfterRS4GC[] = {LLVMContext::MD_tbaa,
2436                          LLVMContext::MD_range,
2437                          LLVMContext::MD_alias_scope,
2438                          LLVMContext::MD_nontemporal,
2439                          LLVMContext::MD_nonnull,
2440                          LLVMContext::MD_align,
2441                          LLVMContext::MD_type};
2442
2443   // Drops all metadata on the instruction other than ValidMetadataAfterRS4GC.
2444   I.dropUnknownNonDebugMetadata(ValidMetadataAfterRS4GC);
2445 }
2446
2447 static void stripNonValidDataFromBody(Function &F) {
2448   if (F.empty())
2449     return;
2450
2451   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2452   MDBuilder Builder(Ctx);
2453
2454   // Set of invariantstart instructions that we need to remove.
2455   // Use this to avoid invalidating the instruction iterator.
2456   SmallVector<IntrinsicInst*, 12> InvariantStartInstructions;
2457
2458   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2459     // invariant.start on memory location implies that the referenced memory
2460     // location is constant and unchanging. This is no longer true after
2461     // RewriteStatepointsForGC runs because there can be calls to gc.statepoint
2462     // which frees the entire heap and the presence of invariant.start allows
2463     // the optimizer to sink the load of a memory location past a statepoint,
2464     // which is incorrect.
2465     if (auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I))
2466       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::invariant_start) {
2467         InvariantStartInstructions.push_back(II);
2468         continue;
2469       }
2470
2471     if (MDNode *Tag = I.getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
2472       MDNode *MutableTBAA = Builder.createMutableTBAAAccessTag(Tag);
2473       I.setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, MutableTBAA);
2474     }
2475
2476     stripInvalidMetadataFromInstruction(I);
2477
2478     if (CallSite CS = CallSite(&I)) {
2479       for (int i = 0, e = CS.arg_size(); i != e; i++)
2480         if (isa<PointerType>(CS.getArgument(i)->getType()))
2481           RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, CS, i + AttributeList::FirstArgIndex);
2482       if (isa<PointerType>(CS.getType()))
2483         RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, CS, AttributeList::ReturnIndex);
2484     }
2485   }
2486
2487   // Delete the invariant.start instructions and RAUW undef.
2488   for (auto *II : InvariantStartInstructions) {
2489     II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
2490     II->eraseFromParent();
2491   }
2492 }
2493
2494 /// Returns true if this function should be rewritten by this pass.  The main
2495 /// point of this function is as an extension point for custom logic.
2496 static bool shouldRewriteStatepointsIn(Function &F) {
2497   // TODO: This should check the GCStrategy
2498   if (F.hasGC()) {
2499     const auto &FunctionGCName = F.getGC();
2500     const StringRef StatepointExampleName("statepoint-example");
2501     const StringRef CoreCLRName("coreclr");
2502     return (StatepointExampleName == FunctionGCName) ||
2503            (CoreCLRName == FunctionGCName);
2504   } else
2505     return false;
2506 }
2507
2508 static void stripNonValidData(Module &M) {
2509 #ifndef NDEBUG
2510   assert(llvm::any_of(M, shouldRewriteStatepointsIn) && "precondition!");
2511 #endif
2512
2513   for (Function &F : M)
2514     stripNonValidAttributesFromPrototype(F);
2515
2516   for (Function &F : M)
2517     stripNonValidDataFromBody(F);
2518 }
2519
2520 bool RewriteStatepointsForGC::runOnFunction(Function &F, DominatorTree &DT,
2521                                             TargetTransformInfo &TTI,
2522                                             const TargetLibraryInfo &TLI) {
2523   assert(!F.isDeclaration() && !F.empty() &&
2524          "need function body to rewrite statepoints in");
2525   assert(shouldRewriteStatepointsIn(F) && "mismatch in rewrite decision");
2526
2527   auto NeedsRewrite = [&TLI](Instruction &I) {
2528     if (ImmutableCallSite CS = ImmutableCallSite(&I))
2529       return !callsGCLeafFunction(CS, TLI) && !isStatepoint(CS);
2530     return false;
2531   };
2532
2533
2534   // Delete any unreachable statepoints so that we don't have unrewritten
2535   // statepoints surviving this pass.  This makes testing easier and the
2536   // resulting IR less confusing to human readers.
2537   DeferredDominance DD(DT);
2538   bool MadeChange = removeUnreachableBlocks(F, nullptr, &DD);
2539   DD.flush();
2540
2541   // Gather all the statepoints which need rewritten.  Be careful to only
2542   // consider those in reachable code since we need to ask dominance queries
2543   // when rewriting.  We'll delete the unreachable ones in a moment.
2544   SmallVector<CallSite, 64> ParsePointNeeded;
2545   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2546     // TODO: only the ones with the flag set!
2547     if (NeedsRewrite(I)) {
2548       // NOTE removeUnreachableBlocks() is stronger than
2549       // DominatorTree::isReachableFromEntry(). In other words
2550       // removeUnreachableBlocks can remove some blocks for which
2551       // isReachableFromEntry() returns true.
2552       assert(DT.isReachableFromEntry(I.getParent()) &&
2553             "no unreachable blocks expected");
2554       ParsePointNeeded.push_back(CallSite(&I));
2555     }
2556   }
2557
2558   // Return early if no work to do.
2559   if (ParsePointNeeded.empty())
2560     return MadeChange;
2561
2562   // As a prepass, go ahead and aggressively destroy single entry phi nodes.
2563   // These are created by LCSSA.  They have the effect of increasing the size
2564   // of liveness sets for no good reason.  It may be harder to do this post
2565   // insertion since relocations and base phis can confuse things.
2566   for (BasicBlock &BB : F)
2567     if (BB.getUniquePredecessor()) {
2568       MadeChange = true;
2569       FoldSingleEntryPHINodes(&BB);
2570     }
2571
2572   // Before we start introducing relocations, we want to tweak the IR a bit to
2573   // avoid unfortunate code generation effects.  The main example is that we
2574   // want to try to make sure the comparison feeding a branch is after any
2575   // safepoints.  Otherwise, we end up with a comparison of pre-relocation
2576   // values feeding a branch after relocation.  This is semantically correct,
2577   // but results in extra register pressure since both the pre-relocation and
2578   // post-relocation copies must be available in registers.  For code without
2579   // relocations this is handled elsewhere, but teaching the scheduler to
2580   // reverse the transform we're about to do would be slightly complex.
2581   // Note: This may extend the live range of the inputs to the icmp and thus
2582   // increase the liveset of any statepoint we move over.  This is profitable
2583   // as long as all statepoints are in rare blocks.  If we had in-register
2584   // lowering for live values this would be a much safer transform.
2585   auto getConditionInst = [](TerminatorInst *TI) -> Instruction* {
2586     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
2587       if (BI->isConditional())
2588         return dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2589     // TODO: Extend this to handle switches
2590     return nullptr;
2591   };
2592   for (BasicBlock &BB : F) {
2593     TerminatorInst *TI = BB.getTerminator();
2594     if (auto *Cond = getConditionInst(TI))
2595       // TODO: Handle more than just ICmps here.  We should be able to move
2596       // most instructions without side effects or memory access.
2597       if (isa<ICmpInst>(Cond) && Cond->hasOneUse()) {
2598         MadeChange = true;
2599         Cond->moveBefore(TI);
2600       }
2601   }
2602
2603   MadeChange |= insertParsePoints(F, DT, TTI, ParsePointNeeded);
2604   return MadeChange;
2605 }
2606
2607 // liveness computation via standard dataflow
2608 // -------------------------------------------------------------------
2609
2610 // TODO: Consider using bitvectors for liveness, the set of potentially
2611 // interesting values should be small and easy to pre-compute.
2612
2613 /// Compute the live-in set for the location rbegin starting from
2614 /// the live-out set of the basic block
2615 static void computeLiveInValues(BasicBlock::reverse_iterator Begin,
2616                                 BasicBlock::reverse_iterator End,
2617                                 SetVector<Value *> &LiveTmp) {
2618   for (auto &I : make_range(Begin, End)) {
2619     // KILL/Def - Remove this definition from LiveIn
2620     LiveTmp.remove(&I);
2621
2622     // Don't consider *uses* in PHI nodes, we handle their contribution to
2623     // predecessor blocks when we seed the LiveOut sets
2624     if (isa<PHINode>(I))
2625       continue;
2626
2627     // USE - Add to the LiveIn set for this instruction
2628     for (Value *V : I.operands()) {
2629       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2630              "support for FCA unimplemented");
2631       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V)) {
2632         // The choice to exclude all things constant here is slightly subtle.
2633         // There are two independent reasons:
2634         // - We assume that things which are constant (from LLVM's definition)
2635         // do not move at runtime.  For example, the address of a global
2636         // variable is fixed, even though it's contents may not be.
2637         // - Second, we can't disallow arbitrary inttoptr constants even
2638         // if the language frontend does.  Optimization passes are free to
2639         // locally exploit facts without respect to global reachability.  This
2640         // can create sections of code which are dynamically unreachable and
2641         // contain just about anything.  (see constants.ll in tests)
2642         LiveTmp.insert(V);
2643       }
2644     }
2645   }
2646 }
2647
2648 static void computeLiveOutSeed(BasicBlock *BB, SetVector<Value *> &LiveTmp) {
2649   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2650     for (auto &I : *Succ) {
2651       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
2652       if (!PN)
2653         break;
2654
2655       Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2656       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2657              "support for FCA unimplemented");
2658       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V))
2659         LiveTmp.insert(V);
2660     }
2661   }
2662 }
2663
2664 static SetVector<Value *> computeKillSet(BasicBlock *BB) {
2665   SetVector<Value *> KillSet;
2666   for (Instruction &I : *BB)
2667     if (isHandledGCPointerType(I.getType()))
2668       KillSet.insert(&I);
2669   return KillSet;
2670 }
2671
2672 #ifndef NDEBUG
2673 /// Check that the items in 'Live' dominate 'TI'.  This is used as a basic
2674 /// sanity check for the liveness computation.
2675 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, SetVector<Value *> &Live,
2676                           TerminatorInst *TI, bool TermOkay = false) {
2677   for (Value *V : Live) {
2678     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2679       // The terminator can be a member of the LiveOut set.  LLVM's definition
2680       // of instruction dominance states that V does not dominate itself.  As
2681       // such, we need to special case this to allow it.
2682       if (TermOkay && TI == I)
2683         continue;
2684       assert(DT.dominates(I, TI) &&
2685              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2686     }
2687   }
2688 }
2689
2690 /// Check that all the liveness sets used during the computation of liveness
2691 /// obey basic SSA properties.  This is useful for finding cases where we miss
2692 /// a def.
2693 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, GCPtrLivenessData &Data,
2694                           BasicBlock &BB) {
2695   checkBasicSSA(DT, Data.LiveSet[&BB], BB.getTerminator());
2696   checkBasicSSA(DT, Data.LiveOut[&BB], BB.getTerminator(), true);
2697   checkBasicSSA(DT, Data.LiveIn[&BB], BB.getTerminator());
2698 }
2699 #endif
2700
2701 static void computeLiveInValues(DominatorTree &DT, Function &F,
2702                                 GCPtrLivenessData &Data) {
2703   SmallSetVector<BasicBlock *, 32> Worklist;
2704
2705   // Seed the liveness for each individual block
2706   for (BasicBlock &BB : F) {
2707     Data.KillSet[&BB] = computeKillSet(&BB);
2708     Data.LiveSet[&BB].clear();
2709     computeLiveInValues(BB.rbegin(), BB.rend(), Data.LiveSet[&BB]);
2710
2711 #ifndef NDEBUG
2712     for (Value *Kill : Data.KillSet[&BB])
2713       assert(!Data.LiveSet[&BB].count(Kill) && "live set contains kill");
2714 #endif
2715
2716     Data.LiveOut[&BB] = SetVector<Value *>();
2717     computeLiveOutSeed(&BB, Data.LiveOut[&BB]);
2718     Data.LiveIn[&BB] = Data.LiveSet[&BB];
2719     Data.LiveIn[&BB].set_union(Data.LiveOut[&BB]);
2720     Data.LiveIn[&BB].set_subtract(Data.KillSet[&BB]);
2721     if (!Data.LiveIn[&BB].empty())
2722       Worklist.insert(pred_begin(&BB), pred_end(&BB));
2723   }
2724
2725   // Propagate that liveness until stable
2726   while (!Worklist.empty()) {
2727     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
2728
2729     // Compute our new liveout set, then exit early if it hasn't changed despite
2730     // the contribution of our successor.
2731     SetVector<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2732     const auto OldLiveOutSize = LiveOut.size();
2733     for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2734       assert(Data.LiveIn.count(Succ));
2735       LiveOut.set_union(Data.LiveIn[Succ]);
2736     }
2737     // assert OutLiveOut is a subset of LiveOut
2738     if (OldLiveOutSize == LiveOut.size()) {
2739       // If the sets are the same size, then we didn't actually add anything
2740       // when unioning our successors LiveIn.  Thus, the LiveIn of this block
2741       // hasn't changed.
2742       continue;
2743     }
2744     Data.LiveOut[BB] = LiveOut;
2745
2746     // Apply the effects of this basic block
2747     SetVector<Value *> LiveTmp = LiveOut;
2748     LiveTmp.set_union(Data.LiveSet[BB]);
2749     LiveTmp.set_subtract(Data.KillSet[BB]);
2750
2751     assert(Data.LiveIn.count(BB));
2752     const SetVector<Value *> &OldLiveIn = Data.LiveIn[BB];
2753     // assert: OldLiveIn is a subset of LiveTmp
2754     if (OldLiveIn.size() != LiveTmp.size()) {
2755       Data.LiveIn[BB] = LiveTmp;
2756       Worklist.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2757     }
2758   } // while (!Worklist.empty())
2759
2760 #ifndef NDEBUG
2761   // Sanity check our output against SSA properties.  This helps catch any
2762   // missing kills during the above iteration.
2763   for (BasicBlock &BB : F)
2764     checkBasicSSA(DT, Data, BB);
2765 #endif
2766 }
2767
2768 static void findLiveSetAtInst(Instruction *Inst, GCPtrLivenessData &Data,
2769                               StatepointLiveSetTy &Out) {
2770   BasicBlock *BB = Inst->getParent();
2771
2772   // Note: The copy is intentional and required
2773   assert(Data.LiveOut.count(BB));
2774   SetVector<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2775
2776   // We want to handle the statepoint itself oddly.  It's
2777   // call result is not live (normal), nor are it's arguments
2778   // (unless they're used again later).  This adjustment is
2779   // specifically what we need to relocate
2780   computeLiveInValues(BB->rbegin(), ++Inst->getIterator().getReverse(),
2781                       LiveOut);
2782   LiveOut.remove(Inst);
2783   Out.insert(LiveOut.begin(), LiveOut.end());
2784 }
2785
2786 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
2787                                   CallSite CS,
2788                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &Info) {
2789   Instruction *Inst = CS.getInstruction();
2790   StatepointLiveSetTy Updated;
2791   findLiveSetAtInst(Inst, RevisedLivenessData, Updated);
2792
2793   // We may have base pointers which are now live that weren't before.  We need
2794   // to update the PointerToBase structure to reflect this.
2795   for (auto V : Updated)
2796     if (Info.PointerToBase.insert({V, V}).second) {
2797       assert(isKnownBaseResult(V) &&
2798              "Can't find base for unexpected live value!");
2799       continue;
2800     }
2801
2802 #ifndef NDEBUG
2803   for (auto V : Updated)
2804     assert(Info.PointerToBase.count(V) &&
2805            "Must be able to find base for live value!");
2806 #endif
2807
2808   // Remove any stale base mappings - this can happen since our liveness is
2809   // more precise then the one inherent in the base pointer analysis.
2810   DenseSet<Value *> ToErase;
2811   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2812     if (!Updated.count(KVPair.first))
2813       ToErase.insert(KVPair.first);
2814
2815   for (auto *V : ToErase)
2816     Info.PointerToBase.erase(V);
2817
2818 #ifndef NDEBUG
2819   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2820     assert(Updated.count(KVPair.first) && "record for non-live value");
2821 #endif
2822
2823   Info.LiveSet = Updated;
2824 }