]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/RewriteStatepointsForGC.cpp
Upgrade our copies of clang, llvm, lld, lldb, compiler-rt and libc++ to
[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/IR/Argument.h"
32 #include "llvm/IR/Attributes.h"
33 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
34 #include "llvm/IR/CallSite.h"
35 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
36 #include "llvm/IR/Constant.h"
37 #include "llvm/IR/Constants.h"
38 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
39 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
40 #include "llvm/IR/Dominators.h"
41 #include "llvm/IR/Function.h"
42 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
43 #include "llvm/IR/InstIterator.h"
44 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
45 #include "llvm/IR/Instruction.h"
46 #include "llvm/IR/Instructions.h"
47 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
48 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
49 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
50 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
51 #include "llvm/IR/Metadata.h"
52 #include "llvm/IR/Module.h"
53 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
54 #include "llvm/IR/Type.h"
55 #include "llvm/IR/User.h"
56 #include "llvm/IR/Value.h"
57 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
58 #include "llvm/Pass.h"
59 #include "llvm/Support/Casting.h"
60 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
61 #include "llvm/Support/Compiler.h"
62 #include "llvm/Support/Debug.h"
63 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
64 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
65 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
66 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
67 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.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   // A PHI or Select is a base defining value.  The outer findBasePointer
480   // algorithm is responsible for constructing a base value for this BDV.
481   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
482          "unknown vector instruction - no base found for vector element");
483   return BaseDefiningValueResult(I, false);
484 }
485
486 /// Helper function for findBasePointer - Will return a value which either a)
487 /// defines the base pointer for the input, b) blocks the simple search
488 /// (i.e. a PHI or Select of two derived pointers), or c) involves a change
489 /// from pointer to vector type or back.
490 static BaseDefiningValueResult findBaseDefiningValue(Value *I) {
491   assert(I->getType()->isPtrOrPtrVectorTy() &&
492          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
493
494   if (I->getType()->isVectorTy())
495     return findBaseDefiningValueOfVector(I);
496
497   if (isa<Argument>(I))
498     // An incoming argument to the function is a base pointer
499     // We should have never reached here if this argument isn't an gc value
500     return BaseDefiningValueResult(I, true);
501
502   if (isa<Constant>(I)) {
503     // We assume that objects with a constant base (e.g. a global) can't move
504     // and don't need to be reported to the collector because they are always
505     // live. Besides global references, all kinds of constants (e.g. undef, 
506     // constant expressions, null pointers) can be introduced by the inliner or
507     // the optimizer, especially on dynamically dead paths.
508     // Here we treat all of them as having single null base. By doing this we
509     // trying to avoid problems reporting various conflicts in a form of 
510     // "phi (const1, const2)" or "phi (const, regular gc ptr)".
511     // See constant.ll file for relevant test cases.
512
513     return BaseDefiningValueResult(
514         ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(I->getType())), true);
515   }
516
517   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
518     Value *Def = CI->stripPointerCasts();
519     // If stripping pointer casts changes the address space there is an
520     // addrspacecast in between.
521     assert(cast<PointerType>(Def->getType())->getAddressSpace() ==
522                cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() &&
523            "unsupported addrspacecast");
524     // If we find a cast instruction here, it means we've found a cast which is
525     // not simply a pointer cast (i.e. an inttoptr).  We don't know how to
526     // handle int->ptr conversion.
527     assert(!isa<CastInst>(Def) && "shouldn't find another cast here");
528     return findBaseDefiningValue(Def);
529   }
530
531   if (isa<LoadInst>(I))
532     // The value loaded is an gc base itself
533     return BaseDefiningValueResult(I, true);
534
535   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I))
536     // The base of this GEP is the base
537     return findBaseDefiningValue(GEP->getPointerOperand());
538
539   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
540     switch (II->getIntrinsicID()) {
541     default:
542       // fall through to general call handling
543       break;
544     case Intrinsic::experimental_gc_statepoint:
545       llvm_unreachable("statepoints don't produce pointers");
546     case Intrinsic::experimental_gc_relocate:
547       // Rerunning safepoint insertion after safepoints are already
548       // inserted is not supported.  It could probably be made to work,
549       // but why are you doing this?  There's no good reason.
550       llvm_unreachable("repeat safepoint insertion is not supported");
551     case Intrinsic::gcroot:
552       // Currently, this mechanism hasn't been extended to work with gcroot.
553       // There's no reason it couldn't be, but I haven't thought about the
554       // implications much.
555       llvm_unreachable(
556           "interaction with the gcroot mechanism is not supported");
557     }
558   }
559   // We assume that functions in the source language only return base
560   // pointers.  This should probably be generalized via attributes to support
561   // both source language and internal functions.
562   if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I))
563     return BaseDefiningValueResult(I, true);
564
565   // TODO: I have absolutely no idea how to implement this part yet.  It's not
566   // necessarily hard, I just haven't really looked at it yet.
567   assert(!isa<LandingPadInst>(I) && "Landing Pad is unimplemented");
568
569   if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
570     // A CAS is effectively a atomic store and load combined under a
571     // predicate.  From the perspective of base pointers, we just treat it
572     // like a load.
573     return BaseDefiningValueResult(I, true);
574
575   assert(!isa<AtomicRMWInst>(I) && "Xchg handled above, all others are "
576                                    "binary ops which don't apply to pointers");
577
578   // The aggregate ops.  Aggregates can either be in the heap or on the
579   // stack, but in either case, this is simply a field load.  As a result,
580   // this is a defining definition of the base just like a load is.
581   if (isa<ExtractValueInst>(I))
582     return BaseDefiningValueResult(I, true);
583
584   // We should never see an insert vector since that would require we be
585   // tracing back a struct value not a pointer value.
586   assert(!isa<InsertValueInst>(I) &&
587          "Base pointer for a struct is meaningless");
588
589   // An extractelement produces a base result exactly when it's input does.
590   // We may need to insert a parallel instruction to extract the appropriate
591   // element out of the base vector corresponding to the input. Given this,
592   // it's analogous to the phi and select case even though it's not a merge.
593   if (isa<ExtractElementInst>(I))
594     // Note: There a lot of obvious peephole cases here.  This are deliberately
595     // handled after the main base pointer inference algorithm to make writing
596     // test cases to exercise that code easier.
597     return BaseDefiningValueResult(I, false);
598
599   // The last two cases here don't return a base pointer.  Instead, they
600   // return a value which dynamically selects from among several base
601   // derived pointers (each with it's own base potentially).  It's the job of
602   // the caller to resolve these.
603   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
604          "missing instruction case in findBaseDefiningValing");
605   return BaseDefiningValueResult(I, false);
606 }
607
608 /// Returns the base defining value for this value.
609 static Value *findBaseDefiningValueCached(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
610   Value *&Cached = Cache[I];
611   if (!Cached) {
612     Cached = findBaseDefiningValue(I).BDV;
613     DEBUG(dbgs() << "fBDV-cached: " << I->getName() << " -> "
614                  << Cached->getName() << "\n");
615   }
616   assert(Cache[I] != nullptr);
617   return Cached;
618 }
619
620 /// Return a base pointer for this value if known.  Otherwise, return it's
621 /// base defining value.
622 static Value *findBaseOrBDV(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
623   Value *Def = findBaseDefiningValueCached(I, Cache);
624   auto Found = Cache.find(Def);
625   if (Found != Cache.end()) {
626     // Either a base-of relation, or a self reference.  Caller must check.
627     return Found->second;
628   }
629   // Only a BDV available
630   return Def;
631 }
632
633 /// Given the result of a call to findBaseDefiningValue, or findBaseOrBDV,
634 /// is it known to be a base pointer?  Or do we need to continue searching.
635 static bool isKnownBaseResult(Value *V) {
636   if (!isa<PHINode>(V) && !isa<SelectInst>(V) &&
637       !isa<ExtractElementInst>(V) && !isa<InsertElementInst>(V) &&
638       !isa<ShuffleVectorInst>(V)) {
639     // no recursion possible
640     return true;
641   }
642   if (isa<Instruction>(V) &&
643       cast<Instruction>(V)->getMetadata("is_base_value")) {
644     // This is a previously inserted base phi or select.  We know
645     // that this is a base value.
646     return true;
647   }
648
649   // We need to keep searching
650   return false;
651 }
652
653 namespace {
654
655 /// Models the state of a single base defining value in the findBasePointer
656 /// algorithm for determining where a new instruction is needed to propagate
657 /// the base of this BDV.
658 class BDVState {
659 public:
660   enum Status { Unknown, Base, Conflict };
661
662   BDVState() : BaseValue(nullptr) {}
663
664   explicit BDVState(Status Status, Value *BaseValue = nullptr)
665       : Status(Status), BaseValue(BaseValue) {
666     assert(Status != Base || BaseValue);
667   }
668
669   explicit BDVState(Value *BaseValue) : Status(Base), BaseValue(BaseValue) {}
670
671   Status getStatus() const { return Status; }
672   Value *getBaseValue() const { return BaseValue; }
673
674   bool isBase() const { return getStatus() == Base; }
675   bool isUnknown() const { return getStatus() == Unknown; }
676   bool isConflict() const { return getStatus() == Conflict; }
677
678   bool operator==(const BDVState &Other) const {
679     return BaseValue == Other.BaseValue && Status == Other.Status;
680   }
681
682   bool operator!=(const BDVState &other) const { return !(*this == other); }
683
684   LLVM_DUMP_METHOD
685   void dump() const {
686     print(dbgs());
687     dbgs() << '\n';
688   }
689
690   void print(raw_ostream &OS) const {
691     switch (getStatus()) {
692     case Unknown:
693       OS << "U";
694       break;
695     case Base:
696       OS << "B";
697       break;
698     case Conflict:
699       OS << "C";
700       break;
701     }
702     OS << " (" << getBaseValue() << " - "
703        << (getBaseValue() ? getBaseValue()->getName() : "nullptr") << "): ";
704   }
705
706 private:
707   Status Status = Unknown;
708   AssertingVH<Value> BaseValue; // Non-null only if Status == Base.
709 };
710
711 } // end anonymous namespace
712
713 #ifndef NDEBUG
714 static raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const BDVState &State) {
715   State.print(OS);
716   return OS;
717 }
718 #endif
719
720 static BDVState meetBDVStateImpl(const BDVState &LHS, const BDVState &RHS) {
721   switch (LHS.getStatus()) {
722   case BDVState::Unknown:
723     return RHS;
724
725   case BDVState::Base:
726     assert(LHS.getBaseValue() && "can't be null");
727     if (RHS.isUnknown())
728       return LHS;
729
730     if (RHS.isBase()) {
731       if (LHS.getBaseValue() == RHS.getBaseValue()) {
732         assert(LHS == RHS && "equality broken!");
733         return LHS;
734       }
735       return BDVState(BDVState::Conflict);
736     }
737     assert(RHS.isConflict() && "only three states!");
738     return BDVState(BDVState::Conflict);
739
740   case BDVState::Conflict:
741     return LHS;
742   }
743   llvm_unreachable("only three states!");
744 }
745
746 // Values of type BDVState form a lattice, and this function implements the meet
747 // operation.
748 static BDVState meetBDVState(const BDVState &LHS, const BDVState &RHS) {
749   BDVState Result = meetBDVStateImpl(LHS, RHS);
750   assert(Result == meetBDVStateImpl(RHS, LHS) &&
751          "Math is wrong: meet does not commute!");
752   return Result;
753 }
754
755 /// For a given value or instruction, figure out what base ptr its derived from.
756 /// For gc objects, this is simply itself.  On success, returns a value which is
757 /// the base pointer.  (This is reliable and can be used for relocation.)  On
758 /// failure, returns nullptr.
759 static Value *findBasePointer(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
760   Value *Def = findBaseOrBDV(I, Cache);
761
762   if (isKnownBaseResult(Def))
763     return Def;
764
765   // Here's the rough algorithm:
766   // - For every SSA value, construct a mapping to either an actual base
767   //   pointer or a PHI which obscures the base pointer.
768   // - Construct a mapping from PHI to unknown TOP state.  Use an
769   //   optimistic algorithm to propagate base pointer information.  Lattice
770   //   looks like:
771   //   UNKNOWN
772   //   b1 b2 b3 b4
773   //   CONFLICT
774   //   When algorithm terminates, all PHIs will either have a single concrete
775   //   base or be in a conflict state.
776   // - For every conflict, insert a dummy PHI node without arguments.  Add
777   //   these to the base[Instruction] = BasePtr mapping.  For every
778   //   non-conflict, add the actual base.
779   //  - For every conflict, add arguments for the base[a] of each input
780   //   arguments.
781   //
782   // Note: A simpler form of this would be to add the conflict form of all
783   // PHIs without running the optimistic algorithm.  This would be
784   // analogous to pessimistic data flow and would likely lead to an
785   // overall worse solution.
786
787 #ifndef NDEBUG
788   auto isExpectedBDVType = [](Value *BDV) {
789     return isa<PHINode>(BDV) || isa<SelectInst>(BDV) ||
790            isa<ExtractElementInst>(BDV) || isa<InsertElementInst>(BDV) ||
791            isa<ShuffleVectorInst>(BDV);
792   };
793 #endif
794
795   // Once populated, will contain a mapping from each potentially non-base BDV
796   // to a lattice value (described above) which corresponds to that BDV.
797   // We use the order of insertion (DFS over the def/use graph) to provide a
798   // stable deterministic ordering for visiting DenseMaps (which are unordered)
799   // below.  This is important for deterministic compilation.
800   MapVector<Value *, BDVState> States;
801
802   // Recursively fill in all base defining values reachable from the initial
803   // one for which we don't already know a definite base value for
804   /* scope */ {
805     SmallVector<Value*, 16> Worklist;
806     Worklist.push_back(Def);
807     States.insert({Def, BDVState()});
808     while (!Worklist.empty()) {
809       Value *Current = Worklist.pop_back_val();
810       assert(!isKnownBaseResult(Current) && "why did it get added?");
811
812       auto visitIncomingValue = [&](Value *InVal) {
813         Value *Base = findBaseOrBDV(InVal, Cache);
814         if (isKnownBaseResult(Base))
815           // Known bases won't need new instructions introduced and can be
816           // ignored safely
817           return;
818         assert(isExpectedBDVType(Base) && "the only non-base values "
819                "we see should be base defining values");
820         if (States.insert(std::make_pair(Base, BDVState())).second)
821           Worklist.push_back(Base);
822       };
823       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Current)) {
824         for (Value *InVal : PN->incoming_values())
825           visitIncomingValue(InVal);
826       } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Current)) {
827         visitIncomingValue(SI->getTrueValue());
828         visitIncomingValue(SI->getFalseValue());
829       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(Current)) {
830         visitIncomingValue(EE->getVectorOperand());
831       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(Current)) {
832         visitIncomingValue(IE->getOperand(0)); // vector operand
833         visitIncomingValue(IE->getOperand(1)); // scalar operand
834       } else if (auto *SV = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Current)) {
835         visitIncomingValue(SV->getOperand(0));
836         visitIncomingValue(SV->getOperand(1));
837       }
838       else {
839         llvm_unreachable("Unimplemented instruction case");
840       }
841     }
842   }
843
844 #ifndef NDEBUG
845   DEBUG(dbgs() << "States after initialization:\n");
846   for (auto Pair : States) {
847     DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
848   }
849 #endif
850
851   // Return a phi state for a base defining value.  We'll generate a new
852   // base state for known bases and expect to find a cached state otherwise.
853   auto getStateForBDV = [&](Value *baseValue) {
854     if (isKnownBaseResult(baseValue))
855       return BDVState(baseValue);
856     auto I = States.find(baseValue);
857     assert(I != States.end() && "lookup failed!");
858     return I->second;
859   };
860
861   bool Progress = true;
862   while (Progress) {
863 #ifndef NDEBUG
864     const size_t OldSize = States.size();
865 #endif
866     Progress = false;
867     // We're only changing values in this loop, thus safe to keep iterators.
868     // Since this is computing a fixed point, the order of visit does not
869     // effect the result.  TODO: We could use a worklist here and make this run
870     // much faster.
871     for (auto Pair : States) {
872       Value *BDV = Pair.first;
873       assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
874
875       // Given an input value for the current instruction, return a BDVState
876       // instance which represents the BDV of that value.
877       auto getStateForInput = [&](Value *V) mutable {
878         Value *BDV = findBaseOrBDV(V, Cache);
879         return getStateForBDV(BDV);
880       };
881
882       BDVState NewState;
883       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(BDV)) {
884         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(SI->getTrueValue()));
885         NewState =
886             meetBDVState(NewState, getStateForInput(SI->getFalseValue()));
887       } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BDV)) {
888         for (Value *Val : PN->incoming_values())
889           NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(Val));
890       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(BDV)) {
891         // The 'meet' for an extractelement is slightly trivial, but it's still
892         // useful in that it drives us to conflict if our input is.
893         NewState =
894             meetBDVState(NewState, getStateForInput(EE->getVectorOperand()));
895       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(BDV)){
896         // Given there's a inherent type mismatch between the operands, will
897         // *always* produce Conflict.
898         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(IE->getOperand(0)));
899         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(IE->getOperand(1)));
900       } else {
901         // The only instance this does not return a Conflict is when both the
902         // vector operands are the same vector.
903         auto *SV = cast<ShuffleVectorInst>(BDV);
904         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(SV->getOperand(0)));
905         NewState = meetBDVState(NewState, getStateForInput(SV->getOperand(1)));
906       }
907
908       BDVState OldState = States[BDV];
909       if (OldState != NewState) {
910         Progress = true;
911         States[BDV] = NewState;
912       }
913     }
914
915     assert(OldSize == States.size() &&
916            "fixed point shouldn't be adding any new nodes to state");
917   }
918
919 #ifndef NDEBUG
920   DEBUG(dbgs() << "States after meet iteration:\n");
921   for (auto Pair : States) {
922     DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
923   }
924 #endif
925
926   // Insert Phis for all conflicts
927   // TODO: adjust naming patterns to avoid this order of iteration dependency
928   for (auto Pair : States) {
929     Instruction *I = cast<Instruction>(Pair.first);
930     BDVState State = Pair.second;
931     assert(!isKnownBaseResult(I) && "why did it get added?");
932     assert(!State.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
933
934     // extractelement instructions are a bit special in that we may need to
935     // insert an extract even when we know an exact base for the instruction.
936     // The problem is that we need to convert from a vector base to a scalar
937     // base for the particular indice we're interested in.
938     if (State.isBase() && isa<ExtractElementInst>(I) &&
939         isa<VectorType>(State.getBaseValue()->getType())) {
940       auto *EE = cast<ExtractElementInst>(I);
941       // TODO: In many cases, the new instruction is just EE itself.  We should
942       // exploit this, but can't do it here since it would break the invariant
943       // about the BDV not being known to be a base.
944       auto *BaseInst = ExtractElementInst::Create(
945           State.getBaseValue(), EE->getIndexOperand(), "base_ee", EE);
946       BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
947       States[I] = BDVState(BDVState::Base, BaseInst);
948     }
949
950     // Since we're joining a vector and scalar base, they can never be the
951     // same.  As a result, we should always see insert element having reached
952     // the conflict state.
953     assert(!isa<InsertElementInst>(I) || State.isConflict());
954
955     if (!State.isConflict())
956       continue;
957
958     /// Create and insert a new instruction which will represent the base of
959     /// the given instruction 'I'.
960     auto MakeBaseInstPlaceholder = [](Instruction *I) -> Instruction* {
961       if (isa<PHINode>(I)) {
962         BasicBlock *BB = I->getParent();
963         int NumPreds = std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB));
964         assert(NumPreds > 0 && "how did we reach here");
965         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_phi");
966         return PHINode::Create(I->getType(), NumPreds, Name, I);
967       } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
968         // The undef will be replaced later
969         UndefValue *Undef = UndefValue::get(SI->getType());
970         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_select");
971         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), Undef, Undef, Name, SI);
972       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(I)) {
973         UndefValue *Undef = UndefValue::get(EE->getVectorOperand()->getType());
974         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_ee");
975         return ExtractElementInst::Create(Undef, EE->getIndexOperand(), Name,
976                                           EE);
977       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
978         UndefValue *VecUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(0)->getType());
979         UndefValue *ScalarUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(1)->getType());
980         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_ie");
981         return InsertElementInst::Create(VecUndef, ScalarUndef,
982                                          IE->getOperand(2), Name, IE);
983       } else {
984         auto *SV = cast<ShuffleVectorInst>(I);
985         UndefValue *VecUndef = UndefValue::get(SV->getOperand(0)->getType());
986         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_sv");
987         return new ShuffleVectorInst(VecUndef, VecUndef, SV->getOperand(2),
988                                      Name, SV);
989       }
990     };
991     Instruction *BaseInst = MakeBaseInstPlaceholder(I);
992     // Add metadata marking this as a base value
993     BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
994     States[I] = BDVState(BDVState::Conflict, BaseInst);
995   }
996
997   // Returns a instruction which produces the base pointer for a given
998   // instruction.  The instruction is assumed to be an input to one of the BDVs
999   // seen in the inference algorithm above.  As such, we must either already
1000   // know it's base defining value is a base, or have inserted a new
1001   // instruction to propagate the base of it's BDV and have entered that newly
1002   // introduced instruction into the state table.  In either case, we are
1003   // assured to be able to determine an instruction which produces it's base
1004   // pointer.
1005   auto getBaseForInput = [&](Value *Input, Instruction *InsertPt) {
1006     Value *BDV = findBaseOrBDV(Input, Cache);
1007     Value *Base = nullptr;
1008     if (isKnownBaseResult(BDV)) {
1009       Base = BDV;
1010     } else {
1011       // Either conflict or base.
1012       assert(States.count(BDV));
1013       Base = States[BDV].getBaseValue();
1014     }
1015     assert(Base && "Can't be null");
1016     // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
1017     if (Base->getType() != Input->getType() && InsertPt)
1018       Base = new BitCastInst(Base, Input->getType(), "cast", InsertPt);
1019     return Base;
1020   };
1021
1022   // Fixup all the inputs of the new PHIs.  Visit order needs to be
1023   // deterministic and predictable because we're naming newly created
1024   // instructions.
1025   for (auto Pair : States) {
1026     Instruction *BDV = cast<Instruction>(Pair.first);
1027     BDVState State = Pair.second;
1028
1029     assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
1030     assert(!State.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
1031     if (!State.isConflict())
1032       continue;
1033
1034     if (PHINode *BasePHI = dyn_cast<PHINode>(State.getBaseValue())) {
1035       PHINode *PN = cast<PHINode>(BDV);
1036       unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1037       for (unsigned i = 0; i < NumPHIValues; i++) {
1038         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
1039         BasicBlock *InBB = PN->getIncomingBlock(i);
1040
1041         // If we've already seen InBB, add the same incoming value
1042         // we added for it earlier.  The IR verifier requires phi
1043         // nodes with multiple entries from the same basic block
1044         // to have the same incoming value for each of those
1045         // entries.  If we don't do this check here and basephi
1046         // has a different type than base, we'll end up adding two
1047         // bitcasts (and hence two distinct values) as incoming
1048         // values for the same basic block.
1049
1050         int BlockIndex = BasePHI->getBasicBlockIndex(InBB);
1051         if (BlockIndex != -1) {
1052           Value *OldBase = BasePHI->getIncomingValue(BlockIndex);
1053           BasePHI->addIncoming(OldBase, InBB);
1054
1055 #ifndef NDEBUG
1056           Value *Base = getBaseForInput(InVal, nullptr);
1057           // In essence this assert states: the only way two values
1058           // incoming from the same basic block may be different is by
1059           // being different bitcasts of the same value.  A cleanup
1060           // that remains TODO is changing findBaseOrBDV to return an
1061           // llvm::Value of the correct type (and still remain pure).
1062           // This will remove the need to add bitcasts.
1063           assert(Base->stripPointerCasts() == OldBase->stripPointerCasts() &&
1064                  "Sanity -- findBaseOrBDV should be pure!");
1065 #endif
1066           continue;
1067         }
1068
1069         // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1070         // need to insert a bitcast in the incoming block.
1071         // TODO: Need to split critical edges if insertion is needed
1072         Value *Base = getBaseForInput(InVal, InBB->getTerminator());
1073         BasePHI->addIncoming(Base, InBB);
1074       }
1075       assert(BasePHI->getNumIncomingValues() == NumPHIValues);
1076     } else if (SelectInst *BaseSI =
1077                    dyn_cast<SelectInst>(State.getBaseValue())) {
1078       SelectInst *SI = cast<SelectInst>(BDV);
1079
1080       // Find the instruction which produces the base for each input.
1081       // We may need to insert a bitcast.
1082       BaseSI->setTrueValue(getBaseForInput(SI->getTrueValue(), BaseSI));
1083       BaseSI->setFalseValue(getBaseForInput(SI->getFalseValue(), BaseSI));
1084     } else if (auto *BaseEE =
1085                    dyn_cast<ExtractElementInst>(State.getBaseValue())) {
1086       Value *InVal = cast<ExtractElementInst>(BDV)->getVectorOperand();
1087       // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1088       // need to insert a bitcast.
1089       BaseEE->setOperand(0, getBaseForInput(InVal, BaseEE));
1090     } else if (auto *BaseIE = dyn_cast<InsertElementInst>(State.getBaseValue())){
1091       auto *BdvIE = cast<InsertElementInst>(BDV);
1092       auto UpdateOperand = [&](int OperandIdx) {
1093         Value *InVal = BdvIE->getOperand(OperandIdx);
1094         Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseIE);
1095         BaseIE->setOperand(OperandIdx, Base);
1096       };
1097       UpdateOperand(0); // vector operand
1098       UpdateOperand(1); // scalar operand
1099     } else {
1100       auto *BaseSV = cast<ShuffleVectorInst>(State.getBaseValue());
1101       auto *BdvSV = cast<ShuffleVectorInst>(BDV);
1102       auto UpdateOperand = [&](int OperandIdx) {
1103         Value *InVal = BdvSV->getOperand(OperandIdx);
1104         Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseSV);
1105         BaseSV->setOperand(OperandIdx, Base);
1106       };
1107       UpdateOperand(0); // vector operand
1108       UpdateOperand(1); // vector operand
1109     }
1110   }
1111
1112   // Cache all of our results so we can cheaply reuse them
1113   // NOTE: This is actually two caches: one of the base defining value
1114   // relation and one of the base pointer relation!  FIXME
1115   for (auto Pair : States) {
1116     auto *BDV = Pair.first;
1117     Value *Base = Pair.second.getBaseValue();
1118     assert(BDV && Base);
1119     assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
1120
1121     DEBUG(dbgs() << "Updating base value cache"
1122                  << " for: " << BDV->getName() << " from: "
1123                  << (Cache.count(BDV) ? Cache[BDV]->getName().str() : "none")
1124                  << " to: " << Base->getName() << "\n");
1125
1126     if (Cache.count(BDV)) {
1127       assert(isKnownBaseResult(Base) &&
1128              "must be something we 'know' is a base pointer");
1129       // Once we transition from the BDV relation being store in the Cache to
1130       // the base relation being stored, it must be stable
1131       assert((!isKnownBaseResult(Cache[BDV]) || Cache[BDV] == Base) &&
1132              "base relation should be stable");
1133     }
1134     Cache[BDV] = Base;
1135   }
1136   assert(Cache.count(Def));
1137   return Cache[Def];
1138 }
1139
1140 // For a set of live pointers (base and/or derived), identify the base
1141 // pointer of the object which they are derived from.  This routine will
1142 // mutate the IR graph as needed to make the 'base' pointer live at the
1143 // definition site of 'derived'.  This ensures that any use of 'derived' can
1144 // also use 'base'.  This may involve the insertion of a number of
1145 // additional PHI nodes.
1146 //
1147 // preconditions: live is a set of pointer type Values
1148 //
1149 // side effects: may insert PHI nodes into the existing CFG, will preserve
1150 // CFG, will not remove or mutate any existing nodes
1151 //
1152 // post condition: PointerToBase contains one (derived, base) pair for every
1153 // pointer in live.  Note that derived can be equal to base if the original
1154 // pointer was a base pointer.
1155 static void
1156 findBasePointers(const StatepointLiveSetTy &live,
1157                  MapVector<Value *, Value *> &PointerToBase,
1158                  DominatorTree *DT, DefiningValueMapTy &DVCache) {
1159   for (Value *ptr : live) {
1160     Value *base = findBasePointer(ptr, DVCache);
1161     assert(base && "failed to find base pointer");
1162     PointerToBase[ptr] = base;
1163     assert((!isa<Instruction>(base) || !isa<Instruction>(ptr) ||
1164             DT->dominates(cast<Instruction>(base)->getParent(),
1165                           cast<Instruction>(ptr)->getParent())) &&
1166            "The base we found better dominate the derived pointer");
1167   }
1168 }
1169
1170 /// Find the required based pointers (and adjust the live set) for the given
1171 /// parse point.
1172 static void findBasePointers(DominatorTree &DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
1173                              CallSite CS,
1174                              PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1175   MapVector<Value *, Value *> PointerToBase;
1176   findBasePointers(result.LiveSet, PointerToBase, &DT, DVCache);
1177
1178   if (PrintBasePointers) {
1179     errs() << "Base Pairs (w/o Relocation):\n";
1180     for (auto &Pair : PointerToBase) {
1181       errs() << " derived ";
1182       Pair.first->printAsOperand(errs(), false);
1183       errs() << " base ";
1184       Pair.second->printAsOperand(errs(), false);
1185       errs() << "\n";;
1186     }
1187   }
1188
1189   result.PointerToBase = PointerToBase;
1190 }
1191
1192 /// Given an updated version of the dataflow liveness results, update the
1193 /// liveset and base pointer maps for the call site CS.
1194 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
1195                                   CallSite CS,
1196                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &result);
1197
1198 static void recomputeLiveInValues(
1199     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1200     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1201   // TODO-PERF: reuse the original liveness, then simply run the dataflow
1202   // again.  The old values are still live and will help it stabilize quickly.
1203   GCPtrLivenessData RevisedLivenessData;
1204   computeLiveInValues(DT, F, RevisedLivenessData);
1205   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1206     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1207     recomputeLiveInValues(RevisedLivenessData, toUpdate[i], info);
1208   }
1209 }
1210
1211 // When inserting gc.relocate and gc.result calls, we need to ensure there are
1212 // no uses of the original value / return value between the gc.statepoint and
1213 // the gc.relocate / gc.result call.  One case which can arise is a phi node
1214 // starting one of the successor blocks.  We also need to be able to insert the
1215 // gc.relocates only on the path which goes through the statepoint.  We might
1216 // need to split an edge to make this possible.
1217 static BasicBlock *
1218 normalizeForInvokeSafepoint(BasicBlock *BB, BasicBlock *InvokeParent,
1219                             DominatorTree &DT) {
1220   BasicBlock *Ret = BB;
1221   if (!BB->getUniquePredecessor())
1222     Ret = SplitBlockPredecessors(BB, InvokeParent, "", &DT);
1223
1224   // Now that 'Ret' has unique predecessor we can safely remove all phi nodes
1225   // from it
1226   FoldSingleEntryPHINodes(Ret);
1227   assert(!isa<PHINode>(Ret->begin()) &&
1228          "All PHI nodes should have been removed!");
1229
1230   // At this point, we can safely insert a gc.relocate or gc.result as the first
1231   // instruction in Ret if needed.
1232   return Ret;
1233 }
1234
1235 // Create new attribute set containing only attributes which can be transferred
1236 // from original call to the safepoint.
1237 static AttributeList legalizeCallAttributes(AttributeList AL) {
1238   if (AL.isEmpty())
1239     return AL;
1240
1241   // Remove the readonly, readnone, and statepoint function attributes.
1242   AttrBuilder FnAttrs = AL.getFnAttributes();
1243   FnAttrs.removeAttribute(Attribute::ReadNone);
1244   FnAttrs.removeAttribute(Attribute::ReadOnly);
1245   for (Attribute A : AL.getFnAttributes()) {
1246     if (isStatepointDirectiveAttr(A))
1247       FnAttrs.remove(A);
1248   }
1249
1250   // Just skip parameter and return attributes for now
1251   LLVMContext &Ctx = AL.getContext();
1252   return AttributeList::get(Ctx, AttributeList::FunctionIndex,
1253                             AttributeSet::get(Ctx, FnAttrs));
1254 }
1255
1256 /// Helper function to place all gc relocates necessary for the given
1257 /// statepoint.
1258 /// Inputs:
1259 ///   liveVariables - list of variables to be relocated.
1260 ///   liveStart - index of the first live variable.
1261 ///   basePtrs - base pointers.
1262 ///   statepointToken - statepoint instruction to which relocates should be
1263 ///   bound.
1264 ///   Builder - Llvm IR builder to be used to construct new calls.
1265 static void CreateGCRelocates(ArrayRef<Value *> LiveVariables,
1266                               const int LiveStart,
1267                               ArrayRef<Value *> BasePtrs,
1268                               Instruction *StatepointToken,
1269                               IRBuilder<> Builder) {
1270   if (LiveVariables.empty())
1271     return;
1272
1273   auto FindIndex = [](ArrayRef<Value *> LiveVec, Value *Val) {
1274     auto ValIt = llvm::find(LiveVec, Val);
1275     assert(ValIt != LiveVec.end() && "Val not found in LiveVec!");
1276     size_t Index = std::distance(LiveVec.begin(), ValIt);
1277     assert(Index < LiveVec.size() && "Bug in std::find?");
1278     return Index;
1279   };
1280   Module *M = StatepointToken->getModule();
1281   
1282   // All gc_relocate are generated as i8 addrspace(1)* (or a vector type whose
1283   // element type is i8 addrspace(1)*). We originally generated unique
1284   // declarations for each pointer type, but this proved problematic because
1285   // the intrinsic mangling code is incomplete and fragile.  Since we're moving
1286   // towards a single unified pointer type anyways, we can just cast everything
1287   // to an i8* of the right address space.  A bitcast is added later to convert
1288   // gc_relocate to the actual value's type.  
1289   auto getGCRelocateDecl = [&] (Type *Ty) {
1290     assert(isHandledGCPointerType(Ty));
1291     auto AS = Ty->getScalarType()->getPointerAddressSpace();
1292     Type *NewTy = Type::getInt8PtrTy(M->getContext(), AS);
1293     if (auto *VT = dyn_cast<VectorType>(Ty))
1294       NewTy = VectorType::get(NewTy, VT->getNumElements());
1295     return Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::experimental_gc_relocate,
1296                                      {NewTy});
1297   };
1298
1299   // Lazily populated map from input types to the canonicalized form mentioned
1300   // in the comment above.  This should probably be cached somewhere more
1301   // broadly.
1302   DenseMap<Type*, Value*> TypeToDeclMap;
1303
1304   for (unsigned i = 0; i < LiveVariables.size(); i++) {
1305     // Generate the gc.relocate call and save the result
1306     Value *BaseIdx =
1307       Builder.getInt32(LiveStart + FindIndex(LiveVariables, BasePtrs[i]));
1308     Value *LiveIdx = Builder.getInt32(LiveStart + i);
1309
1310     Type *Ty = LiveVariables[i]->getType();
1311     if (!TypeToDeclMap.count(Ty))
1312       TypeToDeclMap[Ty] = getGCRelocateDecl(Ty);
1313     Value *GCRelocateDecl = TypeToDeclMap[Ty];
1314
1315     // only specify a debug name if we can give a useful one
1316     CallInst *Reloc = Builder.CreateCall(
1317         GCRelocateDecl, {StatepointToken, BaseIdx, LiveIdx},
1318         suffixed_name_or(LiveVariables[i], ".relocated", ""));
1319     // Trick CodeGen into thinking there are lots of free registers at this
1320     // fake call.
1321     Reloc->setCallingConv(CallingConv::Cold);
1322   }
1323 }
1324
1325 namespace {
1326
1327 /// This struct is used to defer RAUWs and `eraseFromParent` s.  Using this
1328 /// avoids having to worry about keeping around dangling pointers to Values.
1329 class DeferredReplacement {
1330   AssertingVH<Instruction> Old;
1331   AssertingVH<Instruction> New;
1332   bool IsDeoptimize = false;
1333
1334   DeferredReplacement() = default;
1335
1336 public:
1337   static DeferredReplacement createRAUW(Instruction *Old, Instruction *New) {
1338     assert(Old != New && Old && New &&
1339            "Cannot RAUW equal values or to / from null!");
1340
1341     DeferredReplacement D;
1342     D.Old = Old;
1343     D.New = New;
1344     return D;
1345   }
1346
1347   static DeferredReplacement createDelete(Instruction *ToErase) {
1348     DeferredReplacement D;
1349     D.Old = ToErase;
1350     return D;
1351   }
1352
1353   static DeferredReplacement createDeoptimizeReplacement(Instruction *Old) {
1354 #ifndef NDEBUG
1355     auto *F = cast<CallInst>(Old)->getCalledFunction();
1356     assert(F && F->getIntrinsicID() == Intrinsic::experimental_deoptimize &&
1357            "Only way to construct a deoptimize deferred replacement");
1358 #endif
1359     DeferredReplacement D;
1360     D.Old = Old;
1361     D.IsDeoptimize = true;
1362     return D;
1363   }
1364
1365   /// Does the task represented by this instance.
1366   void doReplacement() {
1367     Instruction *OldI = Old;
1368     Instruction *NewI = New;
1369
1370     assert(OldI != NewI && "Disallowed at construction?!");
1371     assert((!IsDeoptimize || !New) &&
1372            "Deoptimize instrinsics are not replaced!");
1373
1374     Old = nullptr;
1375     New = nullptr;
1376
1377     if (NewI)
1378       OldI->replaceAllUsesWith(NewI);
1379
1380     if (IsDeoptimize) {
1381       // Note: we've inserted instructions, so the call to llvm.deoptimize may
1382       // not necessarilly be followed by the matching return.
1383       auto *RI = cast<ReturnInst>(OldI->getParent()->getTerminator());
1384       new UnreachableInst(RI->getContext(), RI);
1385       RI->eraseFromParent();
1386     }
1387
1388     OldI->eraseFromParent();
1389   }
1390 };
1391
1392 } // end anonymous namespace
1393
1394 static StringRef getDeoptLowering(CallSite CS) {
1395   const char *DeoptLowering = "deopt-lowering";
1396   if (CS.hasFnAttr(DeoptLowering)) {
1397     // FIXME: CallSite has a *really* confusing interface around attributes
1398     // with values.
1399     const AttributeList &CSAS = CS.getAttributes();
1400     if (CSAS.hasAttribute(AttributeList::FunctionIndex, DeoptLowering))
1401       return CSAS.getAttribute(AttributeList::FunctionIndex, DeoptLowering)
1402           .getValueAsString();
1403     Function *F = CS.getCalledFunction();
1404     assert(F && F->hasFnAttribute(DeoptLowering));
1405     return F->getFnAttribute(DeoptLowering).getValueAsString();
1406   }
1407   return "live-through";
1408 }
1409     
1410 static void
1411 makeStatepointExplicitImpl(const CallSite CS, /* to replace */
1412                            const SmallVectorImpl<Value *> &BasePtrs,
1413                            const SmallVectorImpl<Value *> &LiveVariables,
1414                            PartiallyConstructedSafepointRecord &Result,
1415                            std::vector<DeferredReplacement> &Replacements) {
1416   assert(BasePtrs.size() == LiveVariables.size());
1417
1418   // Then go ahead and use the builder do actually do the inserts.  We insert
1419   // immediately before the previous instruction under the assumption that all
1420   // arguments will be available here.  We can't insert afterwards since we may
1421   // be replacing a terminator.
1422   Instruction *InsertBefore = CS.getInstruction();
1423   IRBuilder<> Builder(InsertBefore);
1424
1425   ArrayRef<Value *> GCArgs(LiveVariables);
1426   uint64_t StatepointID = StatepointDirectives::DefaultStatepointID;
1427   uint32_t NumPatchBytes = 0;
1428   uint32_t Flags = uint32_t(StatepointFlags::None);
1429
1430   ArrayRef<Use> CallArgs(CS.arg_begin(), CS.arg_end());
1431   ArrayRef<Use> DeoptArgs = GetDeoptBundleOperands(CS);
1432   ArrayRef<Use> TransitionArgs;
1433   if (auto TransitionBundle =
1434       CS.getOperandBundle(LLVMContext::OB_gc_transition)) {
1435     Flags |= uint32_t(StatepointFlags::GCTransition);
1436     TransitionArgs = TransitionBundle->Inputs;
1437   }
1438
1439   // Instead of lowering calls to @llvm.experimental.deoptimize as normal calls
1440   // with a return value, we lower then as never returning calls to
1441   // __llvm_deoptimize that are followed by unreachable to get better codegen.
1442   bool IsDeoptimize = false;
1443
1444   StatepointDirectives SD =
1445       parseStatepointDirectivesFromAttrs(CS.getAttributes());
1446   if (SD.NumPatchBytes)
1447     NumPatchBytes = *SD.NumPatchBytes;
1448   if (SD.StatepointID)
1449     StatepointID = *SD.StatepointID;
1450
1451   // Pass through the requested lowering if any.  The default is live-through.
1452   StringRef DeoptLowering = getDeoptLowering(CS);
1453   if (DeoptLowering.equals("live-in"))
1454     Flags |= uint32_t(StatepointFlags::DeoptLiveIn);
1455   else {
1456     assert(DeoptLowering.equals("live-through") && "Unsupported value!");
1457   }
1458
1459   Value *CallTarget = CS.getCalledValue();
1460   if (Function *F = dyn_cast<Function>(CallTarget)) {
1461     if (F->getIntrinsicID() == Intrinsic::experimental_deoptimize) {
1462       // Calls to llvm.experimental.deoptimize are lowered to calls to the
1463       // __llvm_deoptimize symbol.  We want to resolve this now, since the
1464       // verifier does not allow taking the address of an intrinsic function.
1465
1466       SmallVector<Type *, 8> DomainTy;
1467       for (Value *Arg : CallArgs)
1468         DomainTy.push_back(Arg->getType());
1469       auto *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(F->getContext()), DomainTy,
1470                                     /* isVarArg = */ false);
1471
1472       // Note: CallTarget can be a bitcast instruction of a symbol if there are
1473       // calls to @llvm.experimental.deoptimize with different argument types in
1474       // the same module.  This is fine -- we assume the frontend knew what it
1475       // was doing when generating this kind of IR.
1476       CallTarget =
1477           F->getParent()->getOrInsertFunction("__llvm_deoptimize", FTy);
1478
1479       IsDeoptimize = true;
1480     }
1481   }
1482
1483   // Create the statepoint given all the arguments
1484   Instruction *Token = nullptr;
1485   if (CS.isCall()) {
1486     CallInst *ToReplace = cast<CallInst>(CS.getInstruction());
1487     CallInst *Call = Builder.CreateGCStatepointCall(
1488         StatepointID, NumPatchBytes, CallTarget, Flags, CallArgs,
1489         TransitionArgs, DeoptArgs, GCArgs, "safepoint_token");
1490
1491     Call->setTailCallKind(ToReplace->getTailCallKind());
1492     Call->setCallingConv(ToReplace->getCallingConv());
1493
1494     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1495     // function attributes.  In case if we can handle this set of attributes -
1496     // set up function attrs directly on statepoint and return attrs later for
1497     // gc_result intrinsic.
1498     Call->setAttributes(legalizeCallAttributes(ToReplace->getAttributes()));
1499
1500     Token = Call;
1501
1502     // Put the following gc_result and gc_relocate calls immediately after the
1503     // the old call (which we're about to delete)
1504     assert(ToReplace->getNextNode() && "Not a terminator, must have next!");
1505     Builder.SetInsertPoint(ToReplace->getNextNode());
1506     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getNextNode()->getDebugLoc());
1507   } else {
1508     InvokeInst *ToReplace = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1509
1510     // Insert the new invoke into the old block.  We'll remove the old one in a
1511     // moment at which point this will become the new terminator for the
1512     // original block.
1513     InvokeInst *Invoke = Builder.CreateGCStatepointInvoke(
1514         StatepointID, NumPatchBytes, CallTarget, ToReplace->getNormalDest(),
1515         ToReplace->getUnwindDest(), Flags, CallArgs, TransitionArgs, DeoptArgs,
1516         GCArgs, "statepoint_token");
1517
1518     Invoke->setCallingConv(ToReplace->getCallingConv());
1519
1520     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1521     // function attributes.  In case if we can handle this set of attributes -
1522     // set up function attrs directly on statepoint and return attrs later for
1523     // gc_result intrinsic.
1524     Invoke->setAttributes(legalizeCallAttributes(ToReplace->getAttributes()));
1525
1526     Token = Invoke;
1527
1528     // Generate gc relocates in exceptional path
1529     BasicBlock *UnwindBlock = ToReplace->getUnwindDest();
1530     assert(!isa<PHINode>(UnwindBlock->begin()) &&
1531            UnwindBlock->getUniquePredecessor() &&
1532            "can't safely insert in this block!");
1533
1534     Builder.SetInsertPoint(&*UnwindBlock->getFirstInsertionPt());
1535     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
1536
1537     // Attach exceptional gc relocates to the landingpad.
1538     Instruction *ExceptionalToken = UnwindBlock->getLandingPadInst();
1539     Result.UnwindToken = ExceptionalToken;
1540
1541     const unsigned LiveStartIdx = Statepoint(Token).gcArgsStartIdx();
1542     CreateGCRelocates(LiveVariables, LiveStartIdx, BasePtrs, ExceptionalToken,
1543                       Builder);
1544
1545     // Generate gc relocates and returns for normal block
1546     BasicBlock *NormalDest = ToReplace->getNormalDest();
1547     assert(!isa<PHINode>(NormalDest->begin()) &&
1548            NormalDest->getUniquePredecessor() &&
1549            "can't safely insert in this block!");
1550
1551     Builder.SetInsertPoint(&*NormalDest->getFirstInsertionPt());
1552
1553     // gc relocates will be generated later as if it were regular call
1554     // statepoint
1555   }
1556   assert(Token && "Should be set in one of the above branches!");
1557
1558   if (IsDeoptimize) {
1559     // If we're wrapping an @llvm.experimental.deoptimize in a statepoint, we
1560     // transform the tail-call like structure to a call to a void function
1561     // followed by unreachable to get better codegen.
1562     Replacements.push_back(
1563         DeferredReplacement::createDeoptimizeReplacement(CS.getInstruction()));
1564   } else {
1565     Token->setName("statepoint_token");
1566     if (!CS.getType()->isVoidTy() && !CS.getInstruction()->use_empty()) {
1567       StringRef Name =
1568           CS.getInstruction()->hasName() ? CS.getInstruction()->getName() : "";
1569       CallInst *GCResult = Builder.CreateGCResult(Token, CS.getType(), Name);
1570       GCResult->setAttributes(
1571           AttributeList::get(GCResult->getContext(), AttributeList::ReturnIndex,
1572                              CS.getAttributes().getRetAttributes()));
1573
1574       // We cannot RAUW or delete CS.getInstruction() because it could be in the
1575       // live set of some other safepoint, in which case that safepoint's
1576       // PartiallyConstructedSafepointRecord will hold a raw pointer to this
1577       // llvm::Instruction.  Instead, we defer the replacement and deletion to
1578       // after the live sets have been made explicit in the IR, and we no longer
1579       // have raw pointers to worry about.
1580       Replacements.emplace_back(
1581           DeferredReplacement::createRAUW(CS.getInstruction(), GCResult));
1582     } else {
1583       Replacements.emplace_back(
1584           DeferredReplacement::createDelete(CS.getInstruction()));
1585     }
1586   }
1587
1588   Result.StatepointToken = Token;
1589
1590   // Second, create a gc.relocate for every live variable
1591   const unsigned LiveStartIdx = Statepoint(Token).gcArgsStartIdx();
1592   CreateGCRelocates(LiveVariables, LiveStartIdx, BasePtrs, Token, Builder);
1593 }
1594
1595 // Replace an existing gc.statepoint with a new one and a set of gc.relocates
1596 // which make the relocations happening at this safepoint explicit.
1597 //
1598 // WARNING: Does not do any fixup to adjust users of the original live
1599 // values.  That's the callers responsibility.
1600 static void
1601 makeStatepointExplicit(DominatorTree &DT, CallSite CS,
1602                        PartiallyConstructedSafepointRecord &Result,
1603                        std::vector<DeferredReplacement> &Replacements) {
1604   const auto &LiveSet = Result.LiveSet;
1605   const auto &PointerToBase = Result.PointerToBase;
1606
1607   // Convert to vector for efficient cross referencing.
1608   SmallVector<Value *, 64> BaseVec, LiveVec;
1609   LiveVec.reserve(LiveSet.size());
1610   BaseVec.reserve(LiveSet.size());
1611   for (Value *L : LiveSet) {
1612     LiveVec.push_back(L);
1613     assert(PointerToBase.count(L));
1614     Value *Base = PointerToBase.find(L)->second;
1615     BaseVec.push_back(Base);
1616   }
1617   assert(LiveVec.size() == BaseVec.size());
1618
1619   // Do the actual rewriting and delete the old statepoint
1620   makeStatepointExplicitImpl(CS, BaseVec, LiveVec, Result, Replacements);
1621 }
1622
1623 // Helper function for the relocationViaAlloca.
1624 //
1625 // It receives iterator to the statepoint gc relocates and emits a store to the
1626 // assigned location (via allocaMap) for the each one of them.  It adds the
1627 // visited values into the visitedLiveValues set, which we will later use them
1628 // for sanity checking.
1629 static void
1630 insertRelocationStores(iterator_range<Value::user_iterator> GCRelocs,
1631                        DenseMap<Value *, Value *> &AllocaMap,
1632                        DenseSet<Value *> &VisitedLiveValues) {
1633   for (User *U : GCRelocs) {
1634     GCRelocateInst *Relocate = dyn_cast<GCRelocateInst>(U);
1635     if (!Relocate)
1636       continue;
1637
1638     Value *OriginalValue = Relocate->getDerivedPtr();
1639     assert(AllocaMap.count(OriginalValue));
1640     Value *Alloca = AllocaMap[OriginalValue];
1641
1642     // Emit store into the related alloca
1643     // All gc_relocates are i8 addrspace(1)* typed, and it must be bitcasted to
1644     // the correct type according to alloca.
1645     assert(Relocate->getNextNode() &&
1646            "Should always have one since it's not a terminator");
1647     IRBuilder<> Builder(Relocate->getNextNode());
1648     Value *CastedRelocatedValue =
1649       Builder.CreateBitCast(Relocate,
1650                             cast<AllocaInst>(Alloca)->getAllocatedType(),
1651                             suffixed_name_or(Relocate, ".casted", ""));
1652
1653     StoreInst *Store = new StoreInst(CastedRelocatedValue, Alloca);
1654     Store->insertAfter(cast<Instruction>(CastedRelocatedValue));
1655
1656 #ifndef NDEBUG
1657     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1658 #endif
1659   }
1660 }
1661
1662 // Helper function for the "relocationViaAlloca". Similar to the
1663 // "insertRelocationStores" but works for rematerialized values.
1664 static void insertRematerializationStores(
1665     const RematerializedValueMapTy &RematerializedValues,
1666     DenseMap<Value *, Value *> &AllocaMap,
1667     DenseSet<Value *> &VisitedLiveValues) {
1668   for (auto RematerializedValuePair: RematerializedValues) {
1669     Instruction *RematerializedValue = RematerializedValuePair.first;
1670     Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1671
1672     assert(AllocaMap.count(OriginalValue) &&
1673            "Can not find alloca for rematerialized value");
1674     Value *Alloca = AllocaMap[OriginalValue];
1675
1676     StoreInst *Store = new StoreInst(RematerializedValue, Alloca);
1677     Store->insertAfter(RematerializedValue);
1678
1679 #ifndef NDEBUG
1680     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1681 #endif
1682   }
1683 }
1684
1685 /// Do all the relocation update via allocas and mem2reg
1686 static void relocationViaAlloca(
1687     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<Value *> Live,
1688     ArrayRef<PartiallyConstructedSafepointRecord> Records) {
1689 #ifndef NDEBUG
1690   // record initial number of (static) allocas; we'll check we have the same
1691   // number when we get done.
1692   int InitialAllocaNum = 0;
1693   for (Instruction &I : F.getEntryBlock())
1694     if (isa<AllocaInst>(I))
1695       InitialAllocaNum++;
1696 #endif
1697
1698   // TODO-PERF: change data structures, reserve
1699   DenseMap<Value *, Value *> AllocaMap;
1700   SmallVector<AllocaInst *, 200> PromotableAllocas;
1701   // Used later to chack that we have enough allocas to store all values
1702   std::size_t NumRematerializedValues = 0;
1703   PromotableAllocas.reserve(Live.size());
1704
1705   // Emit alloca for "LiveValue" and record it in "allocaMap" and
1706   // "PromotableAllocas"
1707   const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
1708   auto emitAllocaFor = [&](Value *LiveValue) {
1709     AllocaInst *Alloca = new AllocaInst(LiveValue->getType(),
1710                                         DL.getAllocaAddrSpace(), "",
1711                                         F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1712     AllocaMap[LiveValue] = Alloca;
1713     PromotableAllocas.push_back(Alloca);
1714   };
1715
1716   // Emit alloca for each live gc pointer
1717   for (Value *V : Live)
1718     emitAllocaFor(V);
1719
1720   // Emit allocas for rematerialized values
1721   for (const auto &Info : Records)
1722     for (auto RematerializedValuePair : Info.RematerializedValues) {
1723       Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1724       if (AllocaMap.count(OriginalValue) != 0)
1725         continue;
1726
1727       emitAllocaFor(OriginalValue);
1728       ++NumRematerializedValues;
1729     }
1730
1731   // The next two loops are part of the same conceptual operation.  We need to
1732   // insert a store to the alloca after the original def and at each
1733   // redefinition.  We need to insert a load before each use.  These are split
1734   // into distinct loops for performance reasons.
1735
1736   // Update gc pointer after each statepoint: either store a relocated value or
1737   // null (if no relocated value was found for this gc pointer and it is not a
1738   // gc_result).  This must happen before we update the statepoint with load of
1739   // alloca otherwise we lose the link between statepoint and old def.
1740   for (const auto &Info : Records) {
1741     Value *Statepoint = Info.StatepointToken;
1742
1743     // This will be used for consistency check
1744     DenseSet<Value *> VisitedLiveValues;
1745
1746     // Insert stores for normal statepoint gc relocates
1747     insertRelocationStores(Statepoint->users(), AllocaMap, VisitedLiveValues);
1748
1749     // In case if it was invoke statepoint
1750     // we will insert stores for exceptional path gc relocates.
1751     if (isa<InvokeInst>(Statepoint)) {
1752       insertRelocationStores(Info.UnwindToken->users(), AllocaMap,
1753                              VisitedLiveValues);
1754     }
1755
1756     // Do similar thing with rematerialized values
1757     insertRematerializationStores(Info.RematerializedValues, AllocaMap,
1758                                   VisitedLiveValues);
1759
1760     if (ClobberNonLive) {
1761       // As a debugging aid, pretend that an unrelocated pointer becomes null at
1762       // the gc.statepoint.  This will turn some subtle GC problems into
1763       // slightly easier to debug SEGVs.  Note that on large IR files with
1764       // lots of gc.statepoints this is extremely costly both memory and time
1765       // wise.
1766       SmallVector<AllocaInst *, 64> ToClobber;
1767       for (auto Pair : AllocaMap) {
1768         Value *Def = Pair.first;
1769         AllocaInst *Alloca = cast<AllocaInst>(Pair.second);
1770
1771         // This value was relocated
1772         if (VisitedLiveValues.count(Def)) {
1773           continue;
1774         }
1775         ToClobber.push_back(Alloca);
1776       }
1777
1778       auto InsertClobbersAt = [&](Instruction *IP) {
1779         for (auto *AI : ToClobber) {
1780           auto PT = cast<PointerType>(AI->getAllocatedType());
1781           Constant *CPN = ConstantPointerNull::get(PT);
1782           StoreInst *Store = new StoreInst(CPN, AI);
1783           Store->insertBefore(IP);
1784         }
1785       };
1786
1787       // Insert the clobbering stores.  These may get intermixed with the
1788       // gc.results and gc.relocates, but that's fine.
1789       if (auto II = dyn_cast<InvokeInst>(Statepoint)) {
1790         InsertClobbersAt(&*II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1791         InsertClobbersAt(&*II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1792       } else {
1793         InsertClobbersAt(cast<Instruction>(Statepoint)->getNextNode());
1794       }
1795     }
1796   }
1797
1798   // Update use with load allocas and add store for gc_relocated.
1799   for (auto Pair : AllocaMap) {
1800     Value *Def = Pair.first;
1801     Value *Alloca = Pair.second;
1802
1803     // We pre-record the uses of allocas so that we dont have to worry about
1804     // later update that changes the user information..
1805
1806     SmallVector<Instruction *, 20> Uses;
1807     // PERF: trade a linear scan for repeated reallocation
1808     Uses.reserve(std::distance(Def->user_begin(), Def->user_end()));
1809     for (User *U : Def->users()) {
1810       if (!isa<ConstantExpr>(U)) {
1811         // If the def has a ConstantExpr use, then the def is either a
1812         // ConstantExpr use itself or null.  In either case
1813         // (recursively in the first, directly in the second), the oop
1814         // it is ultimately dependent on is null and this particular
1815         // use does not need to be fixed up.
1816         Uses.push_back(cast<Instruction>(U));
1817       }
1818     }
1819
1820     std::sort(Uses.begin(), Uses.end());
1821     auto Last = std::unique(Uses.begin(), Uses.end());
1822     Uses.erase(Last, Uses.end());
1823
1824     for (Instruction *Use : Uses) {
1825       if (isa<PHINode>(Use)) {
1826         PHINode *Phi = cast<PHINode>(Use);
1827         for (unsigned i = 0; i < Phi->getNumIncomingValues(); i++) {
1828           if (Def == Phi->getIncomingValue(i)) {
1829             LoadInst *Load = new LoadInst(
1830                 Alloca, "", Phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1831             Phi->setIncomingValue(i, Load);
1832           }
1833         }
1834       } else {
1835         LoadInst *Load = new LoadInst(Alloca, "", Use);
1836         Use->replaceUsesOfWith(Def, Load);
1837       }
1838     }
1839
1840     // Emit store for the initial gc value.  Store must be inserted after load,
1841     // otherwise store will be in alloca's use list and an extra load will be
1842     // inserted before it.
1843     StoreInst *Store = new StoreInst(Def, Alloca);
1844     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Def)) {
1845       if (InvokeInst *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst)) {
1846         // InvokeInst is a TerminatorInst so the store need to be inserted
1847         // into its normal destination block.
1848         BasicBlock *NormalDest = Invoke->getNormalDest();
1849         Store->insertBefore(NormalDest->getFirstNonPHI());
1850       } else {
1851         assert(!Inst->isTerminator() &&
1852                "The only TerminatorInst that can produce a value is "
1853                "InvokeInst which is handled above.");
1854         Store->insertAfter(Inst);
1855       }
1856     } else {
1857       assert(isa<Argument>(Def));
1858       Store->insertAfter(cast<Instruction>(Alloca));
1859     }
1860   }
1861
1862   assert(PromotableAllocas.size() == Live.size() + NumRematerializedValues &&
1863          "we must have the same allocas with lives");
1864   if (!PromotableAllocas.empty()) {
1865     // Apply mem2reg to promote alloca to SSA
1866     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, DT);
1867   }
1868
1869 #ifndef NDEBUG
1870   for (auto &I : F.getEntryBlock())
1871     if (isa<AllocaInst>(I))
1872       InitialAllocaNum--;
1873   assert(InitialAllocaNum == 0 && "We must not introduce any extra allocas");
1874 #endif
1875 }
1876
1877 /// Implement a unique function which doesn't require we sort the input
1878 /// vector.  Doing so has the effect of changing the output of a couple of
1879 /// tests in ways which make them less useful in testing fused safepoints.
1880 template <typename T> static void unique_unsorted(SmallVectorImpl<T> &Vec) {
1881   SmallSet<T, 8> Seen;
1882   Vec.erase(remove_if(Vec, [&](const T &V) { return !Seen.insert(V).second; }),
1883             Vec.end());
1884 }
1885
1886 /// Insert holders so that each Value is obviously live through the entire
1887 /// lifetime of the call.
1888 static void insertUseHolderAfter(CallSite &CS, const ArrayRef<Value *> Values,
1889                                  SmallVectorImpl<CallInst *> &Holders) {
1890   if (Values.empty())
1891     // No values to hold live, might as well not insert the empty holder
1892     return;
1893
1894   Module *M = CS.getInstruction()->getModule();
1895   // Use a dummy vararg function to actually hold the values live
1896   Function *Func = cast<Function>(M->getOrInsertFunction(
1897       "__tmp_use", FunctionType::get(Type::getVoidTy(M->getContext()), true)));
1898   if (CS.isCall()) {
1899     // For call safepoints insert dummy calls right after safepoint
1900     Holders.push_back(CallInst::Create(Func, Values, "",
1901                                        &*++CS.getInstruction()->getIterator()));
1902     return;
1903   }
1904   // For invoke safepooints insert dummy calls both in normal and
1905   // exceptional destination blocks
1906   auto *II = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1907   Holders.push_back(CallInst::Create(
1908       Func, Values, "", &*II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt()));
1909   Holders.push_back(CallInst::Create(
1910       Func, Values, "", &*II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt()));
1911 }
1912
1913 static void findLiveReferences(
1914     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1915     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1916   GCPtrLivenessData OriginalLivenessData;
1917   computeLiveInValues(DT, F, OriginalLivenessData);
1918   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1919     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1920     analyzeParsePointLiveness(DT, OriginalLivenessData, toUpdate[i], info);
1921   }
1922 }
1923
1924 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". It walks use chain
1925 // starting from the "CurrentValue" until it reaches the root of the chain, i.e.
1926 // the base or a value it cannot process. Only "simple" values are processed
1927 // (currently it is GEP's and casts). The returned root is  examined by the
1928 // callers of findRematerializableChainToBasePointer.  Fills "ChainToBase" array
1929 // with all visited values.
1930 static Value* findRematerializableChainToBasePointer(
1931   SmallVectorImpl<Instruction*> &ChainToBase,
1932   Value *CurrentValue) {
1933   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurrentValue)) {
1934     ChainToBase.push_back(GEP);
1935     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
1936                                                   GEP->getPointerOperand());
1937   }
1938
1939   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurrentValue)) {
1940     if (!CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()))
1941       return CI;
1942
1943     ChainToBase.push_back(CI);
1944     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
1945                                                   CI->getOperand(0));
1946   }
1947
1948   // We have reached the root of the chain, which is either equal to the base or
1949   // is the first unsupported value along the use chain.
1950   return CurrentValue;
1951 }
1952
1953 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". Compute cost of the use
1954 // chain we are going to rematerialize.
1955 static unsigned
1956 chainToBasePointerCost(SmallVectorImpl<Instruction*> &Chain,
1957                        TargetTransformInfo &TTI) {
1958   unsigned Cost = 0;
1959
1960   for (Instruction *Instr : Chain) {
1961     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Instr)) {
1962       assert(CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()) &&
1963              "non noop cast is found during rematerialization");
1964
1965       Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
1966       Cost += TTI.getCastInstrCost(CI->getOpcode(), CI->getType(), SrcTy, CI);
1967
1968     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Instr)) {
1969       // Cost of the address calculation
1970       Type *ValTy = GEP->getSourceElementType();
1971       Cost += TTI.getAddressComputationCost(ValTy);
1972
1973       // And cost of the GEP itself
1974       // TODO: Use TTI->getGEPCost here (it exists, but appears to be not
1975       //       allowed for the external usage)
1976       if (!GEP->hasAllConstantIndices())
1977         Cost += 2;
1978
1979     } else {
1980       llvm_unreachable("unsupported instruciton type during rematerialization");
1981     }
1982   }
1983
1984   return Cost;
1985 }
1986
1987 static bool AreEquivalentPhiNodes(PHINode &OrigRootPhi, PHINode &AlternateRootPhi) {
1988   unsigned PhiNum = OrigRootPhi.getNumIncomingValues();
1989   if (PhiNum != AlternateRootPhi.getNumIncomingValues() ||
1990       OrigRootPhi.getParent() != AlternateRootPhi.getParent())
1991     return false;
1992   // Map of incoming values and their corresponding basic blocks of
1993   // OrigRootPhi.
1994   SmallDenseMap<Value *, BasicBlock *, 8> CurrentIncomingValues;
1995   for (unsigned i = 0; i < PhiNum; i++)
1996     CurrentIncomingValues[OrigRootPhi.getIncomingValue(i)] =
1997         OrigRootPhi.getIncomingBlock(i);
1998
1999   // Both current and base PHIs should have same incoming values and
2000   // the same basic blocks corresponding to the incoming values.
2001   for (unsigned i = 0; i < PhiNum; i++) {
2002     auto CIVI =
2003         CurrentIncomingValues.find(AlternateRootPhi.getIncomingValue(i));
2004     if (CIVI == CurrentIncomingValues.end())
2005       return false;
2006     BasicBlock *CurrentIncomingBB = CIVI->second;
2007     if (CurrentIncomingBB != AlternateRootPhi.getIncomingBlock(i))
2008       return false;
2009   }
2010   return true;
2011 }
2012
2013 // From the statepoint live set pick values that are cheaper to recompute then
2014 // to relocate. Remove this values from the live set, rematerialize them after
2015 // statepoint and record them in "Info" structure. Note that similar to
2016 // relocated values we don't do any user adjustments here.
2017 static void rematerializeLiveValues(CallSite CS,
2018                                     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info,
2019                                     TargetTransformInfo &TTI) {
2020   const unsigned int ChainLengthThreshold = 10;
2021
2022   // Record values we are going to delete from this statepoint live set.
2023   // We can not di this in following loop due to iterator invalidation.
2024   SmallVector<Value *, 32> LiveValuesToBeDeleted;
2025
2026   for (Value *LiveValue: Info.LiveSet) {
2027     // For each live pointer find it's defining chain
2028     SmallVector<Instruction *, 3> ChainToBase;
2029     assert(Info.PointerToBase.count(LiveValue));
2030     Value *RootOfChain =
2031       findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
2032                                              LiveValue);
2033
2034     // Nothing to do, or chain is too long
2035     if ( ChainToBase.size() == 0 ||
2036         ChainToBase.size() > ChainLengthThreshold)
2037       continue;
2038
2039     // Handle the scenario where the RootOfChain is not equal to the
2040     // Base Value, but they are essentially the same phi values.
2041     if (RootOfChain != Info.PointerToBase[LiveValue]) {
2042       PHINode *OrigRootPhi = dyn_cast<PHINode>(RootOfChain);
2043       PHINode *AlternateRootPhi = dyn_cast<PHINode>(Info.PointerToBase[LiveValue]);
2044       if (!OrigRootPhi || !AlternateRootPhi)
2045         continue;
2046       // PHI nodes that have the same incoming values, and belonging to the same
2047       // basic blocks are essentially the same SSA value.  When the original phi
2048       // has incoming values with different base pointers, the original phi is
2049       // marked as conflict, and an additional `AlternateRootPhi` with the same
2050       // incoming values get generated by the findBasePointer function. We need
2051       // to identify the newly generated AlternateRootPhi (.base version of phi)
2052       // and RootOfChain (the original phi node itself) are the same, so that we
2053       // can rematerialize the gep and casts. This is a workaround for the
2054       // deficiency in the findBasePointer algorithm.
2055       if (!AreEquivalentPhiNodes(*OrigRootPhi, *AlternateRootPhi))
2056         continue;
2057       // Now that the phi nodes are proved to be the same, assert that
2058       // findBasePointer's newly generated AlternateRootPhi is present in the
2059       // liveset of the call.
2060       assert(Info.LiveSet.count(AlternateRootPhi));
2061     }
2062     // Compute cost of this chain
2063     unsigned Cost = chainToBasePointerCost(ChainToBase, TTI);
2064     // TODO: We can also account for cases when we will be able to remove some
2065     //       of the rematerialized values by later optimization passes. I.e if
2066     //       we rematerialized several intersecting chains. Or if original values
2067     //       don't have any uses besides this statepoint.
2068
2069     // For invokes we need to rematerialize each chain twice - for normal and
2070     // for unwind basic blocks. Model this by multiplying cost by two.
2071     if (CS.isInvoke()) {
2072       Cost *= 2;
2073     }
2074     // If it's too expensive - skip it
2075     if (Cost >= RematerializationThreshold)
2076       continue;
2077
2078     // Remove value from the live set
2079     LiveValuesToBeDeleted.push_back(LiveValue);
2080
2081     // Clone instructions and record them inside "Info" structure
2082
2083     // Walk backwards to visit top-most instructions first
2084     std::reverse(ChainToBase.begin(), ChainToBase.end());
2085
2086     // Utility function which clones all instructions from "ChainToBase"
2087     // and inserts them before "InsertBefore". Returns rematerialized value
2088     // which should be used after statepoint.
2089     auto rematerializeChain = [&ChainToBase](
2090         Instruction *InsertBefore, Value *RootOfChain, Value *AlternateLiveBase) {
2091       Instruction *LastClonedValue = nullptr;
2092       Instruction *LastValue = nullptr;
2093       for (Instruction *Instr: ChainToBase) {
2094         // Only GEP's and casts are supported as we need to be careful to not
2095         // introduce any new uses of pointers not in the liveset.
2096         // Note that it's fine to introduce new uses of pointers which were
2097         // otherwise not used after this statepoint.
2098         assert(isa<GetElementPtrInst>(Instr) || isa<CastInst>(Instr));
2099
2100         Instruction *ClonedValue = Instr->clone();
2101         ClonedValue->insertBefore(InsertBefore);
2102         ClonedValue->setName(Instr->getName() + ".remat");
2103
2104         // If it is not first instruction in the chain then it uses previously
2105         // cloned value. We should update it to use cloned value.
2106         if (LastClonedValue) {
2107           assert(LastValue);
2108           ClonedValue->replaceUsesOfWith(LastValue, LastClonedValue);
2109 #ifndef NDEBUG
2110           for (auto OpValue : ClonedValue->operand_values()) {
2111             // Assert that cloned instruction does not use any instructions from
2112             // this chain other than LastClonedValue
2113             assert(!is_contained(ChainToBase, OpValue) &&
2114                    "incorrect use in rematerialization chain");
2115             // Assert that the cloned instruction does not use the RootOfChain
2116             // or the AlternateLiveBase.
2117             assert(OpValue != RootOfChain && OpValue != AlternateLiveBase);
2118           }
2119 #endif
2120         } else {
2121           // For the first instruction, replace the use of unrelocated base i.e.
2122           // RootOfChain/OrigRootPhi, with the corresponding PHI present in the
2123           // live set. They have been proved to be the same PHI nodes.  Note
2124           // that the *only* use of the RootOfChain in the ChainToBase list is
2125           // the first Value in the list.
2126           if (RootOfChain != AlternateLiveBase)
2127             ClonedValue->replaceUsesOfWith(RootOfChain, AlternateLiveBase);
2128         }
2129
2130         LastClonedValue = ClonedValue;
2131         LastValue = Instr;
2132       }
2133       assert(LastClonedValue);
2134       return LastClonedValue;
2135     };
2136
2137     // Different cases for calls and invokes. For invokes we need to clone
2138     // instructions both on normal and unwind path.
2139     if (CS.isCall()) {
2140       Instruction *InsertBefore = CS.getInstruction()->getNextNode();
2141       assert(InsertBefore);
2142       Instruction *RematerializedValue = rematerializeChain(
2143           InsertBefore, RootOfChain, Info.PointerToBase[LiveValue]);
2144       Info.RematerializedValues[RematerializedValue] = LiveValue;
2145     } else {
2146       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2147
2148       Instruction *NormalInsertBefore =
2149           &*Invoke->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
2150       Instruction *UnwindInsertBefore =
2151           &*Invoke->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt();
2152
2153       Instruction *NormalRematerializedValue = rematerializeChain(
2154           NormalInsertBefore, RootOfChain, Info.PointerToBase[LiveValue]);
2155       Instruction *UnwindRematerializedValue = rematerializeChain(
2156           UnwindInsertBefore, RootOfChain, Info.PointerToBase[LiveValue]);
2157
2158       Info.RematerializedValues[NormalRematerializedValue] = LiveValue;
2159       Info.RematerializedValues[UnwindRematerializedValue] = LiveValue;
2160     }
2161   }
2162
2163   // Remove rematerializaed values from the live set
2164   for (auto LiveValue: LiveValuesToBeDeleted) {
2165     Info.LiveSet.remove(LiveValue);
2166   }
2167 }
2168
2169 static bool insertParsePoints(Function &F, DominatorTree &DT,
2170                               TargetTransformInfo &TTI,
2171                               SmallVectorImpl<CallSite> &ToUpdate) {
2172 #ifndef NDEBUG
2173   // sanity check the input
2174   std::set<CallSite> Uniqued;
2175   Uniqued.insert(ToUpdate.begin(), ToUpdate.end());
2176   assert(Uniqued.size() == ToUpdate.size() && "no duplicates please!");
2177
2178   for (CallSite CS : ToUpdate)
2179     assert(CS.getInstruction()->getFunction() == &F);
2180 #endif
2181
2182   // When inserting gc.relocates for invokes, we need to be able to insert at
2183   // the top of the successor blocks.  See the comment on
2184   // normalForInvokeSafepoint on exactly what is needed.  Note that this step
2185   // may restructure the CFG.
2186   for (CallSite CS : ToUpdate) {
2187     if (!CS.isInvoke())
2188       continue;
2189     auto *II = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2190     normalizeForInvokeSafepoint(II->getNormalDest(), II->getParent(), DT);
2191     normalizeForInvokeSafepoint(II->getUnwindDest(), II->getParent(), DT);
2192   }
2193
2194   // A list of dummy calls added to the IR to keep various values obviously
2195   // live in the IR.  We'll remove all of these when done.
2196   SmallVector<CallInst *, 64> Holders;
2197
2198   // Insert a dummy call with all of the deopt operands we'll need for the
2199   // actual safepoint insertion as arguments.  This ensures reference operands
2200   // in the deopt argument list are considered live through the safepoint (and
2201   // thus makes sure they get relocated.)
2202   for (CallSite CS : ToUpdate) {
2203     SmallVector<Value *, 64> DeoptValues;
2204
2205     for (Value *Arg : GetDeoptBundleOperands(CS)) {
2206       assert(!isUnhandledGCPointerType(Arg->getType()) &&
2207              "support for FCA unimplemented");
2208       if (isHandledGCPointerType(Arg->getType()))
2209         DeoptValues.push_back(Arg);
2210     }
2211
2212     insertUseHolderAfter(CS, DeoptValues, Holders);
2213   }
2214
2215   SmallVector<PartiallyConstructedSafepointRecord, 64> Records(ToUpdate.size());
2216
2217   // A) Identify all gc pointers which are statically live at the given call
2218   // site.
2219   findLiveReferences(F, DT, ToUpdate, Records);
2220
2221   // B) Find the base pointers for each live pointer
2222   /* scope for caching */ {
2223     // Cache the 'defining value' relation used in the computation and
2224     // insertion of base phis and selects.  This ensures that we don't insert
2225     // large numbers of duplicate base_phis.
2226     DefiningValueMapTy DVCache;
2227
2228     for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
2229       PartiallyConstructedSafepointRecord &info = Records[i];
2230       findBasePointers(DT, DVCache, ToUpdate[i], info);
2231     }
2232   } // end of cache scope
2233
2234   // The base phi insertion logic (for any safepoint) may have inserted new
2235   // instructions which are now live at some safepoint.  The simplest such
2236   // example is:
2237   // loop:
2238   //   phi a  <-- will be a new base_phi here
2239   //   safepoint 1 <-- that needs to be live here
2240   //   gep a + 1
2241   //   safepoint 2
2242   //   br loop
2243   // We insert some dummy calls after each safepoint to definitely hold live
2244   // the base pointers which were identified for that safepoint.  We'll then
2245   // ask liveness for _every_ base inserted to see what is now live.  Then we
2246   // remove the dummy calls.
2247   Holders.reserve(Holders.size() + Records.size());
2248   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
2249     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
2250
2251     SmallVector<Value *, 128> Bases;
2252     for (auto Pair : Info.PointerToBase)
2253       Bases.push_back(Pair.second);
2254
2255     insertUseHolderAfter(ToUpdate[i], Bases, Holders);
2256   }
2257
2258   // By selecting base pointers, we've effectively inserted new uses. Thus, we
2259   // need to rerun liveness.  We may *also* have inserted new defs, but that's
2260   // not the key issue.
2261   recomputeLiveInValues(F, DT, ToUpdate, Records);
2262
2263   if (PrintBasePointers) {
2264     for (auto &Info : Records) {
2265       errs() << "Base Pairs: (w/Relocation)\n";
2266       for (auto Pair : Info.PointerToBase) {
2267         errs() << " derived ";
2268         Pair.first->printAsOperand(errs(), false);
2269         errs() << " base ";
2270         Pair.second->printAsOperand(errs(), false);
2271         errs() << "\n";
2272       }
2273     }
2274   }
2275
2276   // It is possible that non-constant live variables have a constant base.  For
2277   // example, a GEP with a variable offset from a global.  In this case we can
2278   // remove it from the liveset.  We already don't add constants to the liveset
2279   // because we assume they won't move at runtime and the GC doesn't need to be
2280   // informed about them.  The same reasoning applies if the base is constant.
2281   // Note that the relocation placement code relies on this filtering for
2282   // correctness as it expects the base to be in the liveset, which isn't true
2283   // if the base is constant.
2284   for (auto &Info : Records)
2285     for (auto &BasePair : Info.PointerToBase)
2286       if (isa<Constant>(BasePair.second))
2287         Info.LiveSet.remove(BasePair.first);
2288
2289   for (CallInst *CI : Holders)
2290     CI->eraseFromParent();
2291
2292   Holders.clear();
2293
2294   // In order to reduce live set of statepoint we might choose to rematerialize
2295   // some values instead of relocating them. This is purely an optimization and
2296   // does not influence correctness.
2297   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++)
2298     rematerializeLiveValues(ToUpdate[i], Records[i], TTI);
2299
2300   // We need this to safely RAUW and delete call or invoke return values that
2301   // may themselves be live over a statepoint.  For details, please see usage in
2302   // makeStatepointExplicitImpl.
2303   std::vector<DeferredReplacement> Replacements;
2304
2305   // Now run through and replace the existing statepoints with new ones with
2306   // the live variables listed.  We do not yet update uses of the values being
2307   // relocated. We have references to live variables that need to
2308   // survive to the last iteration of this loop.  (By construction, the
2309   // previous statepoint can not be a live variable, thus we can and remove
2310   // the old statepoint calls as we go.)
2311   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++)
2312     makeStatepointExplicit(DT, ToUpdate[i], Records[i], Replacements);
2313
2314   ToUpdate.clear(); // prevent accident use of invalid CallSites
2315
2316   for (auto &PR : Replacements)
2317     PR.doReplacement();
2318
2319   Replacements.clear();
2320
2321   for (auto &Info : Records) {
2322     // These live sets may contain state Value pointers, since we replaced calls
2323     // with operand bundles with calls wrapped in gc.statepoint, and some of
2324     // those calls may have been def'ing live gc pointers.  Clear these out to
2325     // avoid accidentally using them.
2326     //
2327     // TODO: We should create a separate data structure that does not contain
2328     // these live sets, and migrate to using that data structure from this point
2329     // onward.
2330     Info.LiveSet.clear();
2331     Info.PointerToBase.clear();
2332   }
2333
2334   // Do all the fixups of the original live variables to their relocated selves
2335   SmallVector<Value *, 128> Live;
2336   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
2337     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
2338
2339     // We can't simply save the live set from the original insertion.  One of
2340     // the live values might be the result of a call which needs a safepoint.
2341     // That Value* no longer exists and we need to use the new gc_result.
2342     // Thankfully, the live set is embedded in the statepoint (and updated), so
2343     // we just grab that.
2344     Statepoint Statepoint(Info.StatepointToken);
2345     Live.insert(Live.end(), Statepoint.gc_args_begin(),
2346                 Statepoint.gc_args_end());
2347 #ifndef NDEBUG
2348     // Do some basic sanity checks on our liveness results before performing
2349     // relocation.  Relocation can and will turn mistakes in liveness results
2350     // into non-sensical code which is must harder to debug.
2351     // TODO: It would be nice to test consistency as well
2352     assert(DT.isReachableFromEntry(Info.StatepointToken->getParent()) &&
2353            "statepoint must be reachable or liveness is meaningless");
2354     for (Value *V : Statepoint.gc_args()) {
2355       if (!isa<Instruction>(V))
2356         // Non-instruction values trivial dominate all possible uses
2357         continue;
2358       auto *LiveInst = cast<Instruction>(V);
2359       assert(DT.isReachableFromEntry(LiveInst->getParent()) &&
2360              "unreachable values should never be live");
2361       assert(DT.dominates(LiveInst, Info.StatepointToken) &&
2362              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2363     }
2364 #endif
2365   }
2366   unique_unsorted(Live);
2367
2368 #ifndef NDEBUG
2369   // sanity check
2370   for (auto *Ptr : Live)
2371     assert(isHandledGCPointerType(Ptr->getType()) &&
2372            "must be a gc pointer type");
2373 #endif
2374
2375   relocationViaAlloca(F, DT, Live, Records);
2376   return !Records.empty();
2377 }
2378
2379 // Handles both return values and arguments for Functions and CallSites.
2380 template <typename AttrHolder>
2381 static void RemoveNonValidAttrAtIndex(LLVMContext &Ctx, AttrHolder &AH,
2382                                       unsigned Index) {
2383   AttrBuilder R;
2384   if (AH.getDereferenceableBytes(Index))
2385     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::Dereferenceable,
2386                                   AH.getDereferenceableBytes(Index)));
2387   if (AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index))
2388     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::DereferenceableOrNull,
2389                                   AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index)));
2390   if (AH.getAttributes().hasAttribute(Index, Attribute::NoAlias))
2391     R.addAttribute(Attribute::NoAlias);
2392
2393   if (!R.empty())
2394     AH.setAttributes(AH.getAttributes().removeAttributes(Ctx, Index, R));
2395 }
2396
2397 static void stripNonValidAttributesFromPrototype(Function &F) {
2398   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2399
2400   for (Argument &A : F.args())
2401     if (isa<PointerType>(A.getType()))
2402       RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, F,
2403                                 A.getArgNo() + AttributeList::FirstArgIndex);
2404
2405   if (isa<PointerType>(F.getReturnType()))
2406     RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, F, AttributeList::ReturnIndex);
2407 }
2408
2409 /// Certain metadata on instructions are invalid after running RS4GC.
2410 /// Optimizations that run after RS4GC can incorrectly use this metadata to
2411 /// optimize functions. We drop such metadata on the instruction.
2412 static void stripInvalidMetadataFromInstruction(Instruction &I) {
2413   if (!isa<LoadInst>(I) && !isa<StoreInst>(I))
2414     return;
2415   // These are the attributes that are still valid on loads and stores after
2416   // RS4GC.
2417   // The metadata implying dereferenceability and noalias are (conservatively)
2418   // dropped.  This is because semantically, after RewriteStatepointsForGC runs,
2419   // all calls to gc.statepoint "free" the entire heap. Also, gc.statepoint can
2420   // touch the entire heap including noalias objects. Note: The reasoning is
2421   // same as stripping the dereferenceability and noalias attributes that are
2422   // analogous to the metadata counterparts.
2423   // We also drop the invariant.load metadata on the load because that metadata
2424   // implies the address operand to the load points to memory that is never
2425   // changed once it became dereferenceable. This is no longer true after RS4GC.
2426   // Similar reasoning applies to invariant.group metadata, which applies to
2427   // loads within a group.
2428   unsigned ValidMetadataAfterRS4GC[] = {LLVMContext::MD_tbaa,
2429                          LLVMContext::MD_range,
2430                          LLVMContext::MD_alias_scope,
2431                          LLVMContext::MD_nontemporal,
2432                          LLVMContext::MD_nonnull,
2433                          LLVMContext::MD_align,
2434                          LLVMContext::MD_type};
2435
2436   // Drops all metadata on the instruction other than ValidMetadataAfterRS4GC.
2437   I.dropUnknownNonDebugMetadata(ValidMetadataAfterRS4GC);
2438 }
2439
2440 static void stripNonValidDataFromBody(Function &F) {
2441   if (F.empty())
2442     return;
2443
2444   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2445   MDBuilder Builder(Ctx);
2446
2447   // Set of invariantstart instructions that we need to remove.
2448   // Use this to avoid invalidating the instruction iterator.
2449   SmallVector<IntrinsicInst*, 12> InvariantStartInstructions;
2450
2451   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2452     // invariant.start on memory location implies that the referenced memory
2453     // location is constant and unchanging. This is no longer true after
2454     // RewriteStatepointsForGC runs because there can be calls to gc.statepoint
2455     // which frees the entire heap and the presence of invariant.start allows
2456     // the optimizer to sink the load of a memory location past a statepoint,
2457     // which is incorrect.
2458     if (auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I))
2459       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::invariant_start) {
2460         InvariantStartInstructions.push_back(II);
2461         continue;
2462       }
2463
2464     if (const MDNode *MD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
2465       assert(MD->getNumOperands() < 5 && "unrecognized metadata shape!");
2466       bool IsImmutableTBAA =
2467           MD->getNumOperands() == 4 &&
2468           mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(3))->getValue() == 1;
2469
2470       if (!IsImmutableTBAA)
2471         continue; // no work to do, MD_tbaa is already marked mutable
2472
2473       MDNode *Base = cast<MDNode>(MD->getOperand(0));
2474       MDNode *Access = cast<MDNode>(MD->getOperand(1));
2475       uint64_t Offset =
2476           mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(2))->getZExtValue();
2477
2478       MDNode *MutableTBAA =
2479           Builder.createTBAAStructTagNode(Base, Access, Offset);
2480       I.setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, MutableTBAA);
2481     }
2482
2483     stripInvalidMetadataFromInstruction(I);
2484
2485     if (CallSite CS = CallSite(&I)) {
2486       for (int i = 0, e = CS.arg_size(); i != e; i++)
2487         if (isa<PointerType>(CS.getArgument(i)->getType()))
2488           RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, CS, i + AttributeList::FirstArgIndex);
2489       if (isa<PointerType>(CS.getType()))
2490         RemoveNonValidAttrAtIndex(Ctx, CS, AttributeList::ReturnIndex);
2491     }
2492   }
2493
2494   // Delete the invariant.start instructions and RAUW undef.
2495   for (auto *II : InvariantStartInstructions) {
2496     II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
2497     II->eraseFromParent();
2498   }
2499 }
2500
2501 /// Returns true if this function should be rewritten by this pass.  The main
2502 /// point of this function is as an extension point for custom logic.
2503 static bool shouldRewriteStatepointsIn(Function &F) {
2504   // TODO: This should check the GCStrategy
2505   if (F.hasGC()) {
2506     const auto &FunctionGCName = F.getGC();
2507     const StringRef StatepointExampleName("statepoint-example");
2508     const StringRef CoreCLRName("coreclr");
2509     return (StatepointExampleName == FunctionGCName) ||
2510            (CoreCLRName == FunctionGCName);
2511   } else
2512     return false;
2513 }
2514
2515 static void stripNonValidData(Module &M) {
2516 #ifndef NDEBUG
2517   assert(llvm::any_of(M, shouldRewriteStatepointsIn) && "precondition!");
2518 #endif
2519
2520   for (Function &F : M)
2521     stripNonValidAttributesFromPrototype(F);
2522
2523   for (Function &F : M)
2524     stripNonValidDataFromBody(F);
2525 }
2526
2527 bool RewriteStatepointsForGC::runOnFunction(Function &F, DominatorTree &DT,
2528                                             TargetTransformInfo &TTI,
2529                                             const TargetLibraryInfo &TLI) {
2530   assert(!F.isDeclaration() && !F.empty() &&
2531          "need function body to rewrite statepoints in");
2532   assert(shouldRewriteStatepointsIn(F) && "mismatch in rewrite decision");
2533
2534   auto NeedsRewrite = [&TLI](Instruction &I) {
2535     if (ImmutableCallSite CS = ImmutableCallSite(&I))
2536       return !callsGCLeafFunction(CS, TLI) && !isStatepoint(CS);
2537     return false;
2538   };
2539
2540   // Gather all the statepoints which need rewritten.  Be careful to only
2541   // consider those in reachable code since we need to ask dominance queries
2542   // when rewriting.  We'll delete the unreachable ones in a moment.
2543   SmallVector<CallSite, 64> ParsePointNeeded;
2544   bool HasUnreachableStatepoint = false;
2545   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2546     // TODO: only the ones with the flag set!
2547     if (NeedsRewrite(I)) {
2548       if (DT.isReachableFromEntry(I.getParent()))
2549         ParsePointNeeded.push_back(CallSite(&I));
2550       else
2551         HasUnreachableStatepoint = true;
2552     }
2553   }
2554
2555   bool MadeChange = false;
2556
2557   // Delete any unreachable statepoints so that we don't have unrewritten
2558   // statepoints surviving this pass.  This makes testing easier and the
2559   // resulting IR less confusing to human readers.  Rather than be fancy, we
2560   // just reuse a utility function which removes the unreachable blocks.
2561   if (HasUnreachableStatepoint)
2562     MadeChange |= removeUnreachableBlocks(F);
2563
2564   // Return early if no work to do.
2565   if (ParsePointNeeded.empty())
2566     return MadeChange;
2567
2568   // As a prepass, go ahead and aggressively destroy single entry phi nodes.
2569   // These are created by LCSSA.  They have the effect of increasing the size
2570   // of liveness sets for no good reason.  It may be harder to do this post
2571   // insertion since relocations and base phis can confuse things.
2572   for (BasicBlock &BB : F)
2573     if (BB.getUniquePredecessor()) {
2574       MadeChange = true;
2575       FoldSingleEntryPHINodes(&BB);
2576     }
2577
2578   // Before we start introducing relocations, we want to tweak the IR a bit to
2579   // avoid unfortunate code generation effects.  The main example is that we 
2580   // want to try to make sure the comparison feeding a branch is after any
2581   // safepoints.  Otherwise, we end up with a comparison of pre-relocation
2582   // values feeding a branch after relocation.  This is semantically correct,
2583   // but results in extra register pressure since both the pre-relocation and
2584   // post-relocation copies must be available in registers.  For code without
2585   // relocations this is handled elsewhere, but teaching the scheduler to
2586   // reverse the transform we're about to do would be slightly complex.
2587   // Note: This may extend the live range of the inputs to the icmp and thus
2588   // increase the liveset of any statepoint we move over.  This is profitable
2589   // as long as all statepoints are in rare blocks.  If we had in-register
2590   // lowering for live values this would be a much safer transform.
2591   auto getConditionInst = [](TerminatorInst *TI) -> Instruction* {
2592     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
2593       if (BI->isConditional())
2594         return dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2595     // TODO: Extend this to handle switches
2596     return nullptr;
2597   };
2598   for (BasicBlock &BB : F) {
2599     TerminatorInst *TI = BB.getTerminator();
2600     if (auto *Cond = getConditionInst(TI))
2601       // TODO: Handle more than just ICmps here.  We should be able to move
2602       // most instructions without side effects or memory access.  
2603       if (isa<ICmpInst>(Cond) && Cond->hasOneUse()) {
2604         MadeChange = true;
2605         Cond->moveBefore(TI);
2606       }
2607   }
2608
2609   MadeChange |= insertParsePoints(F, DT, TTI, ParsePointNeeded);
2610   return MadeChange;
2611 }
2612
2613 // liveness computation via standard dataflow
2614 // -------------------------------------------------------------------
2615
2616 // TODO: Consider using bitvectors for liveness, the set of potentially
2617 // interesting values should be small and easy to pre-compute.
2618
2619 /// Compute the live-in set for the location rbegin starting from
2620 /// the live-out set of the basic block
2621 static void computeLiveInValues(BasicBlock::reverse_iterator Begin,
2622                                 BasicBlock::reverse_iterator End,
2623                                 SetVector<Value *> &LiveTmp) {
2624   for (auto &I : make_range(Begin, End)) {
2625     // KILL/Def - Remove this definition from LiveIn
2626     LiveTmp.remove(&I);
2627
2628     // Don't consider *uses* in PHI nodes, we handle their contribution to
2629     // predecessor blocks when we seed the LiveOut sets
2630     if (isa<PHINode>(I))
2631       continue;
2632
2633     // USE - Add to the LiveIn set for this instruction
2634     for (Value *V : I.operands()) {
2635       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2636              "support for FCA unimplemented");
2637       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V)) {
2638         // The choice to exclude all things constant here is slightly subtle.
2639         // There are two independent reasons:
2640         // - We assume that things which are constant (from LLVM's definition)
2641         // do not move at runtime.  For example, the address of a global
2642         // variable is fixed, even though it's contents may not be.
2643         // - Second, we can't disallow arbitrary inttoptr constants even
2644         // if the language frontend does.  Optimization passes are free to
2645         // locally exploit facts without respect to global reachability.  This
2646         // can create sections of code which are dynamically unreachable and
2647         // contain just about anything.  (see constants.ll in tests)
2648         LiveTmp.insert(V);
2649       }
2650     }
2651   }
2652 }
2653
2654 static void computeLiveOutSeed(BasicBlock *BB, SetVector<Value *> &LiveTmp) {
2655   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2656     for (auto &I : *Succ) {
2657       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
2658       if (!PN)
2659         break;
2660
2661       Value *V = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
2662       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2663              "support for FCA unimplemented");
2664       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V))
2665         LiveTmp.insert(V);
2666     }
2667   }
2668 }
2669
2670 static SetVector<Value *> computeKillSet(BasicBlock *BB) {
2671   SetVector<Value *> KillSet;
2672   for (Instruction &I : *BB)
2673     if (isHandledGCPointerType(I.getType()))
2674       KillSet.insert(&I);
2675   return KillSet;
2676 }
2677
2678 #ifndef NDEBUG
2679 /// Check that the items in 'Live' dominate 'TI'.  This is used as a basic
2680 /// sanity check for the liveness computation.
2681 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, SetVector<Value *> &Live,
2682                           TerminatorInst *TI, bool TermOkay = false) {
2683   for (Value *V : Live) {
2684     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2685       // The terminator can be a member of the LiveOut set.  LLVM's definition
2686       // of instruction dominance states that V does not dominate itself.  As
2687       // such, we need to special case this to allow it.
2688       if (TermOkay && TI == I)
2689         continue;
2690       assert(DT.dominates(I, TI) &&
2691              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2692     }
2693   }
2694 }
2695
2696 /// Check that all the liveness sets used during the computation of liveness
2697 /// obey basic SSA properties.  This is useful for finding cases where we miss
2698 /// a def.
2699 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, GCPtrLivenessData &Data,
2700                           BasicBlock &BB) {
2701   checkBasicSSA(DT, Data.LiveSet[&BB], BB.getTerminator());
2702   checkBasicSSA(DT, Data.LiveOut[&BB], BB.getTerminator(), true);
2703   checkBasicSSA(DT, Data.LiveIn[&BB], BB.getTerminator());
2704 }
2705 #endif
2706
2707 static void computeLiveInValues(DominatorTree &DT, Function &F,
2708                                 GCPtrLivenessData &Data) {
2709   SmallSetVector<BasicBlock *, 32> Worklist;
2710
2711   // Seed the liveness for each individual block
2712   for (BasicBlock &BB : F) {
2713     Data.KillSet[&BB] = computeKillSet(&BB);
2714     Data.LiveSet[&BB].clear();
2715     computeLiveInValues(BB.rbegin(), BB.rend(), Data.LiveSet[&BB]);
2716
2717 #ifndef NDEBUG
2718     for (Value *Kill : Data.KillSet[&BB])
2719       assert(!Data.LiveSet[&BB].count(Kill) && "live set contains kill");
2720 #endif
2721
2722     Data.LiveOut[&BB] = SetVector<Value *>();
2723     computeLiveOutSeed(&BB, Data.LiveOut[&BB]);
2724     Data.LiveIn[&BB] = Data.LiveSet[&BB];
2725     Data.LiveIn[&BB].set_union(Data.LiveOut[&BB]);
2726     Data.LiveIn[&BB].set_subtract(Data.KillSet[&BB]);
2727     if (!Data.LiveIn[&BB].empty())
2728       Worklist.insert(pred_begin(&BB), pred_end(&BB));
2729   }
2730
2731   // Propagate that liveness until stable
2732   while (!Worklist.empty()) {
2733     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
2734
2735     // Compute our new liveout set, then exit early if it hasn't changed despite
2736     // the contribution of our successor.
2737     SetVector<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2738     const auto OldLiveOutSize = LiveOut.size();
2739     for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2740       assert(Data.LiveIn.count(Succ));
2741       LiveOut.set_union(Data.LiveIn[Succ]);
2742     }
2743     // assert OutLiveOut is a subset of LiveOut
2744     if (OldLiveOutSize == LiveOut.size()) {
2745       // If the sets are the same size, then we didn't actually add anything
2746       // when unioning our successors LiveIn.  Thus, the LiveIn of this block
2747       // hasn't changed.
2748       continue;
2749     }
2750     Data.LiveOut[BB] = LiveOut;
2751
2752     // Apply the effects of this basic block
2753     SetVector<Value *> LiveTmp = LiveOut;
2754     LiveTmp.set_union(Data.LiveSet[BB]);
2755     LiveTmp.set_subtract(Data.KillSet[BB]);
2756
2757     assert(Data.LiveIn.count(BB));
2758     const SetVector<Value *> &OldLiveIn = Data.LiveIn[BB];
2759     // assert: OldLiveIn is a subset of LiveTmp
2760     if (OldLiveIn.size() != LiveTmp.size()) {
2761       Data.LiveIn[BB] = LiveTmp;
2762       Worklist.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2763     }
2764   } // while (!Worklist.empty())
2765
2766 #ifndef NDEBUG
2767   // Sanity check our output against SSA properties.  This helps catch any
2768   // missing kills during the above iteration.
2769   for (BasicBlock &BB : F)
2770     checkBasicSSA(DT, Data, BB);
2771 #endif
2772 }
2773
2774 static void findLiveSetAtInst(Instruction *Inst, GCPtrLivenessData &Data,
2775                               StatepointLiveSetTy &Out) {
2776   BasicBlock *BB = Inst->getParent();
2777
2778   // Note: The copy is intentional and required
2779   assert(Data.LiveOut.count(BB));
2780   SetVector<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2781
2782   // We want to handle the statepoint itself oddly.  It's
2783   // call result is not live (normal), nor are it's arguments
2784   // (unless they're used again later).  This adjustment is
2785   // specifically what we need to relocate
2786   computeLiveInValues(BB->rbegin(), ++Inst->getIterator().getReverse(),
2787                       LiveOut);
2788   LiveOut.remove(Inst);
2789   Out.insert(LiveOut.begin(), LiveOut.end());
2790 }
2791
2792 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
2793                                   CallSite CS,
2794                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &Info) {
2795   Instruction *Inst = CS.getInstruction();
2796   StatepointLiveSetTy Updated;
2797   findLiveSetAtInst(Inst, RevisedLivenessData, Updated);
2798
2799   // We may have base pointers which are now live that weren't before.  We need
2800   // to update the PointerToBase structure to reflect this.
2801   for (auto V : Updated)
2802     if (Info.PointerToBase.insert({V, V}).second) {
2803       assert(isKnownBaseResult(V) &&
2804              "Can't find base for unexpected live value!");
2805       continue;
2806     }
2807
2808 #ifndef NDEBUG
2809   for (auto V : Updated)
2810     assert(Info.PointerToBase.count(V) &&
2811            "Must be able to find base for live value!");
2812 #endif
2813
2814   // Remove any stale base mappings - this can happen since our liveness is
2815   // more precise then the one inherent in the base pointer analysis.
2816   DenseSet<Value *> ToErase;
2817   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2818     if (!Updated.count(KVPair.first))
2819       ToErase.insert(KVPair.first);
2820
2821   for (auto *V : ToErase)
2822     Info.PointerToBase.erase(V);
2823
2824 #ifndef NDEBUG
2825   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2826     assert(Updated.count(KVPair.first) && "record for non-live value");
2827 #endif
2828
2829   Info.LiveSet = Updated;
2830 }