]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/tools/clang/lib/Analysis/ThreadSafety.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / tools / clang / lib / Analysis / ThreadSafety.cpp
1 //===- ThreadSafety.cpp ---------------------------------------------------===//
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 // A intra-procedural analysis for thread safety (e.g. deadlocks and race
11 // conditions), based off of an annotation system.
12 //
13 // See http://clang.llvm.org/docs/ThreadSafetyAnalysis.html
14 // for more information.
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #include "clang/Analysis/Analyses/ThreadSafety.h"
19 #include "clang/AST/Attr.h"
20 #include "clang/AST/Decl.h"
21 #include "clang/AST/DeclCXX.h"
22 #include "clang/AST/DeclGroup.h"
23 #include "clang/AST/Expr.h"
24 #include "clang/AST/ExprCXX.h"
25 #include "clang/AST/OperationKinds.h"
26 #include "clang/AST/Stmt.h"
27 #include "clang/AST/StmtVisitor.h"
28 #include "clang/AST/Type.h"
29 #include "clang/Analysis/Analyses/PostOrderCFGView.h"
30 #include "clang/Analysis/Analyses/ThreadSafetyCommon.h"
31 #include "clang/Analysis/Analyses/ThreadSafetyTIL.h"
32 #include "clang/Analysis/Analyses/ThreadSafetyTraverse.h"
33 #include "clang/Analysis/Analyses/ThreadSafetyUtil.h"
34 #include "clang/Analysis/AnalysisDeclContext.h"
35 #include "clang/Analysis/CFG.h"
36 #include "clang/Basic/Builtins.h"
37 #include "clang/Basic/LLVM.h"
38 #include "clang/Basic/OperatorKinds.h"
39 #include "clang/Basic/SourceLocation.h"
40 #include "clang/Basic/Specifiers.h"
41 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
42 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
43 #include "llvm/ADT/ImmutableMap.h"
44 #include "llvm/ADT/Optional.h"
45 #include "llvm/ADT/PointerIntPair.h"
46 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
47 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
48 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
49 #include "llvm/Support/Allocator.h"
50 #include "llvm/Support/Casting.h"
51 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
52 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
53 #include <algorithm>
54 #include <cassert>
55 #include <functional>
56 #include <iterator>
57 #include <memory>
58 #include <string>
59 #include <type_traits>
60 #include <utility>
61 #include <vector>
62
63 using namespace clang;
64 using namespace threadSafety;
65
66 // Key method definition
67 ThreadSafetyHandler::~ThreadSafetyHandler() = default;
68
69 /// Issue a warning about an invalid lock expression
70 static void warnInvalidLock(ThreadSafetyHandler &Handler,
71                             const Expr *MutexExp, const NamedDecl *D,
72                             const Expr *DeclExp, StringRef Kind) {
73   SourceLocation Loc;
74   if (DeclExp)
75     Loc = DeclExp->getExprLoc();
76
77   // FIXME: add a note about the attribute location in MutexExp or D
78   if (Loc.isValid())
79     Handler.handleInvalidLockExp(Kind, Loc);
80 }
81
82 namespace {
83
84 /// A set of CapabilityExpr objects, which are compiled from thread safety
85 /// attributes on a function.
86 class CapExprSet : public SmallVector<CapabilityExpr, 4> {
87 public:
88   /// Push M onto list, but discard duplicates.
89   void push_back_nodup(const CapabilityExpr &CapE) {
90     iterator It = std::find_if(begin(), end(),
91                                [=](const CapabilityExpr &CapE2) {
92       return CapE.equals(CapE2);
93     });
94     if (It == end())
95       push_back(CapE);
96   }
97 };
98
99 class FactManager;
100 class FactSet;
101
102 /// This is a helper class that stores a fact that is known at a
103 /// particular point in program execution.  Currently, a fact is a capability,
104 /// along with additional information, such as where it was acquired, whether
105 /// it is exclusive or shared, etc.
106 ///
107 /// FIXME: this analysis does not currently support re-entrant locking.
108 class FactEntry : public CapabilityExpr {
109 private:
110   /// Exclusive or shared.
111   LockKind LKind;
112
113   /// Where it was acquired.
114   SourceLocation AcquireLoc;
115
116   /// True if the lock was asserted.
117   bool Asserted;
118
119   /// True if the lock was declared.
120   bool Declared;
121
122 public:
123   FactEntry(const CapabilityExpr &CE, LockKind LK, SourceLocation Loc,
124             bool Asrt, bool Declrd = false)
125       : CapabilityExpr(CE), LKind(LK), AcquireLoc(Loc), Asserted(Asrt),
126         Declared(Declrd) {}
127   virtual ~FactEntry() = default;
128
129   LockKind kind() const { return LKind;      }
130   SourceLocation loc() const { return AcquireLoc; }
131   bool asserted() const { return Asserted; }
132   bool declared() const { return Declared; }
133
134   void setDeclared(bool D) { Declared = D; }
135
136   virtual void
137   handleRemovalFromIntersection(const FactSet &FSet, FactManager &FactMan,
138                                 SourceLocation JoinLoc, LockErrorKind LEK,
139                                 ThreadSafetyHandler &Handler) const = 0;
140   virtual void handleLock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan,
141                           const FactEntry &entry, ThreadSafetyHandler &Handler,
142                           StringRef DiagKind) const = 0;
143   virtual void handleUnlock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan,
144                             const CapabilityExpr &Cp, SourceLocation UnlockLoc,
145                             bool FullyRemove, ThreadSafetyHandler &Handler,
146                             StringRef DiagKind) const = 0;
147
148   // Return true if LKind >= LK, where exclusive > shared
149   bool isAtLeast(LockKind LK) const {
150     return  (LKind == LK_Exclusive) || (LK == LK_Shared);
151   }
152 };
153
154 using FactID = unsigned short;
155
156 /// FactManager manages the memory for all facts that are created during
157 /// the analysis of a single routine.
158 class FactManager {
159 private:
160   std::vector<std::unique_ptr<const FactEntry>> Facts;
161
162 public:
163   FactID newFact(std::unique_ptr<FactEntry> Entry) {
164     Facts.push_back(std::move(Entry));
165     return static_cast<unsigned short>(Facts.size() - 1);
166   }
167
168   const FactEntry &operator[](FactID F) const { return *Facts[F]; }
169 };
170
171 /// A FactSet is the set of facts that are known to be true at a
172 /// particular program point.  FactSets must be small, because they are
173 /// frequently copied, and are thus implemented as a set of indices into a
174 /// table maintained by a FactManager.  A typical FactSet only holds 1 or 2
175 /// locks, so we can get away with doing a linear search for lookup.  Note
176 /// that a hashtable or map is inappropriate in this case, because lookups
177 /// may involve partial pattern matches, rather than exact matches.
178 class FactSet {
179 private:
180   using FactVec = SmallVector<FactID, 4>;
181
182   FactVec FactIDs;
183
184 public:
185   using iterator = FactVec::iterator;
186   using const_iterator = FactVec::const_iterator;
187
188   iterator begin() { return FactIDs.begin(); }
189   const_iterator begin() const { return FactIDs.begin(); }
190
191   iterator end() { return FactIDs.end(); }
192   const_iterator end() const { return FactIDs.end(); }
193
194   bool isEmpty() const { return FactIDs.size() == 0; }
195
196   // Return true if the set contains only negative facts
197   bool isEmpty(FactManager &FactMan) const {
198     for (const auto FID : *this) {
199       if (!FactMan[FID].negative())
200         return false;
201     }
202     return true;
203   }
204
205   void addLockByID(FactID ID) { FactIDs.push_back(ID); }
206
207   FactID addLock(FactManager &FM, std::unique_ptr<FactEntry> Entry) {
208     FactID F = FM.newFact(std::move(Entry));
209     FactIDs.push_back(F);
210     return F;
211   }
212
213   bool removeLock(FactManager& FM, const CapabilityExpr &CapE) {
214     unsigned n = FactIDs.size();
215     if (n == 0)
216       return false;
217
218     for (unsigned i = 0; i < n-1; ++i) {
219       if (FM[FactIDs[i]].matches(CapE)) {
220         FactIDs[i] = FactIDs[n-1];
221         FactIDs.pop_back();
222         return true;
223       }
224     }
225     if (FM[FactIDs[n-1]].matches(CapE)) {
226       FactIDs.pop_back();
227       return true;
228     }
229     return false;
230   }
231
232   iterator findLockIter(FactManager &FM, const CapabilityExpr &CapE) {
233     return std::find_if(begin(), end(), [&](FactID ID) {
234       return FM[ID].matches(CapE);
235     });
236   }
237
238   const FactEntry *findLock(FactManager &FM, const CapabilityExpr &CapE) const {
239     auto I = std::find_if(begin(), end(), [&](FactID ID) {
240       return FM[ID].matches(CapE);
241     });
242     return I != end() ? &FM[*I] : nullptr;
243   }
244
245   const FactEntry *findLockUniv(FactManager &FM,
246                                 const CapabilityExpr &CapE) const {
247     auto I = std::find_if(begin(), end(), [&](FactID ID) -> bool {
248       return FM[ID].matchesUniv(CapE);
249     });
250     return I != end() ? &FM[*I] : nullptr;
251   }
252
253   const FactEntry *findPartialMatch(FactManager &FM,
254                                     const CapabilityExpr &CapE) const {
255     auto I = std::find_if(begin(), end(), [&](FactID ID) -> bool {
256       return FM[ID].partiallyMatches(CapE);
257     });
258     return I != end() ? &FM[*I] : nullptr;
259   }
260
261   bool containsMutexDecl(FactManager &FM, const ValueDecl* Vd) const {
262     auto I = std::find_if(begin(), end(), [&](FactID ID) -> bool {
263       return FM[ID].valueDecl() == Vd;
264     });
265     return I != end();
266   }
267 };
268
269 class ThreadSafetyAnalyzer;
270
271 } // namespace
272
273 namespace clang {
274 namespace threadSafety {
275
276 class BeforeSet {
277 private:
278   using BeforeVect = SmallVector<const ValueDecl *, 4>;
279
280   struct BeforeInfo {
281     BeforeVect Vect;
282     int Visited = 0;
283
284     BeforeInfo() = default;
285     BeforeInfo(BeforeInfo &&) = default;
286   };
287
288   using BeforeMap =
289       llvm::DenseMap<const ValueDecl *, std::unique_ptr<BeforeInfo>>;
290   using CycleMap = llvm::DenseMap<const ValueDecl *, bool>;
291
292 public:
293   BeforeSet() = default;
294
295   BeforeInfo* insertAttrExprs(const ValueDecl* Vd,
296                               ThreadSafetyAnalyzer& Analyzer);
297
298   BeforeInfo *getBeforeInfoForDecl(const ValueDecl *Vd,
299                                    ThreadSafetyAnalyzer &Analyzer);
300
301   void checkBeforeAfter(const ValueDecl* Vd,
302                         const FactSet& FSet,
303                         ThreadSafetyAnalyzer& Analyzer,
304                         SourceLocation Loc, StringRef CapKind);
305
306 private:
307   BeforeMap BMap;
308   CycleMap CycMap;
309 };
310
311 } // namespace threadSafety
312 } // namespace clang
313
314 namespace {
315
316 class LocalVariableMap;
317
318 using LocalVarContext = llvm::ImmutableMap<const NamedDecl *, unsigned>;
319
320 /// A side (entry or exit) of a CFG node.
321 enum CFGBlockSide { CBS_Entry, CBS_Exit };
322
323 /// CFGBlockInfo is a struct which contains all the information that is
324 /// maintained for each block in the CFG.  See LocalVariableMap for more
325 /// information about the contexts.
326 struct CFGBlockInfo {
327   // Lockset held at entry to block
328   FactSet EntrySet;
329
330   // Lockset held at exit from block
331   FactSet ExitSet;
332
333   // Context held at entry to block
334   LocalVarContext EntryContext;
335
336   // Context held at exit from block
337   LocalVarContext ExitContext;
338
339   // Location of first statement in block
340   SourceLocation EntryLoc;
341
342   // Location of last statement in block.
343   SourceLocation ExitLoc;
344
345   // Used to replay contexts later
346   unsigned EntryIndex;
347
348   // Is this block reachable?
349   bool Reachable = false;
350
351   const FactSet &getSet(CFGBlockSide Side) const {
352     return Side == CBS_Entry ? EntrySet : ExitSet;
353   }
354
355   SourceLocation getLocation(CFGBlockSide Side) const {
356     return Side == CBS_Entry ? EntryLoc : ExitLoc;
357   }
358
359 private:
360   CFGBlockInfo(LocalVarContext EmptyCtx)
361       : EntryContext(EmptyCtx), ExitContext(EmptyCtx) {}
362
363 public:
364   static CFGBlockInfo getEmptyBlockInfo(LocalVariableMap &M);
365 };
366
367 // A LocalVariableMap maintains a map from local variables to their currently
368 // valid definitions.  It provides SSA-like functionality when traversing the
369 // CFG.  Like SSA, each definition or assignment to a variable is assigned a
370 // unique name (an integer), which acts as the SSA name for that definition.
371 // The total set of names is shared among all CFG basic blocks.
372 // Unlike SSA, we do not rewrite expressions to replace local variables declrefs
373 // with their SSA-names.  Instead, we compute a Context for each point in the
374 // code, which maps local variables to the appropriate SSA-name.  This map
375 // changes with each assignment.
376 //
377 // The map is computed in a single pass over the CFG.  Subsequent analyses can
378 // then query the map to find the appropriate Context for a statement, and use
379 // that Context to look up the definitions of variables.
380 class LocalVariableMap {
381 public:
382   using Context = LocalVarContext;
383
384   /// A VarDefinition consists of an expression, representing the value of the
385   /// variable, along with the context in which that expression should be
386   /// interpreted.  A reference VarDefinition does not itself contain this
387   /// information, but instead contains a pointer to a previous VarDefinition.
388   struct VarDefinition {
389   public:
390     friend class LocalVariableMap;
391
392     // The original declaration for this variable.
393     const NamedDecl *Dec;
394
395     // The expression for this variable, OR
396     const Expr *Exp = nullptr;
397
398     // Reference to another VarDefinition
399     unsigned Ref = 0;
400
401     // The map with which Exp should be interpreted.
402     Context Ctx;
403
404     bool isReference() { return !Exp; }
405
406   private:
407     // Create ordinary variable definition
408     VarDefinition(const NamedDecl *D, const Expr *E, Context C)
409         : Dec(D), Exp(E), Ctx(C) {}
410
411     // Create reference to previous definition
412     VarDefinition(const NamedDecl *D, unsigned R, Context C)
413         : Dec(D), Ref(R), Ctx(C) {}
414   };
415
416 private:
417   Context::Factory ContextFactory;
418   std::vector<VarDefinition> VarDefinitions;
419   std::vector<unsigned> CtxIndices;
420   std::vector<std::pair<const Stmt *, Context>> SavedContexts;
421
422 public:
423   LocalVariableMap() {
424     // index 0 is a placeholder for undefined variables (aka phi-nodes).
425     VarDefinitions.push_back(VarDefinition(nullptr, 0u, getEmptyContext()));
426   }
427
428   /// Look up a definition, within the given context.
429   const VarDefinition* lookup(const NamedDecl *D, Context Ctx) {
430     const unsigned *i = Ctx.lookup(D);
431     if (!i)
432       return nullptr;
433     assert(*i < VarDefinitions.size());
434     return &VarDefinitions[*i];
435   }
436
437   /// Look up the definition for D within the given context.  Returns
438   /// NULL if the expression is not statically known.  If successful, also
439   /// modifies Ctx to hold the context of the return Expr.
440   const Expr* lookupExpr(const NamedDecl *D, Context &Ctx) {
441     const unsigned *P = Ctx.lookup(D);
442     if (!P)
443       return nullptr;
444
445     unsigned i = *P;
446     while (i > 0) {
447       if (VarDefinitions[i].Exp) {
448         Ctx = VarDefinitions[i].Ctx;
449         return VarDefinitions[i].Exp;
450       }
451       i = VarDefinitions[i].Ref;
452     }
453     return nullptr;
454   }
455
456   Context getEmptyContext() { return ContextFactory.getEmptyMap(); }
457
458   /// Return the next context after processing S.  This function is used by
459   /// clients of the class to get the appropriate context when traversing the
460   /// CFG.  It must be called for every assignment or DeclStmt.
461   Context getNextContext(unsigned &CtxIndex, const Stmt *S, Context C) {
462     if (SavedContexts[CtxIndex+1].first == S) {
463       CtxIndex++;
464       Context Result = SavedContexts[CtxIndex].second;
465       return Result;
466     }
467     return C;
468   }
469
470   void dumpVarDefinitionName(unsigned i) {
471     if (i == 0) {
472       llvm::errs() << "Undefined";
473       return;
474     }
475     const NamedDecl *Dec = VarDefinitions[i].Dec;
476     if (!Dec) {
477       llvm::errs() << "<<NULL>>";
478       return;
479     }
480     Dec->printName(llvm::errs());
481     llvm::errs() << "." << i << " " << ((const void*) Dec);
482   }
483
484   /// Dumps an ASCII representation of the variable map to llvm::errs()
485   void dump() {
486     for (unsigned i = 1, e = VarDefinitions.size(); i < e; ++i) {
487       const Expr *Exp = VarDefinitions[i].Exp;
488       unsigned Ref = VarDefinitions[i].Ref;
489
490       dumpVarDefinitionName(i);
491       llvm::errs() << " = ";
492       if (Exp) Exp->dump();
493       else {
494         dumpVarDefinitionName(Ref);
495         llvm::errs() << "\n";
496       }
497     }
498   }
499
500   /// Dumps an ASCII representation of a Context to llvm::errs()
501   void dumpContext(Context C) {
502     for (Context::iterator I = C.begin(), E = C.end(); I != E; ++I) {
503       const NamedDecl *D = I.getKey();
504       D->printName(llvm::errs());
505       const unsigned *i = C.lookup(D);
506       llvm::errs() << " -> ";
507       dumpVarDefinitionName(*i);
508       llvm::errs() << "\n";
509     }
510   }
511
512   /// Builds the variable map.
513   void traverseCFG(CFG *CFGraph, const PostOrderCFGView *SortedGraph,
514                    std::vector<CFGBlockInfo> &BlockInfo);
515
516 protected:
517   friend class VarMapBuilder;
518
519   // Get the current context index
520   unsigned getContextIndex() { return SavedContexts.size()-1; }
521
522   // Save the current context for later replay
523   void saveContext(const Stmt *S, Context C) {
524     SavedContexts.push_back(std::make_pair(S, C));
525   }
526
527   // Adds a new definition to the given context, and returns a new context.
528   // This method should be called when declaring a new variable.
529   Context addDefinition(const NamedDecl *D, const Expr *Exp, Context Ctx) {
530     assert(!Ctx.contains(D));
531     unsigned newID = VarDefinitions.size();
532     Context NewCtx = ContextFactory.add(Ctx, D, newID);
533     VarDefinitions.push_back(VarDefinition(D, Exp, Ctx));
534     return NewCtx;
535   }
536
537   // Add a new reference to an existing definition.
538   Context addReference(const NamedDecl *D, unsigned i, Context Ctx) {
539     unsigned newID = VarDefinitions.size();
540     Context NewCtx = ContextFactory.add(Ctx, D, newID);
541     VarDefinitions.push_back(VarDefinition(D, i, Ctx));
542     return NewCtx;
543   }
544
545   // Updates a definition only if that definition is already in the map.
546   // This method should be called when assigning to an existing variable.
547   Context updateDefinition(const NamedDecl *D, Expr *Exp, Context Ctx) {
548     if (Ctx.contains(D)) {
549       unsigned newID = VarDefinitions.size();
550       Context NewCtx = ContextFactory.remove(Ctx, D);
551       NewCtx = ContextFactory.add(NewCtx, D, newID);
552       VarDefinitions.push_back(VarDefinition(D, Exp, Ctx));
553       return NewCtx;
554     }
555     return Ctx;
556   }
557
558   // Removes a definition from the context, but keeps the variable name
559   // as a valid variable.  The index 0 is a placeholder for cleared definitions.
560   Context clearDefinition(const NamedDecl *D, Context Ctx) {
561     Context NewCtx = Ctx;
562     if (NewCtx.contains(D)) {
563       NewCtx = ContextFactory.remove(NewCtx, D);
564       NewCtx = ContextFactory.add(NewCtx, D, 0);
565     }
566     return NewCtx;
567   }
568
569   // Remove a definition entirely frmo the context.
570   Context removeDefinition(const NamedDecl *D, Context Ctx) {
571     Context NewCtx = Ctx;
572     if (NewCtx.contains(D)) {
573       NewCtx = ContextFactory.remove(NewCtx, D);
574     }
575     return NewCtx;
576   }
577
578   Context intersectContexts(Context C1, Context C2);
579   Context createReferenceContext(Context C);
580   void intersectBackEdge(Context C1, Context C2);
581 };
582
583 } // namespace
584
585 // This has to be defined after LocalVariableMap.
586 CFGBlockInfo CFGBlockInfo::getEmptyBlockInfo(LocalVariableMap &M) {
587   return CFGBlockInfo(M.getEmptyContext());
588 }
589
590 namespace {
591
592 /// Visitor which builds a LocalVariableMap
593 class VarMapBuilder : public ConstStmtVisitor<VarMapBuilder> {
594 public:
595   LocalVariableMap* VMap;
596   LocalVariableMap::Context Ctx;
597
598   VarMapBuilder(LocalVariableMap *VM, LocalVariableMap::Context C)
599       : VMap(VM), Ctx(C) {}
600
601   void VisitDeclStmt(const DeclStmt *S);
602   void VisitBinaryOperator(const BinaryOperator *BO);
603 };
604
605 } // namespace
606
607 // Add new local variables to the variable map
608 void VarMapBuilder::VisitDeclStmt(const DeclStmt *S) {
609   bool modifiedCtx = false;
610   const DeclGroupRef DGrp = S->getDeclGroup();
611   for (const auto *D : DGrp) {
612     if (const auto *VD = dyn_cast_or_null<VarDecl>(D)) {
613       const Expr *E = VD->getInit();
614
615       // Add local variables with trivial type to the variable map
616       QualType T = VD->getType();
617       if (T.isTrivialType(VD->getASTContext())) {
618         Ctx = VMap->addDefinition(VD, E, Ctx);
619         modifiedCtx = true;
620       }
621     }
622   }
623   if (modifiedCtx)
624     VMap->saveContext(S, Ctx);
625 }
626
627 // Update local variable definitions in variable map
628 void VarMapBuilder::VisitBinaryOperator(const BinaryOperator *BO) {
629   if (!BO->isAssignmentOp())
630     return;
631
632   Expr *LHSExp = BO->getLHS()->IgnoreParenCasts();
633
634   // Update the variable map and current context.
635   if (const auto *DRE = dyn_cast<DeclRefExpr>(LHSExp)) {
636     const ValueDecl *VDec = DRE->getDecl();
637     if (Ctx.lookup(VDec)) {
638       if (BO->getOpcode() == BO_Assign)
639         Ctx = VMap->updateDefinition(VDec, BO->getRHS(), Ctx);
640       else
641         // FIXME -- handle compound assignment operators
642         Ctx = VMap->clearDefinition(VDec, Ctx);
643       VMap->saveContext(BO, Ctx);
644     }
645   }
646 }
647
648 // Computes the intersection of two contexts.  The intersection is the
649 // set of variables which have the same definition in both contexts;
650 // variables with different definitions are discarded.
651 LocalVariableMap::Context
652 LocalVariableMap::intersectContexts(Context C1, Context C2) {
653   Context Result = C1;
654   for (const auto &P : C1) {
655     const NamedDecl *Dec = P.first;
656     const unsigned *i2 = C2.lookup(Dec);
657     if (!i2)             // variable doesn't exist on second path
658       Result = removeDefinition(Dec, Result);
659     else if (*i2 != P.second)  // variable exists, but has different definition
660       Result = clearDefinition(Dec, Result);
661   }
662   return Result;
663 }
664
665 // For every variable in C, create a new variable that refers to the
666 // definition in C.  Return a new context that contains these new variables.
667 // (We use this for a naive implementation of SSA on loop back-edges.)
668 LocalVariableMap::Context LocalVariableMap::createReferenceContext(Context C) {
669   Context Result = getEmptyContext();
670   for (const auto &P : C)
671     Result = addReference(P.first, P.second, Result);
672   return Result;
673 }
674
675 // This routine also takes the intersection of C1 and C2, but it does so by
676 // altering the VarDefinitions.  C1 must be the result of an earlier call to
677 // createReferenceContext.
678 void LocalVariableMap::intersectBackEdge(Context C1, Context C2) {
679   for (const auto &P : C1) {
680     unsigned i1 = P.second;
681     VarDefinition *VDef = &VarDefinitions[i1];
682     assert(VDef->isReference());
683
684     const unsigned *i2 = C2.lookup(P.first);
685     if (!i2 || (*i2 != i1))
686       VDef->Ref = 0;    // Mark this variable as undefined
687   }
688 }
689
690 // Traverse the CFG in topological order, so all predecessors of a block
691 // (excluding back-edges) are visited before the block itself.  At
692 // each point in the code, we calculate a Context, which holds the set of
693 // variable definitions which are visible at that point in execution.
694 // Visible variables are mapped to their definitions using an array that
695 // contains all definitions.
696 //
697 // At join points in the CFG, the set is computed as the intersection of
698 // the incoming sets along each edge, E.g.
699 //
700 //                       { Context                 | VarDefinitions }
701 //   int x = 0;          { x -> x1                 | x1 = 0 }
702 //   int y = 0;          { x -> x1, y -> y1        | y1 = 0, x1 = 0 }
703 //   if (b) x = 1;       { x -> x2, y -> y1        | x2 = 1, y1 = 0, ... }
704 //   else   x = 2;       { x -> x3, y -> y1        | x3 = 2, x2 = 1, ... }
705 //   ...                 { y -> y1  (x is unknown) | x3 = 2, x2 = 1, ... }
706 //
707 // This is essentially a simpler and more naive version of the standard SSA
708 // algorithm.  Those definitions that remain in the intersection are from blocks
709 // that strictly dominate the current block.  We do not bother to insert proper
710 // phi nodes, because they are not used in our analysis; instead, wherever
711 // a phi node would be required, we simply remove that definition from the
712 // context (E.g. x above).
713 //
714 // The initial traversal does not capture back-edges, so those need to be
715 // handled on a separate pass.  Whenever the first pass encounters an
716 // incoming back edge, it duplicates the context, creating new definitions
717 // that refer back to the originals.  (These correspond to places where SSA
718 // might have to insert a phi node.)  On the second pass, these definitions are
719 // set to NULL if the variable has changed on the back-edge (i.e. a phi
720 // node was actually required.)  E.g.
721 //
722 //                       { Context           | VarDefinitions }
723 //   int x = 0, y = 0;   { x -> x1, y -> y1  | y1 = 0, x1 = 0 }
724 //   while (b)           { x -> x2, y -> y1  | [1st:] x2=x1; [2nd:] x2=NULL; }
725 //     x = x+1;          { x -> x3, y -> y1  | x3 = x2 + 1, ... }
726 //   ...                 { y -> y1           | x3 = 2, x2 = 1, ... }
727 void LocalVariableMap::traverseCFG(CFG *CFGraph,
728                                    const PostOrderCFGView *SortedGraph,
729                                    std::vector<CFGBlockInfo> &BlockInfo) {
730   PostOrderCFGView::CFGBlockSet VisitedBlocks(CFGraph);
731
732   CtxIndices.resize(CFGraph->getNumBlockIDs());
733
734   for (const auto *CurrBlock : *SortedGraph) {
735     unsigned CurrBlockID = CurrBlock->getBlockID();
736     CFGBlockInfo *CurrBlockInfo = &BlockInfo[CurrBlockID];
737
738     VisitedBlocks.insert(CurrBlock);
739
740     // Calculate the entry context for the current block
741     bool HasBackEdges = false;
742     bool CtxInit = true;
743     for (CFGBlock::const_pred_iterator PI = CurrBlock->pred_begin(),
744          PE  = CurrBlock->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
745       // if *PI -> CurrBlock is a back edge, so skip it
746       if (*PI == nullptr || !VisitedBlocks.alreadySet(*PI)) {
747         HasBackEdges = true;
748         continue;
749       }
750
751       unsigned PrevBlockID = (*PI)->getBlockID();
752       CFGBlockInfo *PrevBlockInfo = &BlockInfo[PrevBlockID];
753
754       if (CtxInit) {
755         CurrBlockInfo->EntryContext = PrevBlockInfo->ExitContext;
756         CtxInit = false;
757       }
758       else {
759         CurrBlockInfo->EntryContext =
760           intersectContexts(CurrBlockInfo->EntryContext,
761                             PrevBlockInfo->ExitContext);
762       }
763     }
764
765     // Duplicate the context if we have back-edges, so we can call
766     // intersectBackEdges later.
767     if (HasBackEdges)
768       CurrBlockInfo->EntryContext =
769         createReferenceContext(CurrBlockInfo->EntryContext);
770
771     // Create a starting context index for the current block
772     saveContext(nullptr, CurrBlockInfo->EntryContext);
773     CurrBlockInfo->EntryIndex = getContextIndex();
774
775     // Visit all the statements in the basic block.
776     VarMapBuilder VMapBuilder(this, CurrBlockInfo->EntryContext);
777     for (const auto &BI : *CurrBlock) {
778       switch (BI.getKind()) {
779         case CFGElement::Statement: {
780           CFGStmt CS = BI.castAs<CFGStmt>();
781           VMapBuilder.Visit(CS.getStmt());
782           break;
783         }
784         default:
785           break;
786       }
787     }
788     CurrBlockInfo->ExitContext = VMapBuilder.Ctx;
789
790     // Mark variables on back edges as "unknown" if they've been changed.
791     for (CFGBlock::const_succ_iterator SI = CurrBlock->succ_begin(),
792          SE  = CurrBlock->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
793       // if CurrBlock -> *SI is *not* a back edge
794       if (*SI == nullptr || !VisitedBlocks.alreadySet(*SI))
795         continue;
796
797       CFGBlock *FirstLoopBlock = *SI;
798       Context LoopBegin = BlockInfo[FirstLoopBlock->getBlockID()].EntryContext;
799       Context LoopEnd   = CurrBlockInfo->ExitContext;
800       intersectBackEdge(LoopBegin, LoopEnd);
801     }
802   }
803
804   // Put an extra entry at the end of the indexed context array
805   unsigned exitID = CFGraph->getExit().getBlockID();
806   saveContext(nullptr, BlockInfo[exitID].ExitContext);
807 }
808
809 /// Find the appropriate source locations to use when producing diagnostics for
810 /// each block in the CFG.
811 static void findBlockLocations(CFG *CFGraph,
812                                const PostOrderCFGView *SortedGraph,
813                                std::vector<CFGBlockInfo> &BlockInfo) {
814   for (const auto *CurrBlock : *SortedGraph) {
815     CFGBlockInfo *CurrBlockInfo = &BlockInfo[CurrBlock->getBlockID()];
816
817     // Find the source location of the last statement in the block, if the
818     // block is not empty.
819     if (const Stmt *S = CurrBlock->getTerminator()) {
820       CurrBlockInfo->EntryLoc = CurrBlockInfo->ExitLoc = S->getBeginLoc();
821     } else {
822       for (CFGBlock::const_reverse_iterator BI = CurrBlock->rbegin(),
823            BE = CurrBlock->rend(); BI != BE; ++BI) {
824         // FIXME: Handle other CFGElement kinds.
825         if (Optional<CFGStmt> CS = BI->getAs<CFGStmt>()) {
826           CurrBlockInfo->ExitLoc = CS->getStmt()->getBeginLoc();
827           break;
828         }
829       }
830     }
831
832     if (CurrBlockInfo->ExitLoc.isValid()) {
833       // This block contains at least one statement. Find the source location
834       // of the first statement in the block.
835       for (const auto &BI : *CurrBlock) {
836         // FIXME: Handle other CFGElement kinds.
837         if (Optional<CFGStmt> CS = BI.getAs<CFGStmt>()) {
838           CurrBlockInfo->EntryLoc = CS->getStmt()->getBeginLoc();
839           break;
840         }
841       }
842     } else if (CurrBlock->pred_size() == 1 && *CurrBlock->pred_begin() &&
843                CurrBlock != &CFGraph->getExit()) {
844       // The block is empty, and has a single predecessor. Use its exit
845       // location.
846       CurrBlockInfo->EntryLoc = CurrBlockInfo->ExitLoc =
847           BlockInfo[(*CurrBlock->pred_begin())->getBlockID()].ExitLoc;
848     }
849   }
850 }
851
852 namespace {
853
854 class LockableFactEntry : public FactEntry {
855 private:
856   /// managed by ScopedLockable object
857   bool Managed;
858
859 public:
860   LockableFactEntry(const CapabilityExpr &CE, LockKind LK, SourceLocation Loc,
861                     bool Mng = false, bool Asrt = false)
862       : FactEntry(CE, LK, Loc, Asrt), Managed(Mng) {}
863
864   void
865   handleRemovalFromIntersection(const FactSet &FSet, FactManager &FactMan,
866                                 SourceLocation JoinLoc, LockErrorKind LEK,
867                                 ThreadSafetyHandler &Handler) const override {
868     if (!Managed && !asserted() && !negative() && !isUniversal()) {
869       Handler.handleMutexHeldEndOfScope("mutex", toString(), loc(), JoinLoc,
870                                         LEK);
871     }
872   }
873
874   void handleLock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan, const FactEntry &entry,
875                   ThreadSafetyHandler &Handler,
876                   StringRef DiagKind) const override {
877     Handler.handleDoubleLock(DiagKind, entry.toString(), entry.loc());
878   }
879
880   void handleUnlock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan,
881                     const CapabilityExpr &Cp, SourceLocation UnlockLoc,
882                     bool FullyRemove, ThreadSafetyHandler &Handler,
883                     StringRef DiagKind) const override {
884     FSet.removeLock(FactMan, Cp);
885     if (!Cp.negative()) {
886       FSet.addLock(FactMan, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
887                                 !Cp, LK_Exclusive, UnlockLoc));
888     }
889   }
890 };
891
892 class ScopedLockableFactEntry : public FactEntry {
893 private:
894   enum UnderlyingCapabilityKind {
895     UCK_Acquired,          ///< Any kind of acquired capability.
896     UCK_ReleasedShared,    ///< Shared capability that was released.
897     UCK_ReleasedExclusive, ///< Exclusive capability that was released.
898   };
899
900   using UnderlyingCapability =
901       llvm::PointerIntPair<const til::SExpr *, 2, UnderlyingCapabilityKind>;
902
903   SmallVector<UnderlyingCapability, 4> UnderlyingMutexes;
904
905 public:
906   ScopedLockableFactEntry(const CapabilityExpr &CE, SourceLocation Loc)
907       : FactEntry(CE, LK_Exclusive, Loc, false) {}
908
909   void addExclusiveLock(const CapabilityExpr &M) {
910     UnderlyingMutexes.emplace_back(M.sexpr(), UCK_Acquired);
911   }
912
913   void addSharedLock(const CapabilityExpr &M) {
914     UnderlyingMutexes.emplace_back(M.sexpr(), UCK_Acquired);
915   }
916
917   void addExclusiveUnlock(const CapabilityExpr &M) {
918     UnderlyingMutexes.emplace_back(M.sexpr(), UCK_ReleasedExclusive);
919   }
920
921   void addSharedUnlock(const CapabilityExpr &M) {
922     UnderlyingMutexes.emplace_back(M.sexpr(), UCK_ReleasedShared);
923   }
924
925   void
926   handleRemovalFromIntersection(const FactSet &FSet, FactManager &FactMan,
927                                 SourceLocation JoinLoc, LockErrorKind LEK,
928                                 ThreadSafetyHandler &Handler) const override {
929     for (const auto &UnderlyingMutex : UnderlyingMutexes) {
930       const auto *Entry = FSet.findLock(
931           FactMan, CapabilityExpr(UnderlyingMutex.getPointer(), false));
932       if ((UnderlyingMutex.getInt() == UCK_Acquired && Entry) ||
933           (UnderlyingMutex.getInt() != UCK_Acquired && !Entry)) {
934         // If this scoped lock manages another mutex, and if the underlying
935         // mutex is still/not held, then warn about the underlying mutex.
936         Handler.handleMutexHeldEndOfScope(
937             "mutex", sx::toString(UnderlyingMutex.getPointer()), loc(), JoinLoc,
938             LEK);
939       }
940     }
941   }
942
943   void handleLock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan, const FactEntry &entry,
944                   ThreadSafetyHandler &Handler,
945                   StringRef DiagKind) const override {
946     for (const auto &UnderlyingMutex : UnderlyingMutexes) {
947       CapabilityExpr UnderCp(UnderlyingMutex.getPointer(), false);
948
949       if (UnderlyingMutex.getInt() == UCK_Acquired)
950         lock(FSet, FactMan, UnderCp, entry.kind(), entry.loc(), &Handler,
951              DiagKind);
952       else
953         unlock(FSet, FactMan, UnderCp, entry.loc(), &Handler, DiagKind);
954     }
955   }
956
957   void handleUnlock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan,
958                     const CapabilityExpr &Cp, SourceLocation UnlockLoc,
959                     bool FullyRemove, ThreadSafetyHandler &Handler,
960                     StringRef DiagKind) const override {
961     assert(!Cp.negative() && "Managing object cannot be negative.");
962     for (const auto &UnderlyingMutex : UnderlyingMutexes) {
963       CapabilityExpr UnderCp(UnderlyingMutex.getPointer(), false);
964
965       // Remove/lock the underlying mutex if it exists/is still unlocked; warn
966       // on double unlocking/locking if we're not destroying the scoped object.
967       ThreadSafetyHandler *TSHandler = FullyRemove ? nullptr : &Handler;
968       if (UnderlyingMutex.getInt() == UCK_Acquired) {
969         unlock(FSet, FactMan, UnderCp, UnlockLoc, TSHandler, DiagKind);
970       } else {
971         LockKind kind = UnderlyingMutex.getInt() == UCK_ReleasedShared
972                             ? LK_Shared
973                             : LK_Exclusive;
974         lock(FSet, FactMan, UnderCp, kind, UnlockLoc, TSHandler, DiagKind);
975       }
976     }
977     if (FullyRemove)
978       FSet.removeLock(FactMan, Cp);
979   }
980
981 private:
982   void lock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan, const CapabilityExpr &Cp,
983             LockKind kind, SourceLocation loc, ThreadSafetyHandler *Handler,
984             StringRef DiagKind) const {
985     if (!FSet.findLock(FactMan, Cp)) {
986       FSet.removeLock(FactMan, !Cp);
987       FSet.addLock(FactMan,
988                    llvm::make_unique<LockableFactEntry>(Cp, kind, loc));
989     } else if (Handler) {
990       Handler->handleDoubleLock(DiagKind, Cp.toString(), loc);
991     }
992   }
993
994   void unlock(FactSet &FSet, FactManager &FactMan, const CapabilityExpr &Cp,
995               SourceLocation loc, ThreadSafetyHandler *Handler,
996               StringRef DiagKind) const {
997     if (FSet.findLock(FactMan, Cp)) {
998       FSet.removeLock(FactMan, Cp);
999       FSet.addLock(FactMan, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
1000                                 !Cp, LK_Exclusive, loc));
1001     } else if (Handler) {
1002       Handler->handleUnmatchedUnlock(DiagKind, Cp.toString(), loc);
1003     }
1004   }
1005 };
1006
1007 /// Class which implements the core thread safety analysis routines.
1008 class ThreadSafetyAnalyzer {
1009   friend class BuildLockset;
1010   friend class threadSafety::BeforeSet;
1011
1012   llvm::BumpPtrAllocator Bpa;
1013   threadSafety::til::MemRegionRef Arena;
1014   threadSafety::SExprBuilder SxBuilder;
1015
1016   ThreadSafetyHandler &Handler;
1017   const CXXMethodDecl *CurrentMethod;
1018   LocalVariableMap LocalVarMap;
1019   FactManager FactMan;
1020   std::vector<CFGBlockInfo> BlockInfo;
1021
1022   BeforeSet *GlobalBeforeSet;
1023
1024 public:
1025   ThreadSafetyAnalyzer(ThreadSafetyHandler &H, BeforeSet* Bset)
1026       : Arena(&Bpa), SxBuilder(Arena), Handler(H), GlobalBeforeSet(Bset) {}
1027
1028   bool inCurrentScope(const CapabilityExpr &CapE);
1029
1030   void addLock(FactSet &FSet, std::unique_ptr<FactEntry> Entry,
1031                StringRef DiagKind, bool ReqAttr = false);
1032   void removeLock(FactSet &FSet, const CapabilityExpr &CapE,
1033                   SourceLocation UnlockLoc, bool FullyRemove, LockKind Kind,
1034                   StringRef DiagKind);
1035
1036   template <typename AttrType>
1037   void getMutexIDs(CapExprSet &Mtxs, AttrType *Attr, const Expr *Exp,
1038                    const NamedDecl *D, VarDecl *SelfDecl = nullptr);
1039
1040   template <class AttrType>
1041   void getMutexIDs(CapExprSet &Mtxs, AttrType *Attr, const Expr *Exp,
1042                    const NamedDecl *D,
1043                    const CFGBlock *PredBlock, const CFGBlock *CurrBlock,
1044                    Expr *BrE, bool Neg);
1045
1046   const CallExpr* getTrylockCallExpr(const Stmt *Cond, LocalVarContext C,
1047                                      bool &Negate);
1048
1049   void getEdgeLockset(FactSet &Result, const FactSet &ExitSet,
1050                       const CFGBlock* PredBlock,
1051                       const CFGBlock *CurrBlock);
1052
1053   void intersectAndWarn(FactSet &FSet1, const FactSet &FSet2,
1054                         SourceLocation JoinLoc,
1055                         LockErrorKind LEK1, LockErrorKind LEK2,
1056                         bool Modify=true);
1057
1058   void intersectAndWarn(FactSet &FSet1, const FactSet &FSet2,
1059                         SourceLocation JoinLoc, LockErrorKind LEK1,
1060                         bool Modify=true) {
1061     intersectAndWarn(FSet1, FSet2, JoinLoc, LEK1, LEK1, Modify);
1062   }
1063
1064   void runAnalysis(AnalysisDeclContext &AC);
1065 };
1066
1067 } // namespace
1068
1069 /// Process acquired_before and acquired_after attributes on Vd.
1070 BeforeSet::BeforeInfo* BeforeSet::insertAttrExprs(const ValueDecl* Vd,
1071     ThreadSafetyAnalyzer& Analyzer) {
1072   // Create a new entry for Vd.
1073   BeforeInfo *Info = nullptr;
1074   {
1075     // Keep InfoPtr in its own scope in case BMap is modified later and the
1076     // reference becomes invalid.
1077     std::unique_ptr<BeforeInfo> &InfoPtr = BMap[Vd];
1078     if (!InfoPtr)
1079       InfoPtr.reset(new BeforeInfo());
1080     Info = InfoPtr.get();
1081   }
1082
1083   for (const auto *At : Vd->attrs()) {
1084     switch (At->getKind()) {
1085       case attr::AcquiredBefore: {
1086         const auto *A = cast<AcquiredBeforeAttr>(At);
1087
1088         // Read exprs from the attribute, and add them to BeforeVect.
1089         for (const auto *Arg : A->args()) {
1090           CapabilityExpr Cp =
1091             Analyzer.SxBuilder.translateAttrExpr(Arg, nullptr);
1092           if (const ValueDecl *Cpvd = Cp.valueDecl()) {
1093             Info->Vect.push_back(Cpvd);
1094             const auto It = BMap.find(Cpvd);
1095             if (It == BMap.end())
1096               insertAttrExprs(Cpvd, Analyzer);
1097           }
1098         }
1099         break;
1100       }
1101       case attr::AcquiredAfter: {
1102         const auto *A = cast<AcquiredAfterAttr>(At);
1103
1104         // Read exprs from the attribute, and add them to BeforeVect.
1105         for (const auto *Arg : A->args()) {
1106           CapabilityExpr Cp =
1107             Analyzer.SxBuilder.translateAttrExpr(Arg, nullptr);
1108           if (const ValueDecl *ArgVd = Cp.valueDecl()) {
1109             // Get entry for mutex listed in attribute
1110             BeforeInfo *ArgInfo = getBeforeInfoForDecl(ArgVd, Analyzer);
1111             ArgInfo->Vect.push_back(Vd);
1112           }
1113         }
1114         break;
1115       }
1116       default:
1117         break;
1118     }
1119   }
1120
1121   return Info;
1122 }
1123
1124 BeforeSet::BeforeInfo *
1125 BeforeSet::getBeforeInfoForDecl(const ValueDecl *Vd,
1126                                 ThreadSafetyAnalyzer &Analyzer) {
1127   auto It = BMap.find(Vd);
1128   BeforeInfo *Info = nullptr;
1129   if (It == BMap.end())
1130     Info = insertAttrExprs(Vd, Analyzer);
1131   else
1132     Info = It->second.get();
1133   assert(Info && "BMap contained nullptr?");
1134   return Info;
1135 }
1136
1137 /// Return true if any mutexes in FSet are in the acquired_before set of Vd.
1138 void BeforeSet::checkBeforeAfter(const ValueDecl* StartVd,
1139                                  const FactSet& FSet,
1140                                  ThreadSafetyAnalyzer& Analyzer,
1141                                  SourceLocation Loc, StringRef CapKind) {
1142   SmallVector<BeforeInfo*, 8> InfoVect;
1143
1144   // Do a depth-first traversal of Vd.
1145   // Return true if there are cycles.
1146   std::function<bool (const ValueDecl*)> traverse = [&](const ValueDecl* Vd) {
1147     if (!Vd)
1148       return false;
1149
1150     BeforeSet::BeforeInfo *Info = getBeforeInfoForDecl(Vd, Analyzer);
1151
1152     if (Info->Visited == 1)
1153       return true;
1154
1155     if (Info->Visited == 2)
1156       return false;
1157
1158     if (Info->Vect.empty())
1159       return false;
1160
1161     InfoVect.push_back(Info);
1162     Info->Visited = 1;
1163     for (const auto *Vdb : Info->Vect) {
1164       // Exclude mutexes in our immediate before set.
1165       if (FSet.containsMutexDecl(Analyzer.FactMan, Vdb)) {
1166         StringRef L1 = StartVd->getName();
1167         StringRef L2 = Vdb->getName();
1168         Analyzer.Handler.handleLockAcquiredBefore(CapKind, L1, L2, Loc);
1169       }
1170       // Transitively search other before sets, and warn on cycles.
1171       if (traverse(Vdb)) {
1172         if (CycMap.find(Vd) == CycMap.end()) {
1173           CycMap.insert(std::make_pair(Vd, true));
1174           StringRef L1 = Vd->getName();
1175           Analyzer.Handler.handleBeforeAfterCycle(L1, Vd->getLocation());
1176         }
1177       }
1178     }
1179     Info->Visited = 2;
1180     return false;
1181   };
1182
1183   traverse(StartVd);
1184
1185   for (auto *Info : InfoVect)
1186     Info->Visited = 0;
1187 }
1188
1189 /// Gets the value decl pointer from DeclRefExprs or MemberExprs.
1190 static const ValueDecl *getValueDecl(const Expr *Exp) {
1191   if (const auto *CE = dyn_cast<ImplicitCastExpr>(Exp))
1192     return getValueDecl(CE->getSubExpr());
1193
1194   if (const auto *DR = dyn_cast<DeclRefExpr>(Exp))
1195     return DR->getDecl();
1196
1197   if (const auto *ME = dyn_cast<MemberExpr>(Exp))
1198     return ME->getMemberDecl();
1199
1200   return nullptr;
1201 }
1202
1203 namespace {
1204
1205 template <typename Ty>
1206 class has_arg_iterator_range {
1207   using yes = char[1];
1208   using no = char[2];
1209
1210   template <typename Inner>
1211   static yes& test(Inner *I, decltype(I->args()) * = nullptr);
1212
1213   template <typename>
1214   static no& test(...);
1215
1216 public:
1217   static const bool value = sizeof(test<Ty>(nullptr)) == sizeof(yes);
1218 };
1219
1220 } // namespace
1221
1222 static StringRef ClassifyDiagnostic(const CapabilityAttr *A) {
1223   return A->getName();
1224 }
1225
1226 static StringRef ClassifyDiagnostic(QualType VDT) {
1227   // We need to look at the declaration of the type of the value to determine
1228   // which it is. The type should either be a record or a typedef, or a pointer
1229   // or reference thereof.
1230   if (const auto *RT = VDT->getAs<RecordType>()) {
1231     if (const auto *RD = RT->getDecl())
1232       if (const auto *CA = RD->getAttr<CapabilityAttr>())
1233         return ClassifyDiagnostic(CA);
1234   } else if (const auto *TT = VDT->getAs<TypedefType>()) {
1235     if (const auto *TD = TT->getDecl())
1236       if (const auto *CA = TD->getAttr<CapabilityAttr>())
1237         return ClassifyDiagnostic(CA);
1238   } else if (VDT->isPointerType() || VDT->isReferenceType())
1239     return ClassifyDiagnostic(VDT->getPointeeType());
1240
1241   return "mutex";
1242 }
1243
1244 static StringRef ClassifyDiagnostic(const ValueDecl *VD) {
1245   assert(VD && "No ValueDecl passed");
1246
1247   // The ValueDecl is the declaration of a mutex or role (hopefully).
1248   return ClassifyDiagnostic(VD->getType());
1249 }
1250
1251 template <typename AttrTy>
1252 static typename std::enable_if<!has_arg_iterator_range<AttrTy>::value,
1253                                StringRef>::type
1254 ClassifyDiagnostic(const AttrTy *A) {
1255   if (const ValueDecl *VD = getValueDecl(A->getArg()))
1256     return ClassifyDiagnostic(VD);
1257   return "mutex";
1258 }
1259
1260 template <typename AttrTy>
1261 static typename std::enable_if<has_arg_iterator_range<AttrTy>::value,
1262                                StringRef>::type
1263 ClassifyDiagnostic(const AttrTy *A) {
1264   for (const auto *Arg : A->args()) {
1265     if (const ValueDecl *VD = getValueDecl(Arg))
1266       return ClassifyDiagnostic(VD);
1267   }
1268   return "mutex";
1269 }
1270
1271 bool ThreadSafetyAnalyzer::inCurrentScope(const CapabilityExpr &CapE) {
1272   if (!CurrentMethod)
1273       return false;
1274   if (const auto *P = dyn_cast_or_null<til::Project>(CapE.sexpr())) {
1275     const auto *VD = P->clangDecl();
1276     if (VD)
1277       return VD->getDeclContext() == CurrentMethod->getDeclContext();
1278   }
1279   return false;
1280 }
1281
1282 /// Add a new lock to the lockset, warning if the lock is already there.
1283 /// \param ReqAttr -- true if this is part of an initial Requires attribute.
1284 void ThreadSafetyAnalyzer::addLock(FactSet &FSet,
1285                                    std::unique_ptr<FactEntry> Entry,
1286                                    StringRef DiagKind, bool ReqAttr) {
1287   if (Entry->shouldIgnore())
1288     return;
1289
1290   if (!ReqAttr && !Entry->negative()) {
1291     // look for the negative capability, and remove it from the fact set.
1292     CapabilityExpr NegC = !*Entry;
1293     const FactEntry *Nen = FSet.findLock(FactMan, NegC);
1294     if (Nen) {
1295       FSet.removeLock(FactMan, NegC);
1296     }
1297     else {
1298       if (inCurrentScope(*Entry) && !Entry->asserted())
1299         Handler.handleNegativeNotHeld(DiagKind, Entry->toString(),
1300                                       NegC.toString(), Entry->loc());
1301     }
1302   }
1303
1304   // Check before/after constraints
1305   if (Handler.issueBetaWarnings() &&
1306       !Entry->asserted() && !Entry->declared()) {
1307     GlobalBeforeSet->checkBeforeAfter(Entry->valueDecl(), FSet, *this,
1308                                       Entry->loc(), DiagKind);
1309   }
1310
1311   // FIXME: Don't always warn when we have support for reentrant locks.
1312   if (const FactEntry *Cp = FSet.findLock(FactMan, *Entry)) {
1313     if (!Entry->asserted())
1314       Cp->handleLock(FSet, FactMan, *Entry, Handler, DiagKind);
1315   } else {
1316     FSet.addLock(FactMan, std::move(Entry));
1317   }
1318 }
1319
1320 /// Remove a lock from the lockset, warning if the lock is not there.
1321 /// \param UnlockLoc The source location of the unlock (only used in error msg)
1322 void ThreadSafetyAnalyzer::removeLock(FactSet &FSet, const CapabilityExpr &Cp,
1323                                       SourceLocation UnlockLoc,
1324                                       bool FullyRemove, LockKind ReceivedKind,
1325                                       StringRef DiagKind) {
1326   if (Cp.shouldIgnore())
1327     return;
1328
1329   const FactEntry *LDat = FSet.findLock(FactMan, Cp);
1330   if (!LDat) {
1331     Handler.handleUnmatchedUnlock(DiagKind, Cp.toString(), UnlockLoc);
1332     return;
1333   }
1334
1335   // Generic lock removal doesn't care about lock kind mismatches, but
1336   // otherwise diagnose when the lock kinds are mismatched.
1337   if (ReceivedKind != LK_Generic && LDat->kind() != ReceivedKind) {
1338     Handler.handleIncorrectUnlockKind(DiagKind, Cp.toString(),
1339                                       LDat->kind(), ReceivedKind, UnlockLoc);
1340   }
1341
1342   LDat->handleUnlock(FSet, FactMan, Cp, UnlockLoc, FullyRemove, Handler,
1343                      DiagKind);
1344 }
1345
1346 /// Extract the list of mutexIDs from the attribute on an expression,
1347 /// and push them onto Mtxs, discarding any duplicates.
1348 template <typename AttrType>
1349 void ThreadSafetyAnalyzer::getMutexIDs(CapExprSet &Mtxs, AttrType *Attr,
1350                                        const Expr *Exp, const NamedDecl *D,
1351                                        VarDecl *SelfDecl) {
1352   if (Attr->args_size() == 0) {
1353     // The mutex held is the "this" object.
1354     CapabilityExpr Cp = SxBuilder.translateAttrExpr(nullptr, D, Exp, SelfDecl);
1355     if (Cp.isInvalid()) {
1356        warnInvalidLock(Handler, nullptr, D, Exp, ClassifyDiagnostic(Attr));
1357        return;
1358     }
1359     //else
1360     if (!Cp.shouldIgnore())
1361       Mtxs.push_back_nodup(Cp);
1362     return;
1363   }
1364
1365   for (const auto *Arg : Attr->args()) {
1366     CapabilityExpr Cp = SxBuilder.translateAttrExpr(Arg, D, Exp, SelfDecl);
1367     if (Cp.isInvalid()) {
1368        warnInvalidLock(Handler, nullptr, D, Exp, ClassifyDiagnostic(Attr));
1369        continue;
1370     }
1371     //else
1372     if (!Cp.shouldIgnore())
1373       Mtxs.push_back_nodup(Cp);
1374   }
1375 }
1376
1377 /// Extract the list of mutexIDs from a trylock attribute.  If the
1378 /// trylock applies to the given edge, then push them onto Mtxs, discarding
1379 /// any duplicates.
1380 template <class AttrType>
1381 void ThreadSafetyAnalyzer::getMutexIDs(CapExprSet &Mtxs, AttrType *Attr,
1382                                        const Expr *Exp, const NamedDecl *D,
1383                                        const CFGBlock *PredBlock,
1384                                        const CFGBlock *CurrBlock,
1385                                        Expr *BrE, bool Neg) {
1386   // Find out which branch has the lock
1387   bool branch = false;
1388   if (const auto *BLE = dyn_cast_or_null<CXXBoolLiteralExpr>(BrE))
1389     branch = BLE->getValue();
1390   else if (const auto *ILE = dyn_cast_or_null<IntegerLiteral>(BrE))
1391     branch = ILE->getValue().getBoolValue();
1392
1393   int branchnum = branch ? 0 : 1;
1394   if (Neg)
1395     branchnum = !branchnum;
1396
1397   // If we've taken the trylock branch, then add the lock
1398   int i = 0;
1399   for (CFGBlock::const_succ_iterator SI = PredBlock->succ_begin(),
1400        SE = PredBlock->succ_end(); SI != SE && i < 2; ++SI, ++i) {
1401     if (*SI == CurrBlock && i == branchnum)
1402       getMutexIDs(Mtxs, Attr, Exp, D);
1403   }
1404 }
1405
1406 static bool getStaticBooleanValue(Expr *E, bool &TCond) {
1407   if (isa<CXXNullPtrLiteralExpr>(E) || isa<GNUNullExpr>(E)) {
1408     TCond = false;
1409     return true;
1410   } else if (const auto *BLE = dyn_cast<CXXBoolLiteralExpr>(E)) {
1411     TCond = BLE->getValue();
1412     return true;
1413   } else if (const auto *ILE = dyn_cast<IntegerLiteral>(E)) {
1414     TCond = ILE->getValue().getBoolValue();
1415     return true;
1416   } else if (auto *CE = dyn_cast<ImplicitCastExpr>(E))
1417     return getStaticBooleanValue(CE->getSubExpr(), TCond);
1418   return false;
1419 }
1420
1421 // If Cond can be traced back to a function call, return the call expression.
1422 // The negate variable should be called with false, and will be set to true
1423 // if the function call is negated, e.g. if (!mu.tryLock(...))
1424 const CallExpr* ThreadSafetyAnalyzer::getTrylockCallExpr(const Stmt *Cond,
1425                                                          LocalVarContext C,
1426                                                          bool &Negate) {
1427   if (!Cond)
1428     return nullptr;
1429
1430   if (const auto *CallExp = dyn_cast<CallExpr>(Cond)) {
1431     if (CallExp->getBuiltinCallee() == Builtin::BI__builtin_expect)
1432       return getTrylockCallExpr(CallExp->getArg(0), C, Negate);
1433     return CallExp;
1434   }
1435   else if (const auto *PE = dyn_cast<ParenExpr>(Cond))
1436     return getTrylockCallExpr(PE->getSubExpr(), C, Negate);
1437   else if (const auto *CE = dyn_cast<ImplicitCastExpr>(Cond))
1438     return getTrylockCallExpr(CE->getSubExpr(), C, Negate);
1439   else if (const auto *FE = dyn_cast<FullExpr>(Cond))
1440     return getTrylockCallExpr(FE->getSubExpr(), C, Negate);
1441   else if (const auto *DRE = dyn_cast<DeclRefExpr>(Cond)) {
1442     const Expr *E = LocalVarMap.lookupExpr(DRE->getDecl(), C);
1443     return getTrylockCallExpr(E, C, Negate);
1444   }
1445   else if (const auto *UOP = dyn_cast<UnaryOperator>(Cond)) {
1446     if (UOP->getOpcode() == UO_LNot) {
1447       Negate = !Negate;
1448       return getTrylockCallExpr(UOP->getSubExpr(), C, Negate);
1449     }
1450     return nullptr;
1451   }
1452   else if (const auto *BOP = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond)) {
1453     if (BOP->getOpcode() == BO_EQ || BOP->getOpcode() == BO_NE) {
1454       if (BOP->getOpcode() == BO_NE)
1455         Negate = !Negate;
1456
1457       bool TCond = false;
1458       if (getStaticBooleanValue(BOP->getRHS(), TCond)) {
1459         if (!TCond) Negate = !Negate;
1460         return getTrylockCallExpr(BOP->getLHS(), C, Negate);
1461       }
1462       TCond = false;
1463       if (getStaticBooleanValue(BOP->getLHS(), TCond)) {
1464         if (!TCond) Negate = !Negate;
1465         return getTrylockCallExpr(BOP->getRHS(), C, Negate);
1466       }
1467       return nullptr;
1468     }
1469     if (BOP->getOpcode() == BO_LAnd) {
1470       // LHS must have been evaluated in a different block.
1471       return getTrylockCallExpr(BOP->getRHS(), C, Negate);
1472     }
1473     if (BOP->getOpcode() == BO_LOr)
1474       return getTrylockCallExpr(BOP->getRHS(), C, Negate);
1475     return nullptr;
1476   } else if (const auto *COP = dyn_cast<ConditionalOperator>(Cond)) {
1477     bool TCond, FCond;
1478     if (getStaticBooleanValue(COP->getTrueExpr(), TCond) &&
1479         getStaticBooleanValue(COP->getFalseExpr(), FCond)) {
1480       if (TCond && !FCond)
1481         return getTrylockCallExpr(COP->getCond(), C, Negate);
1482       if (!TCond && FCond) {
1483         Negate = !Negate;
1484         return getTrylockCallExpr(COP->getCond(), C, Negate);
1485       }
1486     }
1487   }
1488   return nullptr;
1489 }
1490
1491 /// Find the lockset that holds on the edge between PredBlock
1492 /// and CurrBlock.  The edge set is the exit set of PredBlock (passed
1493 /// as the ExitSet parameter) plus any trylocks, which are conditionally held.
1494 void ThreadSafetyAnalyzer::getEdgeLockset(FactSet& Result,
1495                                           const FactSet &ExitSet,
1496                                           const CFGBlock *PredBlock,
1497                                           const CFGBlock *CurrBlock) {
1498   Result = ExitSet;
1499
1500   const Stmt *Cond = PredBlock->getTerminatorCondition();
1501   // We don't acquire try-locks on ?: branches, only when its result is used.
1502   if (!Cond || isa<ConditionalOperator>(PredBlock->getTerminator()))
1503     return;
1504
1505   bool Negate = false;
1506   const CFGBlockInfo *PredBlockInfo = &BlockInfo[PredBlock->getBlockID()];
1507   const LocalVarContext &LVarCtx = PredBlockInfo->ExitContext;
1508   StringRef CapDiagKind = "mutex";
1509
1510   const auto *Exp = getTrylockCallExpr(Cond, LVarCtx, Negate);
1511   if (!Exp)
1512     return;
1513
1514   auto *FunDecl = dyn_cast_or_null<NamedDecl>(Exp->getCalleeDecl());
1515   if(!FunDecl || !FunDecl->hasAttrs())
1516     return;
1517
1518   CapExprSet ExclusiveLocksToAdd;
1519   CapExprSet SharedLocksToAdd;
1520
1521   // If the condition is a call to a Trylock function, then grab the attributes
1522   for (const auto *Attr : FunDecl->attrs()) {
1523     switch (Attr->getKind()) {
1524       case attr::TryAcquireCapability: {
1525         auto *A = cast<TryAcquireCapabilityAttr>(Attr);
1526         getMutexIDs(A->isShared() ? SharedLocksToAdd : ExclusiveLocksToAdd, A,
1527                     Exp, FunDecl, PredBlock, CurrBlock, A->getSuccessValue(),
1528                     Negate);
1529         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
1530         break;
1531       };
1532       case attr::ExclusiveTrylockFunction: {
1533         const auto *A = cast<ExclusiveTrylockFunctionAttr>(Attr);
1534         getMutexIDs(ExclusiveLocksToAdd, A, Exp, FunDecl,
1535                     PredBlock, CurrBlock, A->getSuccessValue(), Negate);
1536         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
1537         break;
1538       }
1539       case attr::SharedTrylockFunction: {
1540         const auto *A = cast<SharedTrylockFunctionAttr>(Attr);
1541         getMutexIDs(SharedLocksToAdd, A, Exp, FunDecl,
1542                     PredBlock, CurrBlock, A->getSuccessValue(), Negate);
1543         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
1544         break;
1545       }
1546       default:
1547         break;
1548     }
1549   }
1550
1551   // Add and remove locks.
1552   SourceLocation Loc = Exp->getExprLoc();
1553   for (const auto &ExclusiveLockToAdd : ExclusiveLocksToAdd)
1554     addLock(Result, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(ExclusiveLockToAdd,
1555                                                          LK_Exclusive, Loc),
1556             CapDiagKind);
1557   for (const auto &SharedLockToAdd : SharedLocksToAdd)
1558     addLock(Result, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(SharedLockToAdd,
1559                                                          LK_Shared, Loc),
1560             CapDiagKind);
1561 }
1562
1563 namespace {
1564
1565 /// We use this class to visit different types of expressions in
1566 /// CFGBlocks, and build up the lockset.
1567 /// An expression may cause us to add or remove locks from the lockset, or else
1568 /// output error messages related to missing locks.
1569 /// FIXME: In future, we may be able to not inherit from a visitor.
1570 class BuildLockset : public ConstStmtVisitor<BuildLockset> {
1571   friend class ThreadSafetyAnalyzer;
1572
1573   ThreadSafetyAnalyzer *Analyzer;
1574   FactSet FSet;
1575   LocalVariableMap::Context LVarCtx;
1576   unsigned CtxIndex;
1577
1578   // helper functions
1579   void warnIfMutexNotHeld(const NamedDecl *D, const Expr *Exp, AccessKind AK,
1580                           Expr *MutexExp, ProtectedOperationKind POK,
1581                           StringRef DiagKind, SourceLocation Loc);
1582   void warnIfMutexHeld(const NamedDecl *D, const Expr *Exp, Expr *MutexExp,
1583                        StringRef DiagKind);
1584
1585   void checkAccess(const Expr *Exp, AccessKind AK,
1586                    ProtectedOperationKind POK = POK_VarAccess);
1587   void checkPtAccess(const Expr *Exp, AccessKind AK,
1588                      ProtectedOperationKind POK = POK_VarAccess);
1589
1590   void handleCall(const Expr *Exp, const NamedDecl *D, VarDecl *VD = nullptr);
1591   void examineArguments(const FunctionDecl *FD,
1592                         CallExpr::const_arg_iterator ArgBegin,
1593                         CallExpr::const_arg_iterator ArgEnd,
1594                         bool SkipFirstParam = false);
1595
1596 public:
1597   BuildLockset(ThreadSafetyAnalyzer *Anlzr, CFGBlockInfo &Info)
1598       : ConstStmtVisitor<BuildLockset>(), Analyzer(Anlzr), FSet(Info.EntrySet),
1599         LVarCtx(Info.EntryContext), CtxIndex(Info.EntryIndex) {}
1600
1601   void VisitUnaryOperator(const UnaryOperator *UO);
1602   void VisitBinaryOperator(const BinaryOperator *BO);
1603   void VisitCastExpr(const CastExpr *CE);
1604   void VisitCallExpr(const CallExpr *Exp);
1605   void VisitCXXConstructExpr(const CXXConstructExpr *Exp);
1606   void VisitDeclStmt(const DeclStmt *S);
1607 };
1608
1609 } // namespace
1610
1611 /// Warn if the LSet does not contain a lock sufficient to protect access
1612 /// of at least the passed in AccessKind.
1613 void BuildLockset::warnIfMutexNotHeld(const NamedDecl *D, const Expr *Exp,
1614                                       AccessKind AK, Expr *MutexExp,
1615                                       ProtectedOperationKind POK,
1616                                       StringRef DiagKind, SourceLocation Loc) {
1617   LockKind LK = getLockKindFromAccessKind(AK);
1618
1619   CapabilityExpr Cp = Analyzer->SxBuilder.translateAttrExpr(MutexExp, D, Exp);
1620   if (Cp.isInvalid()) {
1621     warnInvalidLock(Analyzer->Handler, MutexExp, D, Exp, DiagKind);
1622     return;
1623   } else if (Cp.shouldIgnore()) {
1624     return;
1625   }
1626
1627   if (Cp.negative()) {
1628     // Negative capabilities act like locks excluded
1629     const FactEntry *LDat = FSet.findLock(Analyzer->FactMan, !Cp);
1630     if (LDat) {
1631       Analyzer->Handler.handleFunExcludesLock(
1632           DiagKind, D->getNameAsString(), (!Cp).toString(), Loc);
1633       return;
1634     }
1635
1636     // If this does not refer to a negative capability in the same class,
1637     // then stop here.
1638     if (!Analyzer->inCurrentScope(Cp))
1639       return;
1640
1641     // Otherwise the negative requirement must be propagated to the caller.
1642     LDat = FSet.findLock(Analyzer->FactMan, Cp);
1643     if (!LDat) {
1644       Analyzer->Handler.handleMutexNotHeld("", D, POK, Cp.toString(),
1645                                            LK_Shared, Loc);
1646     }
1647     return;
1648   }
1649
1650   const FactEntry *LDat = FSet.findLockUniv(Analyzer->FactMan, Cp);
1651   bool NoError = true;
1652   if (!LDat) {
1653     // No exact match found.  Look for a partial match.
1654     LDat = FSet.findPartialMatch(Analyzer->FactMan, Cp);
1655     if (LDat) {
1656       // Warn that there's no precise match.
1657       std::string PartMatchStr = LDat->toString();
1658       StringRef   PartMatchName(PartMatchStr);
1659       Analyzer->Handler.handleMutexNotHeld(DiagKind, D, POK, Cp.toString(),
1660                                            LK, Loc, &PartMatchName);
1661     } else {
1662       // Warn that there's no match at all.
1663       Analyzer->Handler.handleMutexNotHeld(DiagKind, D, POK, Cp.toString(),
1664                                            LK, Loc);
1665     }
1666     NoError = false;
1667   }
1668   // Make sure the mutex we found is the right kind.
1669   if (NoError && LDat && !LDat->isAtLeast(LK)) {
1670     Analyzer->Handler.handleMutexNotHeld(DiagKind, D, POK, Cp.toString(),
1671                                          LK, Loc);
1672   }
1673 }
1674
1675 /// Warn if the LSet contains the given lock.
1676 void BuildLockset::warnIfMutexHeld(const NamedDecl *D, const Expr *Exp,
1677                                    Expr *MutexExp, StringRef DiagKind) {
1678   CapabilityExpr Cp = Analyzer->SxBuilder.translateAttrExpr(MutexExp, D, Exp);
1679   if (Cp.isInvalid()) {
1680     warnInvalidLock(Analyzer->Handler, MutexExp, D, Exp, DiagKind);
1681     return;
1682   } else if (Cp.shouldIgnore()) {
1683     return;
1684   }
1685
1686   const FactEntry *LDat = FSet.findLock(Analyzer->FactMan, Cp);
1687   if (LDat) {
1688     Analyzer->Handler.handleFunExcludesLock(
1689         DiagKind, D->getNameAsString(), Cp.toString(), Exp->getExprLoc());
1690   }
1691 }
1692
1693 /// Checks guarded_by and pt_guarded_by attributes.
1694 /// Whenever we identify an access (read or write) to a DeclRefExpr that is
1695 /// marked with guarded_by, we must ensure the appropriate mutexes are held.
1696 /// Similarly, we check if the access is to an expression that dereferences
1697 /// a pointer marked with pt_guarded_by.
1698 void BuildLockset::checkAccess(const Expr *Exp, AccessKind AK,
1699                                ProtectedOperationKind POK) {
1700   Exp = Exp->IgnoreImplicit()->IgnoreParenCasts();
1701
1702   SourceLocation Loc = Exp->getExprLoc();
1703
1704   // Local variables of reference type cannot be re-assigned;
1705   // map them to their initializer.
1706   while (const auto *DRE = dyn_cast<DeclRefExpr>(Exp)) {
1707     const auto *VD = dyn_cast<VarDecl>(DRE->getDecl()->getCanonicalDecl());
1708     if (VD && VD->isLocalVarDecl() && VD->getType()->isReferenceType()) {
1709       if (const auto *E = VD->getInit()) {
1710         // Guard against self-initialization. e.g., int &i = i;
1711         if (E == Exp)
1712           break;
1713         Exp = E;
1714         continue;
1715       }
1716     }
1717     break;
1718   }
1719
1720   if (const auto *UO = dyn_cast<UnaryOperator>(Exp)) {
1721     // For dereferences
1722     if (UO->getOpcode() == UO_Deref)
1723       checkPtAccess(UO->getSubExpr(), AK, POK);
1724     return;
1725   }
1726
1727   if (const auto *AE = dyn_cast<ArraySubscriptExpr>(Exp)) {
1728     checkPtAccess(AE->getLHS(), AK, POK);
1729     return;
1730   }
1731
1732   if (const auto *ME = dyn_cast<MemberExpr>(Exp)) {
1733     if (ME->isArrow())
1734       checkPtAccess(ME->getBase(), AK, POK);
1735     else
1736       checkAccess(ME->getBase(), AK, POK);
1737   }
1738
1739   const ValueDecl *D = getValueDecl(Exp);
1740   if (!D || !D->hasAttrs())
1741     return;
1742
1743   if (D->hasAttr<GuardedVarAttr>() && FSet.isEmpty(Analyzer->FactMan)) {
1744     Analyzer->Handler.handleNoMutexHeld("mutex", D, POK, AK, Loc);
1745   }
1746
1747   for (const auto *I : D->specific_attrs<GuardedByAttr>())
1748     warnIfMutexNotHeld(D, Exp, AK, I->getArg(), POK,
1749                        ClassifyDiagnostic(I), Loc);
1750 }
1751
1752 /// Checks pt_guarded_by and pt_guarded_var attributes.
1753 /// POK is the same  operationKind that was passed to checkAccess.
1754 void BuildLockset::checkPtAccess(const Expr *Exp, AccessKind AK,
1755                                  ProtectedOperationKind POK) {
1756   while (true) {
1757     if (const auto *PE = dyn_cast<ParenExpr>(Exp)) {
1758       Exp = PE->getSubExpr();
1759       continue;
1760     }
1761     if (const auto *CE = dyn_cast<CastExpr>(Exp)) {
1762       if (CE->getCastKind() == CK_ArrayToPointerDecay) {
1763         // If it's an actual array, and not a pointer, then it's elements
1764         // are protected by GUARDED_BY, not PT_GUARDED_BY;
1765         checkAccess(CE->getSubExpr(), AK, POK);
1766         return;
1767       }
1768       Exp = CE->getSubExpr();
1769       continue;
1770     }
1771     break;
1772   }
1773
1774   // Pass by reference warnings are under a different flag.
1775   ProtectedOperationKind PtPOK = POK_VarDereference;
1776   if (POK == POK_PassByRef) PtPOK = POK_PtPassByRef;
1777
1778   const ValueDecl *D = getValueDecl(Exp);
1779   if (!D || !D->hasAttrs())
1780     return;
1781
1782   if (D->hasAttr<PtGuardedVarAttr>() && FSet.isEmpty(Analyzer->FactMan))
1783     Analyzer->Handler.handleNoMutexHeld("mutex", D, PtPOK, AK,
1784                                         Exp->getExprLoc());
1785
1786   for (auto const *I : D->specific_attrs<PtGuardedByAttr>())
1787     warnIfMutexNotHeld(D, Exp, AK, I->getArg(), PtPOK,
1788                        ClassifyDiagnostic(I), Exp->getExprLoc());
1789 }
1790
1791 /// Process a function call, method call, constructor call,
1792 /// or destructor call.  This involves looking at the attributes on the
1793 /// corresponding function/method/constructor/destructor, issuing warnings,
1794 /// and updating the locksets accordingly.
1795 ///
1796 /// FIXME: For classes annotated with one of the guarded annotations, we need
1797 /// to treat const method calls as reads and non-const method calls as writes,
1798 /// and check that the appropriate locks are held. Non-const method calls with
1799 /// the same signature as const method calls can be also treated as reads.
1800 ///
1801 void BuildLockset::handleCall(const Expr *Exp, const NamedDecl *D,
1802                               VarDecl *VD) {
1803   SourceLocation Loc = Exp->getExprLoc();
1804   CapExprSet ExclusiveLocksToAdd, SharedLocksToAdd;
1805   CapExprSet ExclusiveLocksToRemove, SharedLocksToRemove, GenericLocksToRemove;
1806   CapExprSet ScopedExclusiveReqs, ScopedSharedReqs;
1807   StringRef CapDiagKind = "mutex";
1808
1809   // Figure out if we're constructing an object of scoped lockable class
1810   bool isScopedVar = false;
1811   if (VD) {
1812     if (const auto *CD = dyn_cast<const CXXConstructorDecl>(D)) {
1813       const CXXRecordDecl* PD = CD->getParent();
1814       if (PD && PD->hasAttr<ScopedLockableAttr>())
1815         isScopedVar = true;
1816     }
1817   }
1818
1819   for(const Attr *At : D->attrs()) {
1820     switch (At->getKind()) {
1821       // When we encounter a lock function, we need to add the lock to our
1822       // lockset.
1823       case attr::AcquireCapability: {
1824         const auto *A = cast<AcquireCapabilityAttr>(At);
1825         Analyzer->getMutexIDs(A->isShared() ? SharedLocksToAdd
1826                                             : ExclusiveLocksToAdd,
1827                               A, Exp, D, VD);
1828
1829         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
1830         break;
1831       }
1832
1833       // An assert will add a lock to the lockset, but will not generate
1834       // a warning if it is already there, and will not generate a warning
1835       // if it is not removed.
1836       case attr::AssertExclusiveLock: {
1837         const auto *A = cast<AssertExclusiveLockAttr>(At);
1838
1839         CapExprSet AssertLocks;
1840         Analyzer->getMutexIDs(AssertLocks, A, Exp, D, VD);
1841         for (const auto &AssertLock : AssertLocks)
1842           Analyzer->addLock(FSet,
1843                             llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
1844                                 AssertLock, LK_Exclusive, Loc, false, true),
1845                             ClassifyDiagnostic(A));
1846         break;
1847       }
1848       case attr::AssertSharedLock: {
1849         const auto *A = cast<AssertSharedLockAttr>(At);
1850
1851         CapExprSet AssertLocks;
1852         Analyzer->getMutexIDs(AssertLocks, A, Exp, D, VD);
1853         for (const auto &AssertLock : AssertLocks)
1854           Analyzer->addLock(FSet,
1855                             llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
1856                                 AssertLock, LK_Shared, Loc, false, true),
1857                             ClassifyDiagnostic(A));
1858         break;
1859       }
1860
1861       case attr::AssertCapability: {
1862         const auto *A = cast<AssertCapabilityAttr>(At);
1863         CapExprSet AssertLocks;
1864         Analyzer->getMutexIDs(AssertLocks, A, Exp, D, VD);
1865         for (const auto &AssertLock : AssertLocks)
1866           Analyzer->addLock(FSet,
1867                             llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
1868                                 AssertLock,
1869                                 A->isShared() ? LK_Shared : LK_Exclusive, Loc,
1870                                 false, true),
1871                             ClassifyDiagnostic(A));
1872         break;
1873       }
1874
1875       // When we encounter an unlock function, we need to remove unlocked
1876       // mutexes from the lockset, and flag a warning if they are not there.
1877       case attr::ReleaseCapability: {
1878         const auto *A = cast<ReleaseCapabilityAttr>(At);
1879         if (A->isGeneric())
1880           Analyzer->getMutexIDs(GenericLocksToRemove, A, Exp, D, VD);
1881         else if (A->isShared())
1882           Analyzer->getMutexIDs(SharedLocksToRemove, A, Exp, D, VD);
1883         else
1884           Analyzer->getMutexIDs(ExclusiveLocksToRemove, A, Exp, D, VD);
1885
1886         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
1887         break;
1888       }
1889
1890       case attr::RequiresCapability: {
1891         const auto *A = cast<RequiresCapabilityAttr>(At);
1892         for (auto *Arg : A->args()) {
1893           warnIfMutexNotHeld(D, Exp, A->isShared() ? AK_Read : AK_Written, Arg,
1894                              POK_FunctionCall, ClassifyDiagnostic(A),
1895                              Exp->getExprLoc());
1896           // use for adopting a lock
1897           if (isScopedVar) {
1898             Analyzer->getMutexIDs(A->isShared() ? ScopedSharedReqs
1899                                                 : ScopedExclusiveReqs,
1900                                   A, Exp, D, VD);
1901           }
1902         }
1903         break;
1904       }
1905
1906       case attr::LocksExcluded: {
1907         const auto *A = cast<LocksExcludedAttr>(At);
1908         for (auto *Arg : A->args())
1909           warnIfMutexHeld(D, Exp, Arg, ClassifyDiagnostic(A));
1910         break;
1911       }
1912
1913       // Ignore attributes unrelated to thread-safety
1914       default:
1915         break;
1916     }
1917   }
1918
1919   // Remove locks first to allow lock upgrading/downgrading.
1920   // FIXME -- should only fully remove if the attribute refers to 'this'.
1921   bool Dtor = isa<CXXDestructorDecl>(D);
1922   for (const auto &M : ExclusiveLocksToRemove)
1923     Analyzer->removeLock(FSet, M, Loc, Dtor, LK_Exclusive, CapDiagKind);
1924   for (const auto &M : SharedLocksToRemove)
1925     Analyzer->removeLock(FSet, M, Loc, Dtor, LK_Shared, CapDiagKind);
1926   for (const auto &M : GenericLocksToRemove)
1927     Analyzer->removeLock(FSet, M, Loc, Dtor, LK_Generic, CapDiagKind);
1928
1929   // Add locks.
1930   for (const auto &M : ExclusiveLocksToAdd)
1931     Analyzer->addLock(FSet, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
1932                                 M, LK_Exclusive, Loc, isScopedVar),
1933                       CapDiagKind);
1934   for (const auto &M : SharedLocksToAdd)
1935     Analyzer->addLock(FSet, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
1936                                 M, LK_Shared, Loc, isScopedVar),
1937                       CapDiagKind);
1938
1939   if (isScopedVar) {
1940     // Add the managing object as a dummy mutex, mapped to the underlying mutex.
1941     SourceLocation MLoc = VD->getLocation();
1942     DeclRefExpr DRE(VD->getASTContext(), VD, false, VD->getType(), VK_LValue,
1943                     VD->getLocation());
1944     // FIXME: does this store a pointer to DRE?
1945     CapabilityExpr Scp = Analyzer->SxBuilder.translateAttrExpr(&DRE, nullptr);
1946
1947     auto ScopedEntry = llvm::make_unique<ScopedLockableFactEntry>(Scp, MLoc);
1948     for (const auto &M : ExclusiveLocksToAdd)
1949       ScopedEntry->addExclusiveLock(M);
1950     for (const auto &M : ScopedExclusiveReqs)
1951       ScopedEntry->addExclusiveLock(M);
1952     for (const auto &M : SharedLocksToAdd)
1953       ScopedEntry->addSharedLock(M);
1954     for (const auto &M : ScopedSharedReqs)
1955       ScopedEntry->addSharedLock(M);
1956     for (const auto &M : ExclusiveLocksToRemove)
1957       ScopedEntry->addExclusiveUnlock(M);
1958     for (const auto &M : SharedLocksToRemove)
1959       ScopedEntry->addSharedUnlock(M);
1960     Analyzer->addLock(FSet, std::move(ScopedEntry), CapDiagKind);
1961   }
1962 }
1963
1964 /// For unary operations which read and write a variable, we need to
1965 /// check whether we hold any required mutexes. Reads are checked in
1966 /// VisitCastExpr.
1967 void BuildLockset::VisitUnaryOperator(const UnaryOperator *UO) {
1968   switch (UO->getOpcode()) {
1969     case UO_PostDec:
1970     case UO_PostInc:
1971     case UO_PreDec:
1972     case UO_PreInc:
1973       checkAccess(UO->getSubExpr(), AK_Written);
1974       break;
1975     default:
1976       break;
1977   }
1978 }
1979
1980 /// For binary operations which assign to a variable (writes), we need to check
1981 /// whether we hold any required mutexes.
1982 /// FIXME: Deal with non-primitive types.
1983 void BuildLockset::VisitBinaryOperator(const BinaryOperator *BO) {
1984   if (!BO->isAssignmentOp())
1985     return;
1986
1987   // adjust the context
1988   LVarCtx = Analyzer->LocalVarMap.getNextContext(CtxIndex, BO, LVarCtx);
1989
1990   checkAccess(BO->getLHS(), AK_Written);
1991 }
1992
1993 /// Whenever we do an LValue to Rvalue cast, we are reading a variable and
1994 /// need to ensure we hold any required mutexes.
1995 /// FIXME: Deal with non-primitive types.
1996 void BuildLockset::VisitCastExpr(const CastExpr *CE) {
1997   if (CE->getCastKind() != CK_LValueToRValue)
1998     return;
1999   checkAccess(CE->getSubExpr(), AK_Read);
2000 }
2001
2002 void BuildLockset::examineArguments(const FunctionDecl *FD,
2003                                     CallExpr::const_arg_iterator ArgBegin,
2004                                     CallExpr::const_arg_iterator ArgEnd,
2005                                     bool SkipFirstParam) {
2006   // Currently we can't do anything if we don't know the function declaration.
2007   if (!FD)
2008     return;
2009
2010   // NO_THREAD_SAFETY_ANALYSIS does double duty here.  Normally it
2011   // only turns off checking within the body of a function, but we also
2012   // use it to turn off checking in arguments to the function.  This
2013   // could result in some false negatives, but the alternative is to
2014   // create yet another attribute.
2015   if (FD->hasAttr<NoThreadSafetyAnalysisAttr>())
2016     return;
2017
2018   const ArrayRef<ParmVarDecl *> Params = FD->parameters();
2019   auto Param = Params.begin();
2020   if (SkipFirstParam)
2021     ++Param;
2022
2023   // There can be default arguments, so we stop when one iterator is at end().
2024   for (auto Arg = ArgBegin; Param != Params.end() && Arg != ArgEnd;
2025        ++Param, ++Arg) {
2026     QualType Qt = (*Param)->getType();
2027     if (Qt->isReferenceType())
2028       checkAccess(*Arg, AK_Read, POK_PassByRef);
2029   }
2030 }
2031
2032 void BuildLockset::VisitCallExpr(const CallExpr *Exp) {
2033   if (const auto *CE = dyn_cast<CXXMemberCallExpr>(Exp)) {
2034     const auto *ME = dyn_cast<MemberExpr>(CE->getCallee());
2035     // ME can be null when calling a method pointer
2036     const CXXMethodDecl *MD = CE->getMethodDecl();
2037
2038     if (ME && MD) {
2039       if (ME->isArrow()) {
2040         if (MD->isConst())
2041           checkPtAccess(CE->getImplicitObjectArgument(), AK_Read);
2042         else // FIXME -- should be AK_Written
2043           checkPtAccess(CE->getImplicitObjectArgument(), AK_Read);
2044       } else {
2045         if (MD->isConst())
2046           checkAccess(CE->getImplicitObjectArgument(), AK_Read);
2047         else     // FIXME -- should be AK_Written
2048           checkAccess(CE->getImplicitObjectArgument(), AK_Read);
2049       }
2050     }
2051
2052     examineArguments(CE->getDirectCallee(), CE->arg_begin(), CE->arg_end());
2053   } else if (const auto *OE = dyn_cast<CXXOperatorCallExpr>(Exp)) {
2054     auto OEop = OE->getOperator();
2055     switch (OEop) {
2056       case OO_Equal: {
2057         const Expr *Target = OE->getArg(0);
2058         const Expr *Source = OE->getArg(1);
2059         checkAccess(Target, AK_Written);
2060         checkAccess(Source, AK_Read);
2061         break;
2062       }
2063       case OO_Star:
2064       case OO_Arrow:
2065       case OO_Subscript:
2066         if (!(OEop == OO_Star && OE->getNumArgs() > 1)) {
2067           // Grrr.  operator* can be multiplication...
2068           checkPtAccess(OE->getArg(0), AK_Read);
2069         }
2070         LLVM_FALLTHROUGH;
2071       default: {
2072         // TODO: get rid of this, and rely on pass-by-ref instead.
2073         const Expr *Obj = OE->getArg(0);
2074         checkAccess(Obj, AK_Read);
2075         // Check the remaining arguments. For method operators, the first
2076         // argument is the implicit self argument, and doesn't appear in the
2077         // FunctionDecl, but for non-methods it does.
2078         const FunctionDecl *FD = OE->getDirectCallee();
2079         examineArguments(FD, std::next(OE->arg_begin()), OE->arg_end(),
2080                          /*SkipFirstParam*/ !isa<CXXMethodDecl>(FD));
2081         break;
2082       }
2083     }
2084   } else {
2085     examineArguments(Exp->getDirectCallee(), Exp->arg_begin(), Exp->arg_end());
2086   }
2087
2088   auto *D = dyn_cast_or_null<NamedDecl>(Exp->getCalleeDecl());
2089   if(!D || !D->hasAttrs())
2090     return;
2091   handleCall(Exp, D);
2092 }
2093
2094 void BuildLockset::VisitCXXConstructExpr(const CXXConstructExpr *Exp) {
2095   const CXXConstructorDecl *D = Exp->getConstructor();
2096   if (D && D->isCopyConstructor()) {
2097     const Expr* Source = Exp->getArg(0);
2098     checkAccess(Source, AK_Read);
2099   } else {
2100     examineArguments(D, Exp->arg_begin(), Exp->arg_end());
2101   }
2102 }
2103
2104 static CXXConstructorDecl *
2105 findConstructorForByValueReturn(const CXXRecordDecl *RD) {
2106   // Prefer a move constructor over a copy constructor. If there's more than
2107   // one copy constructor or more than one move constructor, we arbitrarily
2108   // pick the first declared such constructor rather than trying to guess which
2109   // one is more appropriate.
2110   CXXConstructorDecl *CopyCtor = nullptr;
2111   for (auto *Ctor : RD->ctors()) {
2112     if (Ctor->isDeleted())
2113       continue;
2114     if (Ctor->isMoveConstructor())
2115       return Ctor;
2116     if (!CopyCtor && Ctor->isCopyConstructor())
2117       CopyCtor = Ctor;
2118   }
2119   return CopyCtor;
2120 }
2121
2122 static Expr *buildFakeCtorCall(CXXConstructorDecl *CD, ArrayRef<Expr *> Args,
2123                                SourceLocation Loc) {
2124   ASTContext &Ctx = CD->getASTContext();
2125   return CXXConstructExpr::Create(Ctx, Ctx.getRecordType(CD->getParent()), Loc,
2126                                   CD, true, Args, false, false, false, false,
2127                                   CXXConstructExpr::CK_Complete,
2128                                   SourceRange(Loc, Loc));
2129 }
2130
2131 void BuildLockset::VisitDeclStmt(const DeclStmt *S) {
2132   // adjust the context
2133   LVarCtx = Analyzer->LocalVarMap.getNextContext(CtxIndex, S, LVarCtx);
2134
2135   for (auto *D : S->getDeclGroup()) {
2136     if (auto *VD = dyn_cast_or_null<VarDecl>(D)) {
2137       Expr *E = VD->getInit();
2138       if (!E)
2139         continue;
2140       E = E->IgnoreParens();
2141
2142       // handle constructors that involve temporaries
2143       if (auto *EWC = dyn_cast<ExprWithCleanups>(E))
2144         E = EWC->getSubExpr();
2145       if (auto *BTE = dyn_cast<CXXBindTemporaryExpr>(E))
2146         E = BTE->getSubExpr();
2147
2148       if (const auto *CE = dyn_cast<CXXConstructExpr>(E)) {
2149         const auto *CtorD = dyn_cast_or_null<NamedDecl>(CE->getConstructor());
2150         if (!CtorD || !CtorD->hasAttrs())
2151           continue;
2152         handleCall(E, CtorD, VD);
2153       } else if (isa<CallExpr>(E) && E->isRValue()) {
2154         // If the object is initialized by a function call that returns a
2155         // scoped lockable by value, use the attributes on the copy or move
2156         // constructor to figure out what effect that should have on the
2157         // lockset.
2158         // FIXME: Is this really the best way to handle this situation?
2159         auto *RD = E->getType()->getAsCXXRecordDecl();
2160         if (!RD || !RD->hasAttr<ScopedLockableAttr>())
2161           continue;
2162         CXXConstructorDecl *CtorD = findConstructorForByValueReturn(RD);
2163         if (!CtorD || !CtorD->hasAttrs())
2164           continue;
2165         handleCall(buildFakeCtorCall(CtorD, {E}, E->getBeginLoc()), CtorD, VD);
2166       }
2167     }
2168   }
2169 }
2170
2171 /// Compute the intersection of two locksets and issue warnings for any
2172 /// locks in the symmetric difference.
2173 ///
2174 /// This function is used at a merge point in the CFG when comparing the lockset
2175 /// of each branch being merged. For example, given the following sequence:
2176 /// A; if () then B; else C; D; we need to check that the lockset after B and C
2177 /// are the same. In the event of a difference, we use the intersection of these
2178 /// two locksets at the start of D.
2179 ///
2180 /// \param FSet1 The first lockset.
2181 /// \param FSet2 The second lockset.
2182 /// \param JoinLoc The location of the join point for error reporting
2183 /// \param LEK1 The error message to report if a mutex is missing from LSet1
2184 /// \param LEK2 The error message to report if a mutex is missing from Lset2
2185 void ThreadSafetyAnalyzer::intersectAndWarn(FactSet &FSet1,
2186                                             const FactSet &FSet2,
2187                                             SourceLocation JoinLoc,
2188                                             LockErrorKind LEK1,
2189                                             LockErrorKind LEK2,
2190                                             bool Modify) {
2191   FactSet FSet1Orig = FSet1;
2192
2193   // Find locks in FSet2 that conflict or are not in FSet1, and warn.
2194   for (const auto &Fact : FSet2) {
2195     const FactEntry *LDat1 = nullptr;
2196     const FactEntry *LDat2 = &FactMan[Fact];
2197     FactSet::iterator Iter1  = FSet1.findLockIter(FactMan, *LDat2);
2198     if (Iter1 != FSet1.end()) LDat1 = &FactMan[*Iter1];
2199
2200     if (LDat1) {
2201       if (LDat1->kind() != LDat2->kind()) {
2202         Handler.handleExclusiveAndShared("mutex", LDat2->toString(),
2203                                          LDat2->loc(), LDat1->loc());
2204         if (Modify && LDat1->kind() != LK_Exclusive) {
2205           // Take the exclusive lock, which is the one in FSet2.
2206           *Iter1 = Fact;
2207         }
2208       }
2209       else if (Modify && LDat1->asserted() && !LDat2->asserted()) {
2210         // The non-asserted lock in FSet2 is the one we want to track.
2211         *Iter1 = Fact;
2212       }
2213     } else {
2214       LDat2->handleRemovalFromIntersection(FSet2, FactMan, JoinLoc, LEK1,
2215                                            Handler);
2216     }
2217   }
2218
2219   // Find locks in FSet1 that are not in FSet2, and remove them.
2220   for (const auto &Fact : FSet1Orig) {
2221     const FactEntry *LDat1 = &FactMan[Fact];
2222     const FactEntry *LDat2 = FSet2.findLock(FactMan, *LDat1);
2223
2224     if (!LDat2) {
2225       LDat1->handleRemovalFromIntersection(FSet1Orig, FactMan, JoinLoc, LEK2,
2226                                            Handler);
2227       if (Modify)
2228         FSet1.removeLock(FactMan, *LDat1);
2229     }
2230   }
2231 }
2232
2233 // Return true if block B never continues to its successors.
2234 static bool neverReturns(const CFGBlock *B) {
2235   if (B->hasNoReturnElement())
2236     return true;
2237   if (B->empty())
2238     return false;
2239
2240   CFGElement Last = B->back();
2241   if (Optional<CFGStmt> S = Last.getAs<CFGStmt>()) {
2242     if (isa<CXXThrowExpr>(S->getStmt()))
2243       return true;
2244   }
2245   return false;
2246 }
2247
2248 /// Check a function's CFG for thread-safety violations.
2249 ///
2250 /// We traverse the blocks in the CFG, compute the set of mutexes that are held
2251 /// at the end of each block, and issue warnings for thread safety violations.
2252 /// Each block in the CFG is traversed exactly once.
2253 void ThreadSafetyAnalyzer::runAnalysis(AnalysisDeclContext &AC) {
2254   // TODO: this whole function needs be rewritten as a visitor for CFGWalker.
2255   // For now, we just use the walker to set things up.
2256   threadSafety::CFGWalker walker;
2257   if (!walker.init(AC))
2258     return;
2259
2260   // AC.dumpCFG(true);
2261   // threadSafety::printSCFG(walker);
2262
2263   CFG *CFGraph = walker.getGraph();
2264   const NamedDecl *D = walker.getDecl();
2265   const auto *CurrentFunction = dyn_cast<FunctionDecl>(D);
2266   CurrentMethod = dyn_cast<CXXMethodDecl>(D);
2267
2268   if (D->hasAttr<NoThreadSafetyAnalysisAttr>())
2269     return;
2270
2271   // FIXME: Do something a bit more intelligent inside constructor and
2272   // destructor code.  Constructors and destructors must assume unique access
2273   // to 'this', so checks on member variable access is disabled, but we should
2274   // still enable checks on other objects.
2275   if (isa<CXXConstructorDecl>(D))
2276     return;  // Don't check inside constructors.
2277   if (isa<CXXDestructorDecl>(D))
2278     return;  // Don't check inside destructors.
2279
2280   Handler.enterFunction(CurrentFunction);
2281
2282   BlockInfo.resize(CFGraph->getNumBlockIDs(),
2283     CFGBlockInfo::getEmptyBlockInfo(LocalVarMap));
2284
2285   // We need to explore the CFG via a "topological" ordering.
2286   // That way, we will be guaranteed to have information about required
2287   // predecessor locksets when exploring a new block.
2288   const PostOrderCFGView *SortedGraph = walker.getSortedGraph();
2289   PostOrderCFGView::CFGBlockSet VisitedBlocks(CFGraph);
2290
2291   // Mark entry block as reachable
2292   BlockInfo[CFGraph->getEntry().getBlockID()].Reachable = true;
2293
2294   // Compute SSA names for local variables
2295   LocalVarMap.traverseCFG(CFGraph, SortedGraph, BlockInfo);
2296
2297   // Fill in source locations for all CFGBlocks.
2298   findBlockLocations(CFGraph, SortedGraph, BlockInfo);
2299
2300   CapExprSet ExclusiveLocksAcquired;
2301   CapExprSet SharedLocksAcquired;
2302   CapExprSet LocksReleased;
2303
2304   // Add locks from exclusive_locks_required and shared_locks_required
2305   // to initial lockset. Also turn off checking for lock and unlock functions.
2306   // FIXME: is there a more intelligent way to check lock/unlock functions?
2307   if (!SortedGraph->empty() && D->hasAttrs()) {
2308     const CFGBlock *FirstBlock = *SortedGraph->begin();
2309     FactSet &InitialLockset = BlockInfo[FirstBlock->getBlockID()].EntrySet;
2310
2311     CapExprSet ExclusiveLocksToAdd;
2312     CapExprSet SharedLocksToAdd;
2313     StringRef CapDiagKind = "mutex";
2314
2315     SourceLocation Loc = D->getLocation();
2316     for (const auto *Attr : D->attrs()) {
2317       Loc = Attr->getLocation();
2318       if (const auto *A = dyn_cast<RequiresCapabilityAttr>(Attr)) {
2319         getMutexIDs(A->isShared() ? SharedLocksToAdd : ExclusiveLocksToAdd, A,
2320                     nullptr, D);
2321         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
2322       } else if (const auto *A = dyn_cast<ReleaseCapabilityAttr>(Attr)) {
2323         // UNLOCK_FUNCTION() is used to hide the underlying lock implementation.
2324         // We must ignore such methods.
2325         if (A->args_size() == 0)
2326           return;
2327         getMutexIDs(A->isShared() ? SharedLocksToAdd : ExclusiveLocksToAdd, A,
2328                     nullptr, D);
2329         getMutexIDs(LocksReleased, A, nullptr, D);
2330         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
2331       } else if (const auto *A = dyn_cast<AcquireCapabilityAttr>(Attr)) {
2332         if (A->args_size() == 0)
2333           return;
2334         getMutexIDs(A->isShared() ? SharedLocksAcquired
2335                                   : ExclusiveLocksAcquired,
2336                     A, nullptr, D);
2337         CapDiagKind = ClassifyDiagnostic(A);
2338       } else if (isa<ExclusiveTrylockFunctionAttr>(Attr)) {
2339         // Don't try to check trylock functions for now.
2340         return;
2341       } else if (isa<SharedTrylockFunctionAttr>(Attr)) {
2342         // Don't try to check trylock functions for now.
2343         return;
2344       } else if (isa<TryAcquireCapabilityAttr>(Attr)) {
2345         // Don't try to check trylock functions for now.
2346         return;
2347       }
2348     }
2349
2350     // FIXME -- Loc can be wrong here.
2351     for (const auto &Mu : ExclusiveLocksToAdd) {
2352       auto Entry = llvm::make_unique<LockableFactEntry>(Mu, LK_Exclusive, Loc);
2353       Entry->setDeclared(true);
2354       addLock(InitialLockset, std::move(Entry), CapDiagKind, true);
2355     }
2356     for (const auto &Mu : SharedLocksToAdd) {
2357       auto Entry = llvm::make_unique<LockableFactEntry>(Mu, LK_Shared, Loc);
2358       Entry->setDeclared(true);
2359       addLock(InitialLockset, std::move(Entry), CapDiagKind, true);
2360     }
2361   }
2362
2363   for (const auto *CurrBlock : *SortedGraph) {
2364     unsigned CurrBlockID = CurrBlock->getBlockID();
2365     CFGBlockInfo *CurrBlockInfo = &BlockInfo[CurrBlockID];
2366
2367     // Use the default initial lockset in case there are no predecessors.
2368     VisitedBlocks.insert(CurrBlock);
2369
2370     // Iterate through the predecessor blocks and warn if the lockset for all
2371     // predecessors is not the same. We take the entry lockset of the current
2372     // block to be the intersection of all previous locksets.
2373     // FIXME: By keeping the intersection, we may output more errors in future
2374     // for a lock which is not in the intersection, but was in the union. We
2375     // may want to also keep the union in future. As an example, let's say
2376     // the intersection contains Mutex L, and the union contains L and M.
2377     // Later we unlock M. At this point, we would output an error because we
2378     // never locked M; although the real error is probably that we forgot to
2379     // lock M on all code paths. Conversely, let's say that later we lock M.
2380     // In this case, we should compare against the intersection instead of the
2381     // union because the real error is probably that we forgot to unlock M on
2382     // all code paths.
2383     bool LocksetInitialized = false;
2384     SmallVector<CFGBlock *, 8> SpecialBlocks;
2385     for (CFGBlock::const_pred_iterator PI = CurrBlock->pred_begin(),
2386          PE  = CurrBlock->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
2387       // if *PI -> CurrBlock is a back edge
2388       if (*PI == nullptr || !VisitedBlocks.alreadySet(*PI))
2389         continue;
2390
2391       unsigned PrevBlockID = (*PI)->getBlockID();
2392       CFGBlockInfo *PrevBlockInfo = &BlockInfo[PrevBlockID];
2393
2394       // Ignore edges from blocks that can't return.
2395       if (neverReturns(*PI) || !PrevBlockInfo->Reachable)
2396         continue;
2397
2398       // Okay, we can reach this block from the entry.
2399       CurrBlockInfo->Reachable = true;
2400
2401       // If the previous block ended in a 'continue' or 'break' statement, then
2402       // a difference in locksets is probably due to a bug in that block, rather
2403       // than in some other predecessor. In that case, keep the other
2404       // predecessor's lockset.
2405       if (const Stmt *Terminator = (*PI)->getTerminator()) {
2406         if (isa<ContinueStmt>(Terminator) || isa<BreakStmt>(Terminator)) {
2407           SpecialBlocks.push_back(*PI);
2408           continue;
2409         }
2410       }
2411
2412       FactSet PrevLockset;
2413       getEdgeLockset(PrevLockset, PrevBlockInfo->ExitSet, *PI, CurrBlock);
2414
2415       if (!LocksetInitialized) {
2416         CurrBlockInfo->EntrySet = PrevLockset;
2417         LocksetInitialized = true;
2418       } else {
2419         intersectAndWarn(CurrBlockInfo->EntrySet, PrevLockset,
2420                          CurrBlockInfo->EntryLoc,
2421                          LEK_LockedSomePredecessors);
2422       }
2423     }
2424
2425     // Skip rest of block if it's not reachable.
2426     if (!CurrBlockInfo->Reachable)
2427       continue;
2428
2429     // Process continue and break blocks. Assume that the lockset for the
2430     // resulting block is unaffected by any discrepancies in them.
2431     for (const auto *PrevBlock : SpecialBlocks) {
2432       unsigned PrevBlockID = PrevBlock->getBlockID();
2433       CFGBlockInfo *PrevBlockInfo = &BlockInfo[PrevBlockID];
2434
2435       if (!LocksetInitialized) {
2436         CurrBlockInfo->EntrySet = PrevBlockInfo->ExitSet;
2437         LocksetInitialized = true;
2438       } else {
2439         // Determine whether this edge is a loop terminator for diagnostic
2440         // purposes. FIXME: A 'break' statement might be a loop terminator, but
2441         // it might also be part of a switch. Also, a subsequent destructor
2442         // might add to the lockset, in which case the real issue might be a
2443         // double lock on the other path.
2444         const Stmt *Terminator = PrevBlock->getTerminator();
2445         bool IsLoop = Terminator && isa<ContinueStmt>(Terminator);
2446
2447         FactSet PrevLockset;
2448         getEdgeLockset(PrevLockset, PrevBlockInfo->ExitSet,
2449                        PrevBlock, CurrBlock);
2450
2451         // Do not update EntrySet.
2452         intersectAndWarn(CurrBlockInfo->EntrySet, PrevLockset,
2453                          PrevBlockInfo->ExitLoc,
2454                          IsLoop ? LEK_LockedSomeLoopIterations
2455                                 : LEK_LockedSomePredecessors,
2456                          false);
2457       }
2458     }
2459
2460     BuildLockset LocksetBuilder(this, *CurrBlockInfo);
2461
2462     // Visit all the statements in the basic block.
2463     for (const auto &BI : *CurrBlock) {
2464       switch (BI.getKind()) {
2465         case CFGElement::Statement: {
2466           CFGStmt CS = BI.castAs<CFGStmt>();
2467           LocksetBuilder.Visit(CS.getStmt());
2468           break;
2469         }
2470         // Ignore BaseDtor, MemberDtor, and TemporaryDtor for now.
2471         case CFGElement::AutomaticObjectDtor: {
2472           CFGAutomaticObjDtor AD = BI.castAs<CFGAutomaticObjDtor>();
2473           const auto *DD = AD.getDestructorDecl(AC.getASTContext());
2474           if (!DD->hasAttrs())
2475             break;
2476
2477           // Create a dummy expression,
2478           auto *VD = const_cast<VarDecl *>(AD.getVarDecl());
2479           DeclRefExpr DRE(VD->getASTContext(), VD, false,
2480                           VD->getType().getNonReferenceType(), VK_LValue,
2481                           AD.getTriggerStmt()->getEndLoc());
2482           LocksetBuilder.handleCall(&DRE, DD);
2483           break;
2484         }
2485         default:
2486           break;
2487       }
2488     }
2489     CurrBlockInfo->ExitSet = LocksetBuilder.FSet;
2490
2491     // For every back edge from CurrBlock (the end of the loop) to another block
2492     // (FirstLoopBlock) we need to check that the Lockset of Block is equal to
2493     // the one held at the beginning of FirstLoopBlock. We can look up the
2494     // Lockset held at the beginning of FirstLoopBlock in the EntryLockSets map.
2495     for (CFGBlock::const_succ_iterator SI = CurrBlock->succ_begin(),
2496          SE  = CurrBlock->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
2497       // if CurrBlock -> *SI is *not* a back edge
2498       if (*SI == nullptr || !VisitedBlocks.alreadySet(*SI))
2499         continue;
2500
2501       CFGBlock *FirstLoopBlock = *SI;
2502       CFGBlockInfo *PreLoop = &BlockInfo[FirstLoopBlock->getBlockID()];
2503       CFGBlockInfo *LoopEnd = &BlockInfo[CurrBlockID];
2504       intersectAndWarn(LoopEnd->ExitSet, PreLoop->EntrySet,
2505                        PreLoop->EntryLoc,
2506                        LEK_LockedSomeLoopIterations,
2507                        false);
2508     }
2509   }
2510
2511   CFGBlockInfo *Initial = &BlockInfo[CFGraph->getEntry().getBlockID()];
2512   CFGBlockInfo *Final   = &BlockInfo[CFGraph->getExit().getBlockID()];
2513
2514   // Skip the final check if the exit block is unreachable.
2515   if (!Final->Reachable)
2516     return;
2517
2518   // By default, we expect all locks held on entry to be held on exit.
2519   FactSet ExpectedExitSet = Initial->EntrySet;
2520
2521   // Adjust the expected exit set by adding or removing locks, as declared
2522   // by *-LOCK_FUNCTION and UNLOCK_FUNCTION.  The intersect below will then
2523   // issue the appropriate warning.
2524   // FIXME: the location here is not quite right.
2525   for (const auto &Lock : ExclusiveLocksAcquired)
2526     ExpectedExitSet.addLock(FactMan, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
2527                                          Lock, LK_Exclusive, D->getLocation()));
2528   for (const auto &Lock : SharedLocksAcquired)
2529     ExpectedExitSet.addLock(FactMan, llvm::make_unique<LockableFactEntry>(
2530                                          Lock, LK_Shared, D->getLocation()));
2531   for (const auto &Lock : LocksReleased)
2532     ExpectedExitSet.removeLock(FactMan, Lock);
2533
2534   // FIXME: Should we call this function for all blocks which exit the function?
2535   intersectAndWarn(ExpectedExitSet, Final->ExitSet,
2536                    Final->ExitLoc,
2537                    LEK_LockedAtEndOfFunction,
2538                    LEK_NotLockedAtEndOfFunction,
2539                    false);
2540
2541   Handler.leaveFunction(CurrentFunction);
2542 }
2543
2544 /// Check a function's CFG for thread-safety violations.
2545 ///
2546 /// We traverse the blocks in the CFG, compute the set of mutexes that are held
2547 /// at the end of each block, and issue warnings for thread safety violations.
2548 /// Each block in the CFG is traversed exactly once.
2549 void threadSafety::runThreadSafetyAnalysis(AnalysisDeclContext &AC,
2550                                            ThreadSafetyHandler &Handler,
2551                                            BeforeSet **BSet) {
2552   if (!*BSet)
2553     *BSet = new BeforeSet;
2554   ThreadSafetyAnalyzer Analyzer(Handler, *BSet);
2555   Analyzer.runAnalysis(AC);
2556 }
2557
2558 void threadSafety::threadSafetyCleanup(BeforeSet *Cache) { delete Cache; }
2559
2560 /// Helper function that returns a LockKind required for the given level
2561 /// of access.
2562 LockKind threadSafety::getLockKindFromAccessKind(AccessKind AK) {
2563   switch (AK) {
2564     case AK_Read :
2565       return LK_Shared;
2566     case AK_Written :
2567       return LK_Exclusive;
2568   }
2569   llvm_unreachable("Unknown AccessKind");
2570 }