[WinEHPrepare] Refactor explicit EH preparation
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / WinEHPrepare.cpp
1 //===-- WinEHPrepare - Prepare exception handling for code generation ---===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass lowers LLVM IR exception handling into something closer to what the
11 // backend wants for functions using a personality function from a runtime
12 // provided by MSVC. Functions with other personality functions are left alone
13 // and may be prepared by other passes. In particular, all supported MSVC
14 // personality functions require cleanup code to be outlined, and the C++
15 // personality requires catch handler code to be outlined.
16 //
17 //===----------------------------------------------------------------------===//
18
19 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
20 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
21 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
23 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
24 #include "llvm/ADT/Triple.h"
25 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
26 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
27 #include "llvm/Analysis/LibCallSemantics.h"
28 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/WinEHFuncInfo.h"
30 #include "llvm/IR/Dominators.h"
31 #include "llvm/IR/Function.h"
32 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
33 #include "llvm/IR/Instructions.h"
34 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
35 #include "llvm/IR/Module.h"
36 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
37 #include "llvm/Pass.h"
38 #include "llvm/Support/Debug.h"
39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
40 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
41 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
42 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
44 #include <memory>
45
46 using namespace llvm;
47 using namespace llvm::PatternMatch;
48
49 #define DEBUG_TYPE "winehprepare"
50
51 namespace {
52
53 // This map is used to model frame variable usage during outlining, to
54 // construct a structure type to hold the frame variables in a frame
55 // allocation block, and to remap the frame variable allocas (including
56 // spill locations as needed) to GEPs that get the variable from the
57 // frame allocation structure.
58 typedef MapVector<Value *, TinyPtrVector<AllocaInst *>> FrameVarInfoMap;
59
60 // TinyPtrVector cannot hold nullptr, so we need our own sentinel that isn't
61 // quite null.
62 AllocaInst *getCatchObjectSentinel() {
63   return static_cast<AllocaInst *>(nullptr) + 1;
64 }
65
66 typedef SmallSet<BasicBlock *, 4> VisitedBlockSet;
67
68 class LandingPadActions;
69 class LandingPadMap;
70
71 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CatchHandler *> CatchHandlerMapTy;
72 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CleanupHandler *> CleanupHandlerMapTy;
73
74 class WinEHPrepare : public FunctionPass {
75 public:
76   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid.
77   WinEHPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
78       : FunctionPass(ID) {
79     if (TM)
80       TheTriple = TM->getTargetTriple();
81   }
82
83   bool runOnFunction(Function &Fn) override;
84
85   bool doFinalization(Module &M) override;
86
87   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
88
89   const char *getPassName() const override {
90     return "Windows exception handling preparation";
91   }
92
93 private:
94   bool prepareExceptionHandlers(Function &F,
95                                 SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
96   void identifyEHBlocks(Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
97   void promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad);
98   void demoteValuesLiveAcrossHandlers(Function &F,
99                                       SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
100   void findSEHEHReturnPoints(Function &F,
101                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
102   void findCXXEHReturnPoints(Function &F,
103                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
104   void getPossibleReturnTargets(Function *ParentF, Function *HandlerF,
105                                 SetVector<BasicBlock*> &Targets);
106   void completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
107                                 LandingPadInst *OutlinedLPad,
108                                 const LandingPadInst *OriginalLPad,
109                                 FrameVarInfoMap &VarInfo);
110   Function *createHandlerFunc(Function *ParentFn, Type *RetTy,
111                               const Twine &Name, Module *M, Value *&ParentFP);
112   bool outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
113                       LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
114                       FrameVarInfoMap &VarInfo);
115   void addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler);
116
117   void mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad, LandingPadActions &Actions);
118   CatchHandler *findCatchHandler(BasicBlock *BB, BasicBlock *&NextBB,
119                                  VisitedBlockSet &VisitedBlocks);
120   void findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions, BasicBlock *StartBB,
121                            BasicBlock *EndBB);
122
123   void processSEHCatchHandler(CatchHandler *Handler, BasicBlock *StartBB);
124   void insertPHIStores(PHINode *OriginalPHI, AllocaInst *SpillSlot);
125   void
126   insertPHIStore(BasicBlock *PredBlock, Value *PredVal, AllocaInst *SpillSlot,
127                  SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock *, Value *>> &Worklist);
128   AllocaInst *insertPHILoads(PHINode *PN, Function &F);
129   void replaceUseWithLoad(Value *V, Use &U, AllocaInst *&SpillSlot,
130                           DenseMap<BasicBlock *, Value *> &Loads, Function &F);
131   void demoteNonlocalUses(Value *V, std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB,
132                           Function &F);
133   bool prepareExplicitEH(Function &F,
134                          SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
135   void colorFunclets(Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
136   void demotePHIsOnFunclets(Function &F);
137   void demoteUsesBetweenFunclets(Function &F);
138   void demoteArgumentUses(Function &F);
139   void cloneCommonBlocks(Function &F,
140                          SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
141   void removeImplausibleTerminators(Function &F);
142   void cleanupPreparedFunclets(Function &F);
143   void verifyPreparedFunclets(Function &F);
144
145   Triple TheTriple;
146
147   // All fields are reset by runOnFunction.
148   DominatorTree *DT = nullptr;
149   const TargetLibraryInfo *LibInfo = nullptr;
150   EHPersonality Personality = EHPersonality::Unknown;
151   CatchHandlerMapTy CatchHandlerMap;
152   CleanupHandlerMapTy CleanupHandlerMap;
153   DenseMap<const LandingPadInst *, LandingPadMap> LPadMaps;
154   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> NormalBlocks;
155   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> EHBlocks;
156   SetVector<BasicBlock *> EHReturnBlocks;
157
158   // This maps landing pad instructions found in outlined handlers to
159   // the landing pad instruction in the parent function from which they
160   // were cloned.  The cloned/nested landing pad is used as the key
161   // because the landing pad may be cloned into multiple handlers.
162   // This map will be used to add the llvm.eh.actions call to the nested
163   // landing pads after all handlers have been outlined.
164   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> NestedLPtoOriginalLP;
165
166   // This maps blocks in the parent function which are destinations of
167   // catch handlers to cloned blocks in (other) outlined handlers. This
168   // handles the case where a nested landing pads has a catch handler that
169   // returns to a handler function rather than the parent function.
170   // The original block is used as the key here because there should only
171   // ever be one handler function from which the cloned block is not pruned.
172   // The original block will be pruned from the parent function after all
173   // handlers have been outlined.  This map will be used to adjust the
174   // return instructions of handlers which return to the block that was
175   // outlined into a handler.  This is done after all handlers have been
176   // outlined but before the outlined code is pruned from the parent function.
177   DenseMap<const BasicBlock *, BasicBlock *> LPadTargetBlocks;
178
179   // Map from outlined handler to call to parent local address. Only used for
180   // 32-bit EH.
181   DenseMap<Function *, Value *> HandlerToParentFP;
182
183   AllocaInst *SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
184
185   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> BlockColors;
186   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> FuncletBlocks;
187   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> FuncletChildren;
188 };
189
190 class WinEHFrameVariableMaterializer : public ValueMaterializer {
191 public:
192   WinEHFrameVariableMaterializer(Function *OutlinedFn, Value *ParentFP,
193                                  FrameVarInfoMap &FrameVarInfo);
194   ~WinEHFrameVariableMaterializer() override {}
195
196   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
197
198   void escapeCatchObject(Value *V);
199
200 private:
201   FrameVarInfoMap &FrameVarInfo;
202   IRBuilder<> Builder;
203 };
204
205 class LandingPadMap {
206 public:
207   LandingPadMap() : OriginLPad(nullptr) {}
208   void mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad);
209
210   bool isInitialized() { return OriginLPad != nullptr; }
211
212   bool isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const;
213   bool isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const;
214
215   void remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
216                      Value *SelectorValue) const;
217
218 private:
219   const LandingPadInst *OriginLPad;
220   // We will normally only see one of each of these instructions, but
221   // if more than one occurs for some reason we can handle that.
222   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedEHPtrs;
223   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedSelectors;
224 };
225
226 class WinEHCloningDirectorBase : public CloningDirector {
227 public:
228   WinEHCloningDirectorBase(Function *HandlerFn, Value *ParentFP,
229                            FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
230       : Materializer(HandlerFn, ParentFP, VarInfo),
231         SelectorIDType(Type::getInt32Ty(HandlerFn->getContext())),
232         Int8PtrType(Type::getInt8PtrTy(HandlerFn->getContext())),
233         LPadMap(LPadMap), ParentFP(ParentFP) {}
234
235   CloningAction handleInstruction(ValueToValueMapTy &VMap,
236                                   const Instruction *Inst,
237                                   BasicBlock *NewBB) override;
238
239   virtual CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
240                                          const Instruction *Inst,
241                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
242   virtual CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
243                                        const Instruction *Inst,
244                                        BasicBlock *NewBB) = 0;
245   virtual CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
246                                         const Instruction *Inst,
247                                         BasicBlock *NewBB) = 0;
248   virtual CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
249                                          const IndirectBrInst *IBr,
250                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
251   virtual CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
252                                      const InvokeInst *Invoke,
253                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
254   virtual CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
255                                      const ResumeInst *Resume,
256                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
257   virtual CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
258                                       const CmpInst *Compare,
259                                       BasicBlock *NewBB) = 0;
260   virtual CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
261                                          const LandingPadInst *LPad,
262                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
263
264   ValueMaterializer *getValueMaterializer() override { return &Materializer; }
265
266 protected:
267   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer;
268   Type *SelectorIDType;
269   Type *Int8PtrType;
270   LandingPadMap &LPadMap;
271
272   /// The value representing the parent frame pointer.
273   Value *ParentFP;
274 };
275
276 class WinEHCatchDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
277 public:
278   WinEHCatchDirector(
279       Function *CatchFn, Value *ParentFP, Value *Selector,
280       FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap,
281       DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPads,
282       DominatorTree *DT, SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks)
283       : WinEHCloningDirectorBase(CatchFn, ParentFP, VarInfo, LPadMap),
284         CurrentSelector(Selector->stripPointerCasts()),
285         ExceptionObjectVar(nullptr), NestedLPtoOriginalLP(NestedLPads),
286         DT(DT), EHBlocks(EHBlocks) {}
287
288   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
289                                  const Instruction *Inst,
290                                  BasicBlock *NewBB) override;
291   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
292                                BasicBlock *NewBB) override;
293   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
294                                 const Instruction *Inst,
295                                 BasicBlock *NewBB) override;
296   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
297                                  const IndirectBrInst *IBr,
298                                  BasicBlock *NewBB) override;
299   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
300                              BasicBlock *NewBB) override;
301   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
302                              BasicBlock *NewBB) override;
303   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
304                               BasicBlock *NewBB) override;
305   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
306                                  const LandingPadInst *LPad,
307                                  BasicBlock *NewBB) override;
308
309   Value *getExceptionVar() { return ExceptionObjectVar; }
310   TinyPtrVector<BasicBlock *> &getReturnTargets() { return ReturnTargets; }
311
312 private:
313   Value *CurrentSelector;
314
315   Value *ExceptionObjectVar;
316   TinyPtrVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
317
318   // This will be a reference to the field of the same name in the WinEHPrepare
319   // object which instantiates this WinEHCatchDirector object.
320   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPtoOriginalLP;
321   DominatorTree *DT;
322   SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks;
323 };
324
325 class WinEHCleanupDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
326 public:
327   WinEHCleanupDirector(Function *CleanupFn, Value *ParentFP,
328                        FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
329       : WinEHCloningDirectorBase(CleanupFn, ParentFP, VarInfo,
330                                  LPadMap) {}
331
332   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
333                                  const Instruction *Inst,
334                                  BasicBlock *NewBB) override;
335   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
336                                BasicBlock *NewBB) override;
337   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
338                                 const Instruction *Inst,
339                                 BasicBlock *NewBB) override;
340   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
341                                  const IndirectBrInst *IBr,
342                                  BasicBlock *NewBB) override;
343   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
344                              BasicBlock *NewBB) override;
345   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
346                              BasicBlock *NewBB) override;
347   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
348                               BasicBlock *NewBB) override;
349   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
350                                  const LandingPadInst *LPad,
351                                  BasicBlock *NewBB) override;
352 };
353
354 class LandingPadActions {
355 public:
356   LandingPadActions() : HasCleanupHandlers(false) {}
357
358   void insertCatchHandler(CatchHandler *Action) { Actions.push_back(Action); }
359   void insertCleanupHandler(CleanupHandler *Action) {
360     Actions.push_back(Action);
361     HasCleanupHandlers = true;
362   }
363
364   bool includesCleanup() const { return HasCleanupHandlers; }
365
366   SmallVectorImpl<ActionHandler *> &actions() { return Actions; }
367   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator begin() { return Actions.begin(); }
368   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator end() { return Actions.end(); }
369
370 private:
371   // Note that this class does not own the ActionHandler objects in this vector.
372   // The ActionHandlers are owned by the CatchHandlerMap and CleanupHandlerMap
373   // in the WinEHPrepare class.
374   SmallVector<ActionHandler *, 4> Actions;
375   bool HasCleanupHandlers;
376 };
377
378 } // end anonymous namespace
379
380 char WinEHPrepare::ID = 0;
381 INITIALIZE_TM_PASS(WinEHPrepare, "winehprepare", "Prepare Windows exceptions",
382                    false, false)
383
384 FunctionPass *llvm::createWinEHPass(const TargetMachine *TM) {
385   return new WinEHPrepare(TM);
386 }
387
388 bool WinEHPrepare::runOnFunction(Function &Fn) {
389   if (!Fn.hasPersonalityFn())
390     return false;
391
392   // No need to prepare outlined handlers.
393   if (Fn.hasFnAttribute("wineh-parent"))
394     return false;
395
396   // Classify the personality to see what kind of preparation we need.
397   Personality = classifyEHPersonality(Fn.getPersonalityFn());
398
399   // Do nothing if this is not an MSVC personality.
400   if (!isMSVCEHPersonality(Personality))
401     return false;
402
403   SmallVector<LandingPadInst *, 4> LPads;
404   SmallVector<ResumeInst *, 4> Resumes;
405   SmallVector<BasicBlock *, 4> EntryBlocks;
406   bool ForExplicitEH = false;
407   for (BasicBlock &BB : Fn) {
408     Instruction *First = BB.getFirstNonPHI();
409     if (auto *LP = dyn_cast<LandingPadInst>(First)) {
410       LPads.push_back(LP);
411     } else if (First->isEHPad()) {
412       if (!ForExplicitEH)
413         EntryBlocks.push_back(&Fn.getEntryBlock());
414       if (!isa<CatchEndPadInst>(First) && !isa<CleanupEndPadInst>(First))
415         EntryBlocks.push_back(&BB);
416       ForExplicitEH = true;
417     }
418     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(BB.getTerminator()))
419       Resumes.push_back(Resume);
420   }
421
422   if (ForExplicitEH)
423     return prepareExplicitEH(Fn, EntryBlocks);
424
425   // No need to prepare functions that lack landing pads.
426   if (LPads.empty())
427     return false;
428
429   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
430   LibInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
431
432   // If there were any landing pads, prepareExceptionHandlers will make changes.
433   prepareExceptionHandlers(Fn, LPads);
434   return true;
435 }
436
437 bool WinEHPrepare::doFinalization(Module &M) { return false; }
438
439 void WinEHPrepare::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
440   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
441   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
442 }
443
444 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
445                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB);
446
447 // Finds blocks reachable from the starting set Worklist. Does not follow unwind
448 // edges or blocks listed in StopPoints.
449 static void findReachableBlocks(SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &ReachableBBs,
450                                 SetVector<BasicBlock *> &Worklist,
451                                 const SetVector<BasicBlock *> *StopPoints) {
452   while (!Worklist.empty()) {
453     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
454
455     // Don't cross blocks that we should stop at.
456     if (StopPoints && StopPoints->count(BB))
457       continue;
458
459     if (!ReachableBBs.insert(BB).second)
460       continue; // Already visited.
461
462     // Don't follow unwind edges of invokes.
463     if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB->getTerminator())) {
464       Worklist.insert(II->getNormalDest());
465       continue;
466     }
467
468     // Otherwise, follow all successors.
469     Worklist.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
470   }
471 }
472
473 // Attempt to find an instruction where a block can be split before
474 // a call to llvm.eh.begincatch and its operands.  If the block
475 // begins with the begincatch call or one of its adjacent operands
476 // the block will not be split.
477 static Instruction *findBeginCatchSplitPoint(BasicBlock *BB,
478                                              IntrinsicInst *II) {
479   // If the begincatch call is already the first instruction in the block,
480   // don't split.
481   Instruction *FirstNonPHI = BB->getFirstNonPHI();
482   if (II == FirstNonPHI)
483     return nullptr;
484
485   // If either operand is in the same basic block as the instruction and
486   // isn't used by another instruction before the begincatch call, include it
487   // in the split block.
488   auto *Op0 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(0));
489   auto *Op1 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(1));
490
491   Instruction *I = II->getPrevNode();
492   Instruction *LastI = II;
493
494   while (I == Op0 || I == Op1) {
495     // If the block begins with one of the operands and there are no other
496     // instructions between the operand and the begincatch call, don't split.
497     if (I == FirstNonPHI)
498       return nullptr;
499
500     LastI = I;
501     I = I->getPrevNode();
502   }
503
504   // If there is at least one instruction in the block before the begincatch
505   // call and its operands, split the block at either the begincatch or
506   // its operand.
507   return LastI;
508 }
509
510 /// Find all points where exceptional control rejoins normal control flow via
511 /// llvm.eh.endcatch. Add them to the normal bb reachability worklist.
512 void WinEHPrepare::findCXXEHReturnPoints(
513     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
514   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
515     BasicBlock *BB = BBI;
516     for (Instruction &I : *BB) {
517       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>())) {
518         Instruction *SplitPt =
519             findBeginCatchSplitPoint(BB, cast<IntrinsicInst>(&I));
520         if (SplitPt) {
521           // Split the block before the llvm.eh.begincatch call to allow
522           // cleanup and catch code to be distinguished later.
523           // Do not update BBI because we still need to process the
524           // portion of the block that we are splitting off.
525           SplitBlock(BB, SplitPt, DT);
526           break;
527         }
528       }
529       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
530         // Split the block after the call to llvm.eh.endcatch if there is
531         // anything other than an unconditional branch, or if the successor
532         // starts with a phi.
533         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(I.getNextNode());
534         if (!Br || !Br->isUnconditional() ||
535             isa<PHINode>(Br->getSuccessor(0)->begin())) {
536           DEBUG(dbgs() << "splitting block " << BB->getName()
537                        << " with llvm.eh.endcatch\n");
538           BBI = SplitBlock(BB, I.getNextNode(), DT);
539         }
540         // The next BB is normal control flow.
541         EHReturnBlocks.insert(BB->getTerminator()->getSuccessor(0));
542         break;
543       }
544     }
545   }
546 }
547
548 static bool isCatchAllLandingPad(const BasicBlock *BB) {
549   const LandingPadInst *LP = BB->getLandingPadInst();
550   if (!LP)
551     return false;
552   unsigned N = LP->getNumClauses();
553   return (N > 0 && LP->isCatch(N - 1) &&
554           isa<ConstantPointerNull>(LP->getClause(N - 1)));
555 }
556
557 /// Find all points where exceptions control rejoins normal control flow via
558 /// selector dispatch.
559 void WinEHPrepare::findSEHEHReturnPoints(
560     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
561   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
562     BasicBlock *BB = BBI;
563     // If the landingpad is a catch-all, treat the whole lpad as if it is
564     // reachable from normal control flow.
565     // FIXME: This is imprecise. We need a better way of identifying where a
566     // catch-all starts and cleanups stop. As far as LLVM is concerned, there
567     // is no difference.
568     if (isCatchAllLandingPad(BB)) {
569       EHReturnBlocks.insert(BB);
570       continue;
571     }
572
573     BasicBlock *CatchHandler;
574     BasicBlock *NextBB;
575     Constant *Selector;
576     if (isSelectorDispatch(BB, CatchHandler, Selector, NextBB)) {
577       // Split the edge if there are multiple predecessors. This creates a place
578       // where we can insert EH recovery code.
579       if (!CatchHandler->getSinglePredecessor()) {
580         DEBUG(dbgs() << "splitting EH return edge from " << BB->getName()
581                      << " to " << CatchHandler->getName() << '\n');
582         BBI = CatchHandler = SplitCriticalEdge(
583             BB, std::find(succ_begin(BB), succ_end(BB), CatchHandler));
584       }
585       EHReturnBlocks.insert(CatchHandler);
586     }
587   }
588 }
589
590 void WinEHPrepare::identifyEHBlocks(Function &F, 
591                                     SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
592   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
593                << F.getName() << '\n');
594
595   // Build a set of all non-exceptional blocks and exceptional blocks.
596   // - Non-exceptional blocks are blocks reachable from the entry block while
597   //   not following invoke unwind edges.
598   // - Exceptional blocks are blocks reachable from landingpads. Analysis does
599   //   not follow llvm.eh.endcatch blocks, which mark a transition from
600   //   exceptional to normal control.
601
602   if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
603     findCXXEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
604   else
605     findSEHEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
606
607   DEBUG({
608     dbgs() << "identified the following blocks as EH return points:\n";
609     for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
610       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
611   });
612
613 // Join points should not have phis at this point, unless they are a
614 // landingpad, in which case we will demote their phis later.
615 #ifndef NDEBUG
616   for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
617     assert((BB->isLandingPad() || !isa<PHINode>(BB->begin())) &&
618            "non-lpad EH return block has phi");
619 #endif
620
621   // Normal blocks are the blocks reachable from the entry block and all EH
622   // return points.
623   SetVector<BasicBlock *> Worklist;
624   Worklist = EHReturnBlocks;
625   Worklist.insert(&F.getEntryBlock());
626   findReachableBlocks(NormalBlocks, Worklist, nullptr);
627   DEBUG({
628     dbgs() << "marked the following blocks as normal:\n";
629     for (BasicBlock *BB : NormalBlocks)
630       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
631   });
632
633   // Exceptional blocks are the blocks reachable from landingpads that don't
634   // cross EH return points.
635   Worklist.clear();
636   for (auto *LPI : LPads)
637     Worklist.insert(LPI->getParent());
638   findReachableBlocks(EHBlocks, Worklist, &EHReturnBlocks);
639   DEBUG({
640     dbgs() << "marked the following blocks as exceptional:\n";
641     for (BasicBlock *BB : EHBlocks)
642       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
643   });
644
645 }
646
647 /// Ensure that all values live into and out of exception handlers are stored
648 /// in memory.
649 /// FIXME: This falls down when values are defined in one handler and live into
650 /// another handler. For example, a cleanup defines a value used only by a
651 /// catch handler.
652 void WinEHPrepare::demoteValuesLiveAcrossHandlers(
653     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
654   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
655                << F.getName() << '\n');
656
657   // identifyEHBlocks() should have been called before this function.
658   assert(!NormalBlocks.empty());
659
660   // Try to avoid demoting EH pointer and selector values. They get in the way
661   // of our pattern matching.
662   SmallPtrSet<Instruction *, 10> EHVals;
663   for (BasicBlock &BB : F) {
664     LandingPadInst *LP = BB.getLandingPadInst();
665     if (!LP)
666       continue;
667     EHVals.insert(LP);
668     for (User *U : LP->users()) {
669       auto *EI = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
670       if (!EI)
671         continue;
672       EHVals.insert(EI);
673       for (User *U2 : EI->users()) {
674         if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(U2))
675           EHVals.insert(PN);
676       }
677     }
678   }
679
680   SetVector<Argument *> ArgsToDemote;
681   SetVector<Instruction *> InstrsToDemote;
682   for (BasicBlock &BB : F) {
683     bool IsNormalBB = NormalBlocks.count(&BB);
684     bool IsEHBB = EHBlocks.count(&BB);
685     if (!IsNormalBB && !IsEHBB)
686       continue; // Blocks that are neither normal nor EH are unreachable.
687     for (Instruction &I : BB) {
688       for (Value *Op : I.operands()) {
689         // Don't demote static allocas, constants, and labels.
690         if (isa<Constant>(Op) || isa<BasicBlock>(Op) || isa<InlineAsm>(Op))
691           continue;
692         auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Op);
693         if (AI && AI->isStaticAlloca())
694           continue;
695
696         if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Op)) {
697           if (IsEHBB) {
698             DEBUG(dbgs() << "Demoting argument " << *Arg
699                          << " used by EH instr: " << I << "\n");
700             ArgsToDemote.insert(Arg);
701           }
702           continue;
703         }
704
705         // Don't demote EH values.
706         auto *OpI = cast<Instruction>(Op);
707         if (EHVals.count(OpI))
708           continue;
709
710         BasicBlock *OpBB = OpI->getParent();
711         // If a value is produced and consumed in the same BB, we don't need to
712         // demote it.
713         if (OpBB == &BB)
714           continue;
715         bool IsOpNormalBB = NormalBlocks.count(OpBB);
716         bool IsOpEHBB = EHBlocks.count(OpBB);
717         if (IsNormalBB != IsOpNormalBB || IsEHBB != IsOpEHBB) {
718           DEBUG({
719             dbgs() << "Demoting instruction live in-out from EH:\n";
720             dbgs() << "Instr: " << *OpI << '\n';
721             dbgs() << "User: " << I << '\n';
722           });
723           InstrsToDemote.insert(OpI);
724         }
725       }
726     }
727   }
728
729   // Demote values live into and out of handlers.
730   // FIXME: This demotion is inefficient. We should insert spills at the point
731   // of definition, insert one reload in each handler that uses the value, and
732   // insert reloads in the BB used to rejoin normal control flow.
733   Instruction *AllocaInsertPt = F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt();
734   for (Instruction *I : InstrsToDemote)
735     DemoteRegToStack(*I, false, AllocaInsertPt);
736
737   // Demote arguments separately, and only for uses in EH blocks.
738   for (Argument *Arg : ArgsToDemote) {
739     auto *Slot = new AllocaInst(Arg->getType(), nullptr,
740                                 Arg->getName() + ".reg2mem", AllocaInsertPt);
741     SmallVector<User *, 4> Users(Arg->user_begin(), Arg->user_end());
742     for (User *U : Users) {
743       auto *I = dyn_cast<Instruction>(U);
744       if (I && EHBlocks.count(I->getParent())) {
745         auto *Reload = new LoadInst(Slot, Arg->getName() + ".reload", false, I);
746         U->replaceUsesOfWith(Arg, Reload);
747       }
748     }
749     new StoreInst(Arg, Slot, AllocaInsertPt);
750   }
751
752   // Demote landingpad phis, as the landingpad will be removed from the machine
753   // CFG.
754   for (LandingPadInst *LPI : LPads) {
755     BasicBlock *BB = LPI->getParent();
756     while (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
757       DemotePHIToStack(Phi, AllocaInsertPt);
758   }
759
760   DEBUG(dbgs() << "Demoted " << InstrsToDemote.size() << " instructions and "
761                << ArgsToDemote.size() << " arguments for WinEHPrepare\n\n");
762 }
763
764 bool WinEHPrepare::prepareExceptionHandlers(
765     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
766   // Don't run on functions that are already prepared.
767   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
768     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
769     for (Instruction &Inst : *LPadBB)
770       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
771         return false;
772   }
773
774   identifyEHBlocks(F, LPads);
775   demoteValuesLiveAcrossHandlers(F, LPads);
776
777   // These containers are used to re-map frame variables that are used in
778   // outlined catch and cleanup handlers.  They will be populated as the
779   // handlers are outlined.
780   FrameVarInfoMap FrameVarInfo;
781
782   bool HandlersOutlined = false;
783
784   Module *M = F.getParent();
785   LLVMContext &Context = M->getContext();
786
787   // Create a new function to receive the handler contents.
788   PointerType *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
789   Type *Int32Type = Type::getInt32Ty(Context);
790   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::eh_actions);
791
792   if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
793     // FIXME: Switch the ehptr type to i32 and then switch this.
794     SEHExceptionCodeSlot =
795         new AllocaInst(Int8PtrType, nullptr, "seh_exception_code",
796                        F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt());
797   }
798
799   // In order to handle the case where one outlined catch handler returns
800   // to a block within another outlined catch handler that would otherwise
801   // be unreachable, we need to outline the nested landing pad before we
802   // outline the landing pad which encloses it.
803   if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality))
804     std::sort(LPads.begin(), LPads.end(),
805               [this](LandingPadInst *const &L, LandingPadInst *const &R) {
806                 return DT->properlyDominates(R->getParent(), L->getParent());
807               });
808
809   // This container stores the llvm.eh.recover and IndirectBr instructions
810   // that make up the body of each landing pad after it has been outlined.
811   // We need to defer the population of the target list for the indirectbr
812   // until all landing pads have been outlined so that we can handle the
813   // case of blocks in the target that are reached only from nested
814   // landing pads.
815   SmallVector<std::pair<CallInst*, IndirectBrInst *>, 4> LPadImpls;
816
817   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
818     // Look for evidence that this landingpad has already been processed.
819     bool LPadHasActionList = false;
820     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
821     for (Instruction &Inst : *LPadBB) {
822       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>())) {
823         LPadHasActionList = true;
824         break;
825       }
826     }
827
828     // If we've already outlined the handlers for this landingpad,
829     // there's nothing more to do here.
830     if (LPadHasActionList)
831       continue;
832
833     // If either of the values in the aggregate returned by the landing pad is
834     // extracted and stored to memory, promote the stored value to a register.
835     promoteLandingPadValues(LPad);
836
837     LandingPadActions Actions;
838     mapLandingPadBlocks(LPad, Actions);
839
840     HandlersOutlined |= !Actions.actions().empty();
841     for (ActionHandler *Action : Actions) {
842       if (Action->hasBeenProcessed())
843         continue;
844       BasicBlock *StartBB = Action->getStartBlock();
845
846       // SEH doesn't do any outlining for catches. Instead, pass the handler
847       // basic block addr to llvm.eh.actions and list the block as a return
848       // target.
849       if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
850         if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
851           processSEHCatchHandler(CatchAction, StartBB);
852           continue;
853         }
854       }
855
856       outlineHandler(Action, &F, LPad, StartBB, FrameVarInfo);
857     }
858
859     // Split the block after the landingpad instruction so that it is just a
860     // call to llvm.eh.actions followed by indirectbr.
861     assert(!isa<PHINode>(LPadBB->begin()) && "lpad phi not removed");
862     SplitBlock(LPadBB, LPad->getNextNode(), DT);
863     // Erase the branch inserted by the split so we can insert indirectbr.
864     LPadBB->getTerminator()->eraseFromParent();
865
866     // Replace all extracted values with undef and ultimately replace the
867     // landingpad with undef.
868     SmallVector<Instruction *, 4> SEHCodeUses;
869     SmallVector<Instruction *, 4> EHUndefs;
870     for (User *U : LPad->users()) {
871       auto *E = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
872       if (!E)
873         continue;
874       assert(E->getNumIndices() == 1 &&
875              "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
876       unsigned Idx = *E->idx_begin();
877       assert((Idx == 0 || Idx == 1) && "unexpected index");
878       if (Idx == 0 && isAsynchronousEHPersonality(Personality))
879         SEHCodeUses.push_back(E);
880       else
881         EHUndefs.push_back(E);
882     }
883     for (Instruction *E : EHUndefs) {
884       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
885       E->eraseFromParent();
886     }
887     LPad->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LPad->getType()));
888
889     // Rewrite uses of the exception pointer to loads of an alloca.
890     while (!SEHCodeUses.empty()) {
891       Instruction *E = SEHCodeUses.pop_back_val();
892       SmallVector<Use *, 4> Uses;
893       for (Use &U : E->uses())
894         Uses.push_back(&U);
895       for (Use *U : Uses) {
896         auto *I = cast<Instruction>(U->getUser());
897         if (isa<ResumeInst>(I))
898           continue;
899         if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I))
900           SEHCodeUses.push_back(Phi);
901         else
902           U->set(new LoadInst(SEHExceptionCodeSlot, "sehcode", false, I));
903       }
904       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
905       E->eraseFromParent();
906     }
907
908     // Add a call to describe the actions for this landing pad.
909     std::vector<Value *> ActionArgs;
910     for (ActionHandler *Action : Actions) {
911       // Action codes from docs are: 0 cleanup, 1 catch.
912       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
913         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 1));
914         ActionArgs.push_back(CatchAction->getSelector());
915         // Find the frame escape index of the exception object alloca in the
916         // parent.
917         int FrameEscapeIdx = -1;
918         Value *EHObj = const_cast<Value *>(CatchAction->getExceptionVar());
919         if (EHObj && !isa<ConstantPointerNull>(EHObj)) {
920           auto I = FrameVarInfo.find(EHObj);
921           assert(I != FrameVarInfo.end() &&
922                  "failed to map llvm.eh.begincatch var");
923           FrameEscapeIdx = std::distance(FrameVarInfo.begin(), I);
924         }
925         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, FrameEscapeIdx));
926       } else {
927         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 0));
928       }
929       ActionArgs.push_back(Action->getHandlerBlockOrFunc());
930     }
931     CallInst *Recover =
932         CallInst::Create(ActionIntrin, ActionArgs, "recover", LPadBB);
933
934     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
935     for (ActionHandler *Action : Actions) {
936       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
937         const auto &CatchTargets = CatchAction->getReturnTargets();
938         ReturnTargets.insert(CatchTargets.begin(), CatchTargets.end());
939       }
940     }
941     IndirectBrInst *Branch =
942         IndirectBrInst::Create(Recover, ReturnTargets.size(), LPadBB);
943     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets)
944       Branch->addDestination(Target);
945
946     if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
947       // C++ EH must repopulate the targets later to handle the case of
948       // targets that are reached indirectly through nested landing pads.
949       LPadImpls.push_back(std::make_pair(Recover, Branch));
950     }
951
952   } // End for each landingpad
953
954   // If nothing got outlined, there is no more processing to be done.
955   if (!HandlersOutlined)
956     return false;
957
958   // Replace any nested landing pad stubs with the correct action handler.
959   // This must be done before we remove unreachable blocks because it
960   // cleans up references to outlined blocks that will be deleted.
961   for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP)
962     completeNestedLandingPad(&F, LPadPair.first, LPadPair.second, FrameVarInfo);
963   NestedLPtoOriginalLP.clear();
964
965   // Update the indirectbr instructions' target lists if necessary.
966   SetVector<BasicBlock*> CheckedTargets;
967   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
968   for (auto &LPadImplPair : LPadImpls) {
969     IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPadImplPair.first);
970     IndirectBrInst *Branch = LPadImplPair.second;
971
972     // Get a list of handlers called by 
973     parseEHActions(Recover, ActionList);
974
975     // Add an indirect branch listing possible successors of the catch handlers.
976     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
977     for (const auto &Action : ActionList) {
978       if (auto *CA = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
979         Function *Handler = cast<Function>(CA->getHandlerBlockOrFunc());
980         getPossibleReturnTargets(&F, Handler, ReturnTargets);
981       }
982     }
983     ActionList.clear();
984     // Clear any targets we already knew about.
985     for (unsigned int I = 0, E = Branch->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
986       BasicBlock *KnownTarget = Branch->getDestination(I);
987       if (ReturnTargets.count(KnownTarget))
988         ReturnTargets.remove(KnownTarget);
989     }
990     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets) {
991       Branch->addDestination(Target);
992       // The target may be a block that we excepted to get pruned.
993       // If it is, it may contain a call to llvm.eh.endcatch.
994       if (CheckedTargets.insert(Target)) {
995         // Earlier preparations guarantee that all calls to llvm.eh.endcatch
996         // will be followed by an unconditional branch.
997         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(Target->getTerminator());
998         if (Br && Br->isUnconditional() &&
999             Br != Target->getFirstNonPHIOrDbgOrLifetime()) {
1000           Instruction *Prev = Br->getPrevNode();
1001           if (match(cast<Value>(Prev), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1002             Prev->eraseFromParent();
1003         }
1004       }
1005     }
1006   }
1007   LPadImpls.clear();
1008
1009   F.addFnAttr("wineh-parent", F.getName());
1010
1011   // Delete any blocks that were only used by handlers that were outlined above.
1012   removeUnreachableBlocks(F);
1013
1014   BasicBlock *Entry = &F.getEntryBlock();
1015   IRBuilder<> Builder(F.getParent()->getContext());
1016   Builder.SetInsertPoint(Entry->getFirstInsertionPt());
1017
1018   Function *FrameEscapeFn =
1019       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::localescape);
1020   Function *RecoverFrameFn =
1021       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::localrecover);
1022   SmallVector<Value *, 8> AllocasToEscape;
1023
1024   // Scan the entry block for an existing call to llvm.localescape. We need to
1025   // keep escaping those objects.
1026   for (Instruction &I : F.front()) {
1027     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I);
1028     if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::localescape) {
1029       auto Args = II->arg_operands();
1030       AllocasToEscape.append(Args.begin(), Args.end());
1031       II->eraseFromParent();
1032       break;
1033     }
1034   }
1035
1036   // Finally, replace all of the temporary allocas for frame variables used in
1037   // the outlined handlers with calls to llvm.localrecover.
1038   for (auto &VarInfoEntry : FrameVarInfo) {
1039     Value *ParentVal = VarInfoEntry.first;
1040     TinyPtrVector<AllocaInst *> &Allocas = VarInfoEntry.second;
1041     AllocaInst *ParentAlloca = cast<AllocaInst>(ParentVal);
1042
1043     // FIXME: We should try to sink unescaped allocas from the parent frame into
1044     // the child frame. If the alloca is escaped, we have to use the lifetime
1045     // markers to ensure that the alloca is only live within the child frame.
1046
1047     // Add this alloca to the list of things to escape.
1048     AllocasToEscape.push_back(ParentAlloca);
1049
1050     // Next replace all outlined allocas that are mapped to it.
1051     for (AllocaInst *TempAlloca : Allocas) {
1052       if (TempAlloca == getCatchObjectSentinel())
1053         continue; // Skip catch parameter sentinels.
1054       Function *HandlerFn = TempAlloca->getParent()->getParent();
1055       llvm::Value *FP = HandlerToParentFP[HandlerFn];
1056       assert(FP);
1057
1058       // FIXME: Sink this localrecover into the blocks where it is used.
1059       Builder.SetInsertPoint(TempAlloca);
1060       Builder.SetCurrentDebugLocation(TempAlloca->getDebugLoc());
1061       Value *RecoverArgs[] = {
1062           Builder.CreateBitCast(&F, Int8PtrType, ""), FP,
1063           llvm::ConstantInt::get(Int32Type, AllocasToEscape.size() - 1)};
1064       Instruction *RecoveredAlloca =
1065           Builder.CreateCall(RecoverFrameFn, RecoverArgs);
1066
1067       // Add a pointer bitcast if the alloca wasn't an i8.
1068       if (RecoveredAlloca->getType() != TempAlloca->getType()) {
1069         RecoveredAlloca->setName(Twine(TempAlloca->getName()) + ".i8");
1070         RecoveredAlloca = cast<Instruction>(
1071             Builder.CreateBitCast(RecoveredAlloca, TempAlloca->getType()));
1072       }
1073       TempAlloca->replaceAllUsesWith(RecoveredAlloca);
1074       TempAlloca->removeFromParent();
1075       RecoveredAlloca->takeName(TempAlloca);
1076       delete TempAlloca;
1077     }
1078   } // End for each FrameVarInfo entry.
1079
1080   // Insert 'call void (...)* @llvm.localescape(...)' at the end of the entry
1081   // block.
1082   Builder.SetInsertPoint(&F.getEntryBlock().back());
1083   Builder.CreateCall(FrameEscapeFn, AllocasToEscape);
1084
1085   if (SEHExceptionCodeSlot) {
1086     if (isAllocaPromotable(SEHExceptionCodeSlot)) {
1087       SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> UserBlocks;
1088       for (User *U : SEHExceptionCodeSlot->users()) {
1089         if (auto *Inst = dyn_cast<Instruction>(U))
1090           UserBlocks.insert(Inst->getParent());
1091       }
1092       PromoteMemToReg(SEHExceptionCodeSlot, *DT);
1093       // After the promotion, kill off dead instructions.
1094       for (BasicBlock *BB : UserBlocks)
1095         SimplifyInstructionsInBlock(BB, LibInfo);
1096     }
1097   }
1098
1099   // Clean up the handler action maps we created for this function
1100   DeleteContainerSeconds(CatchHandlerMap);
1101   CatchHandlerMap.clear();
1102   DeleteContainerSeconds(CleanupHandlerMap);
1103   CleanupHandlerMap.clear();
1104   HandlerToParentFP.clear();
1105   DT = nullptr;
1106   LibInfo = nullptr;
1107   SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
1108   EHBlocks.clear();
1109   NormalBlocks.clear();
1110   EHReturnBlocks.clear();
1111
1112   return HandlersOutlined;
1113 }
1114
1115 void WinEHPrepare::promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad) {
1116   // If the return values of the landing pad instruction are extracted and
1117   // stored to memory, we want to promote the store locations to reg values.
1118   SmallVector<AllocaInst *, 2> EHAllocas;
1119
1120   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1121   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1122   // results of those extracts are often passed to store instructions.
1123   // In unoptimized code the stored value will often be loaded and then stored
1124   // again.
1125   for (auto *U : LPad->users()) {
1126     ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1127     if (!Extract)
1128       continue;
1129
1130     for (auto *EU : Extract->users()) {
1131       if (auto *Store = dyn_cast<StoreInst>(EU)) {
1132         auto *AV = cast<AllocaInst>(Store->getPointerOperand());
1133         EHAllocas.push_back(AV);
1134       }
1135     }
1136   }
1137
1138   // We can't do this without a dominator tree.
1139   assert(DT);
1140
1141   if (!EHAllocas.empty()) {
1142     PromoteMemToReg(EHAllocas, *DT);
1143     EHAllocas.clear();
1144   }
1145
1146   // After promotion, some extracts may be trivially dead. Remove them.
1147   SmallVector<Value *, 4> Users(LPad->user_begin(), LPad->user_end());
1148   for (auto *U : Users)
1149     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(U);
1150 }
1151
1152 void WinEHPrepare::getPossibleReturnTargets(Function *ParentF,
1153                                             Function *HandlerF,
1154                                             SetVector<BasicBlock*> &Targets) {
1155   for (BasicBlock &BB : *HandlerF) {
1156     // If the handler contains landing pads, check for any
1157     // handlers that may return directly to a block in the
1158     // parent function.
1159     if (auto *LPI = BB.getLandingPadInst()) {
1160       IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
1161       SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1162       parseEHActions(Recover, ActionList);
1163       for (const auto &Action : ActionList) {
1164         if (auto *CH = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
1165           Function *NestedF = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
1166           getPossibleReturnTargets(ParentF, NestedF, Targets);
1167         }
1168       }
1169     }
1170
1171     auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(BB.getTerminator());
1172     if (!Ret)
1173       continue;
1174
1175     // Handler functions must always return a block address.
1176     BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1177
1178     // If this is the handler for a nested landing pad, the
1179     // return address may have been remapped to a block in the
1180     // parent handler.  We're not interested in those.
1181     if (BA->getFunction() != ParentF)
1182       continue;
1183
1184     Targets.insert(BA->getBasicBlock());
1185   }
1186 }
1187
1188 void WinEHPrepare::completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
1189                                             LandingPadInst *OutlinedLPad,
1190                                             const LandingPadInst *OriginalLPad,
1191                                             FrameVarInfoMap &FrameVarInfo) {
1192   // Get the nested block and erase the unreachable instruction that was
1193   // temporarily inserted as its terminator.
1194   LLVMContext &Context = ParentFn->getContext();
1195   BasicBlock *OutlinedBB = OutlinedLPad->getParent();
1196   // If the nested landing pad was outlined before the landing pad that enclosed
1197   // it, it will already be in outlined form.  In that case, we just need to see
1198   // if the returns and the enclosing branch instruction need to be updated.
1199   IndirectBrInst *Branch =
1200       dyn_cast<IndirectBrInst>(OutlinedBB->getTerminator());
1201   if (!Branch) {
1202     // If the landing pad wasn't in outlined form, it should be a stub with
1203     // an unreachable terminator.
1204     assert(isa<UnreachableInst>(OutlinedBB->getTerminator()));
1205     OutlinedBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1206     // That should leave OutlinedLPad as the last instruction in its block.
1207     assert(&OutlinedBB->back() == OutlinedLPad);
1208   }
1209
1210   // The original landing pad will have already had its action intrinsic
1211   // built by the outlining loop.  We need to clone that into the outlined
1212   // location.  It may also be necessary to add references to the exception
1213   // variables to the outlined handler in which this landing pad is nested
1214   // and remap return instructions in the nested handlers that should return
1215   // to an address in the outlined handler.
1216   Function *OutlinedHandlerFn = OutlinedBB->getParent();
1217   BasicBlock::const_iterator II = OriginalLPad;
1218   ++II;
1219   // The instruction after the landing pad should now be a call to eh.actions.
1220   const Instruction *Recover = II;
1221   const IntrinsicInst *EHActions = cast<IntrinsicInst>(Recover);
1222
1223   // Remap the return target in the nested handler.
1224   SmallVector<BlockAddress *, 4> ActionTargets;
1225   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1226   parseEHActions(EHActions, ActionList);
1227   for (const auto &Action : ActionList) {
1228     auto *Catch = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get());
1229     if (!Catch)
1230       continue;
1231     // The dyn_cast to function here selects C++ catch handlers and skips
1232     // SEH catch handlers.
1233     auto *Handler = dyn_cast<Function>(Catch->getHandlerBlockOrFunc());
1234     if (!Handler)
1235       continue;
1236     // Visit all the return instructions, looking for places that return
1237     // to a location within OutlinedHandlerFn.
1238     for (BasicBlock &NestedHandlerBB : *Handler) {
1239       auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(NestedHandlerBB.getTerminator());
1240       if (!Ret)
1241         continue;
1242
1243       // Handler functions must always return a block address.
1244       BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1245       // The original target will have been in the main parent function,
1246       // but if it is the address of a block that has been outlined, it
1247       // should be a block that was outlined into OutlinedHandlerFn.
1248       assert(BA->getFunction() == ParentFn);
1249
1250       // Ignore targets that aren't part of an outlined handler function.
1251       if (!LPadTargetBlocks.count(BA->getBasicBlock()))
1252         continue;
1253
1254       // If the return value is the address ofF a block that we
1255       // previously outlined into the parent handler function, replace
1256       // the return instruction and add the mapped target to the list
1257       // of possible return addresses.
1258       BasicBlock *MappedBB = LPadTargetBlocks[BA->getBasicBlock()];
1259       assert(MappedBB->getParent() == OutlinedHandlerFn);
1260       BlockAddress *NewBA = BlockAddress::get(OutlinedHandlerFn, MappedBB);
1261       Ret->eraseFromParent();
1262       ReturnInst::Create(Context, NewBA, &NestedHandlerBB);
1263       ActionTargets.push_back(NewBA);
1264     }
1265   }
1266   ActionList.clear();
1267
1268   if (Branch) {
1269     // If the landing pad was already in outlined form, just update its targets.
1270     for (unsigned int I = Branch->getNumDestinations(); I > 0; --I)
1271       Branch->removeDestination(I);
1272     // Add the previously collected action targets.
1273     for (auto *Target : ActionTargets)
1274       Branch->addDestination(Target->getBasicBlock());
1275   } else {
1276     // If the landing pad was previously stubbed out, fill in its outlined form.
1277     IntrinsicInst *NewEHActions = cast<IntrinsicInst>(EHActions->clone());
1278     OutlinedBB->getInstList().push_back(NewEHActions);
1279
1280     // Insert an indirect branch into the outlined landing pad BB.
1281     IndirectBrInst *IBr = IndirectBrInst::Create(NewEHActions, 0, OutlinedBB);
1282     // Add the previously collected action targets.
1283     for (auto *Target : ActionTargets)
1284       IBr->addDestination(Target->getBasicBlock());
1285   }
1286 }
1287
1288 // This function examines a block to determine whether the block ends with a
1289 // conditional branch to a catch handler based on a selector comparison.
1290 // This function is used both by the WinEHPrepare::findSelectorComparison() and
1291 // WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor().
1292 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
1293                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB) {
1294   ICmpInst::Predicate Pred;
1295   BasicBlock *TBB, *FBB;
1296   Value *LHS, *RHS;
1297
1298   if (!match(BB->getTerminator(),
1299              m_Br(m_ICmp(Pred, m_Value(LHS), m_Value(RHS)), TBB, FBB)))
1300     return false;
1301
1302   if (!match(LHS,
1303              m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))) &&
1304       !match(RHS, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))))
1305     return false;
1306
1307   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ) {
1308     CatchHandler = TBB;
1309     NextBB = FBB;
1310     return true;
1311   }
1312
1313   if (Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
1314     CatchHandler = FBB;
1315     NextBB = TBB;
1316     return true;
1317   }
1318
1319   return false;
1320 }
1321
1322 static bool isCatchBlock(BasicBlock *BB) {
1323   for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1324        II != IE; ++II) {
1325     if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1326       return true;
1327   }
1328   return false;
1329 }
1330
1331 static BasicBlock *createStubLandingPad(Function *Handler) {
1332   // FIXME: Finish this!
1333   LLVMContext &Context = Handler->getContext();
1334   BasicBlock *StubBB = BasicBlock::Create(Context, "stub");
1335   Handler->getBasicBlockList().push_back(StubBB);
1336   IRBuilder<> Builder(StubBB);
1337   LandingPadInst *LPad = Builder.CreateLandingPad(
1338       llvm::StructType::get(Type::getInt8PtrTy(Context),
1339                             Type::getInt32Ty(Context), nullptr),
1340       0);
1341   // Insert a call to llvm.eh.actions so that we don't try to outline this lpad.
1342   Function *ActionIntrin =
1343       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::eh_actions);
1344   Builder.CreateCall(ActionIntrin, {}, "recover");
1345   LPad->setCleanup(true);
1346   Builder.CreateUnreachable();
1347   return StubBB;
1348 }
1349
1350 // Cycles through the blocks in an outlined handler function looking for an
1351 // invoke instruction and inserts an invoke of llvm.donothing with an empty
1352 // landing pad if none is found.  The code that generates the .xdata tables for
1353 // the handler needs at least one landing pad to identify the parent function's
1354 // personality.
1355 void WinEHPrepare::addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler) {
1356   ReturnInst *Ret = nullptr;
1357   UnreachableInst *Unreached = nullptr;
1358   for (BasicBlock &BB : *Handler) {
1359     TerminatorInst *Terminator = BB.getTerminator();
1360     // If we find an invoke, there is nothing to be done.
1361     auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(Terminator);
1362     if (II)
1363       return;
1364     // If we've already recorded a return instruction, keep looking for invokes.
1365     if (!Ret)
1366       Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Terminator);
1367     // If we haven't recorded an unreachable instruction, try this terminator.
1368     if (!Unreached)
1369       Unreached = dyn_cast<UnreachableInst>(Terminator);
1370   }
1371
1372   // If we got this far, the handler contains no invokes.  We should have seen
1373   // at least one return or unreachable instruction.  We'll insert an invoke of
1374   // llvm.donothing ahead of that instruction.
1375   assert(Ret || Unreached);
1376   TerminatorInst *Term;
1377   if (Ret)
1378     Term = Ret;
1379   else
1380     Term = Unreached;
1381   BasicBlock *OldRetBB = Term->getParent();
1382   BasicBlock *NewRetBB = SplitBlock(OldRetBB, Term, DT);
1383   // SplitBlock adds an unconditional branch instruction at the end of the
1384   // parent block.  We want to replace that with an invoke call, so we can
1385   // erase it now.
1386   OldRetBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1387   BasicBlock *StubLandingPad = createStubLandingPad(Handler);
1388   Function *F =
1389       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::donothing);
1390   InvokeInst::Create(F, NewRetBB, StubLandingPad, None, "", OldRetBB);
1391 }
1392
1393 // FIXME: Consider sinking this into lib/Target/X86 somehow. TargetLowering
1394 // usually doesn't build LLVM IR, so that's probably the wrong place.
1395 Function *WinEHPrepare::createHandlerFunc(Function *ParentFn, Type *RetTy,
1396                                           const Twine &Name, Module *M,
1397                                           Value *&ParentFP) {
1398   // x64 uses a two-argument prototype where the parent FP is the second
1399   // argument. x86 uses no arguments, just the incoming EBP value.
1400   LLVMContext &Context = M->getContext();
1401   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1402   FunctionType *FnType;
1403   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1404     Type *ArgTys[2] = {Int8PtrType, Int8PtrType};
1405     FnType = FunctionType::get(RetTy, ArgTys, false);
1406   } else {
1407     FnType = FunctionType::get(RetTy, None, false);
1408   }
1409
1410   Function *Handler =
1411       Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage, Name, M);
1412   BasicBlock *Entry = BasicBlock::Create(Context, "entry");
1413   Handler->getBasicBlockList().push_front(Entry);
1414   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1415     ParentFP = &(Handler->getArgumentList().back());
1416   } else {
1417     assert(M);
1418     Function *FrameAddressFn =
1419         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::frameaddress);
1420     Function *RecoverFPFn =
1421         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::x86_seh_recoverfp);
1422     IRBuilder<> Builder(&Handler->getEntryBlock());
1423     Value *EBP =
1424         Builder.CreateCall(FrameAddressFn, {Builder.getInt32(1)}, "ebp");
1425     Value *ParentI8Fn = Builder.CreateBitCast(ParentFn, Int8PtrType);
1426     ParentFP = Builder.CreateCall(RecoverFPFn, {ParentI8Fn, EBP});
1427   }
1428   return Handler;
1429 }
1430
1431 bool WinEHPrepare::outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
1432                                   LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
1433                                   FrameVarInfoMap &VarInfo) {
1434   Module *M = SrcFn->getParent();
1435   LLVMContext &Context = M->getContext();
1436   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1437
1438   // Create a new function to receive the handler contents.
1439   Value *ParentFP;
1440   Function *Handler;
1441   if (Action->getType() == Catch) {
1442     Handler = createHandlerFunc(SrcFn, Int8PtrType, SrcFn->getName() + ".catch", M,
1443                                 ParentFP);
1444   } else {
1445     Handler = createHandlerFunc(SrcFn, Type::getVoidTy(Context),
1446                                 SrcFn->getName() + ".cleanup", M, ParentFP);
1447   }
1448   Handler->setPersonalityFn(SrcFn->getPersonalityFn());
1449   HandlerToParentFP[Handler] = ParentFP;
1450   Handler->addFnAttr("wineh-parent", SrcFn->getName());
1451   BasicBlock *Entry = &Handler->getEntryBlock();
1452
1453   // Generate a standard prolog to setup the frame recovery structure.
1454   IRBuilder<> Builder(Context);
1455   Builder.SetInsertPoint(Entry);
1456   Builder.SetCurrentDebugLocation(LPad->getDebugLoc());
1457
1458   std::unique_ptr<WinEHCloningDirectorBase> Director;
1459
1460   ValueToValueMapTy VMap;
1461
1462   LandingPadMap &LPadMap = LPadMaps[LPad];
1463   if (!LPadMap.isInitialized())
1464     LPadMap.mapLandingPad(LPad);
1465   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1466     Constant *Sel = CatchAction->getSelector();
1467     Director.reset(new WinEHCatchDirector(Handler, ParentFP, Sel, VarInfo,
1468                                           LPadMap, NestedLPtoOriginalLP, DT,
1469                                           EHBlocks));
1470     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1471                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1));
1472   } else {
1473     Director.reset(
1474         new WinEHCleanupDirector(Handler, ParentFP, VarInfo, LPadMap));
1475     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1476                           UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context)));
1477   }
1478
1479   SmallVector<ReturnInst *, 8> Returns;
1480   ClonedCodeInfo OutlinedFunctionInfo;
1481
1482   // If the start block contains PHI nodes, we need to map them.
1483   BasicBlock::iterator II = StartBB->begin();
1484   while (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(II)) {
1485     bool Mapped = false;
1486     // Look for PHI values that we have already mapped (such as the selector).
1487     for (Value *Val : PN->incoming_values()) {
1488       if (VMap.count(Val)) {
1489         VMap[PN] = VMap[Val];
1490         Mapped = true;
1491       }
1492     }
1493     // If we didn't find a match for this value, map it as an undef.
1494     if (!Mapped) {
1495       VMap[PN] = UndefValue::get(PN->getType());
1496     }
1497     ++II;
1498   }
1499
1500   // The landing pad value may be used by PHI nodes.  It will ultimately be
1501   // eliminated, but we need it in the map for intermediate handling.
1502   VMap[LPad] = UndefValue::get(LPad->getType());
1503
1504   // Skip over PHIs and, if applicable, landingpad instructions.
1505   II = StartBB->getFirstInsertionPt();
1506
1507   CloneAndPruneIntoFromInst(Handler, SrcFn, II, VMap,
1508                             /*ModuleLevelChanges=*/false, Returns, "",
1509                             &OutlinedFunctionInfo, Director.get());
1510
1511   // Move all the instructions in the cloned "entry" block into our entry block.
1512   // Depending on how the parent function was laid out, the block that will
1513   // correspond to the outlined entry block may not be the first block in the
1514   // list.  We can recognize it, however, as the cloned block which has no
1515   // predecessors.  Any other block wouldn't have been cloned if it didn't
1516   // have a predecessor which was also cloned.
1517   Function::iterator ClonedIt = std::next(Function::iterator(Entry));
1518   while (!pred_empty(ClonedIt))
1519     ++ClonedIt;
1520   BasicBlock *ClonedEntryBB = ClonedIt;
1521   assert(ClonedEntryBB);
1522   Entry->getInstList().splice(Entry->end(), ClonedEntryBB->getInstList());
1523   ClonedEntryBB->eraseFromParent();
1524
1525   // Make sure we can identify the handler's personality later.
1526   addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Handler);
1527
1528   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1529     WinEHCatchDirector *CatchDirector =
1530         reinterpret_cast<WinEHCatchDirector *>(Director.get());
1531     CatchAction->setExceptionVar(CatchDirector->getExceptionVar());
1532     CatchAction->setReturnTargets(CatchDirector->getReturnTargets());
1533
1534     // Look for blocks that are not part of the landing pad that we just
1535     // outlined but terminate with a call to llvm.eh.endcatch and a
1536     // branch to a block that is in the handler we just outlined.
1537     // These blocks will be part of a nested landing pad that intends to
1538     // return to an address in this handler.  This case is best handled
1539     // after both landing pads have been outlined, so for now we'll just
1540     // save the association of the blocks in LPadTargetBlocks.  The
1541     // return instructions which are created from these branches will be
1542     // replaced after all landing pads have been outlined.
1543     for (const auto MapEntry : VMap) {
1544       // VMap maps all values and blocks that were just cloned, but dead
1545       // blocks which were pruned will map to nullptr.
1546       if (!isa<BasicBlock>(MapEntry.first) || MapEntry.second == nullptr)
1547         continue;
1548       const BasicBlock *MappedBB = cast<BasicBlock>(MapEntry.first);
1549       for (auto *Pred : predecessors(const_cast<BasicBlock *>(MappedBB))) {
1550         auto *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
1551         if (!Branch || !Branch->isUnconditional() || Pred->size() <= 1)
1552           continue;
1553         BasicBlock::iterator II = const_cast<BranchInst *>(Branch);
1554         --II;
1555         if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
1556           // This would indicate that a nested landing pad wants to return
1557           // to a block that is outlined into two different handlers.
1558           assert(!LPadTargetBlocks.count(MappedBB));
1559           LPadTargetBlocks[MappedBB] = cast<BasicBlock>(MapEntry.second);
1560         }
1561       }
1562     }
1563   } // End if (CatchAction)
1564
1565   Action->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
1566
1567   return true;
1568 }
1569
1570 /// This BB must end in a selector dispatch. All we need to do is pass the
1571 /// handler block to llvm.eh.actions and list it as a possible indirectbr
1572 /// target.
1573 void WinEHPrepare::processSEHCatchHandler(CatchHandler *CatchAction,
1574                                           BasicBlock *StartBB) {
1575   BasicBlock *HandlerBB;
1576   BasicBlock *NextBB;
1577   Constant *Selector;
1578   bool Res = isSelectorDispatch(StartBB, HandlerBB, Selector, NextBB);
1579   if (Res) {
1580     // If this was EH dispatch, this must be a conditional branch to the handler
1581     // block.
1582     // FIXME: Handle instructions in the dispatch block. Currently we drop them,
1583     // leading to crashes if some optimization hoists stuff here.
1584     assert(CatchAction->getSelector() && HandlerBB &&
1585            "expected catch EH dispatch");
1586   } else {
1587     // This must be a catch-all. Split the block after the landingpad.
1588     assert(CatchAction->getSelector()->isNullValue() && "expected catch-all");
1589     HandlerBB = SplitBlock(StartBB, StartBB->getFirstInsertionPt(), DT);
1590   }
1591   IRBuilder<> Builder(HandlerBB->getFirstInsertionPt());
1592   Function *EHCodeFn = Intrinsic::getDeclaration(
1593       StartBB->getParent()->getParent(), Intrinsic::eh_exceptioncode);
1594   Value *Code = Builder.CreateCall(EHCodeFn, {}, "sehcode");
1595   Code = Builder.CreateIntToPtr(Code, SEHExceptionCodeSlot->getAllocatedType());
1596   Builder.CreateStore(Code, SEHExceptionCodeSlot);
1597   CatchAction->setHandlerBlockOrFunc(BlockAddress::get(HandlerBB));
1598   TinyPtrVector<BasicBlock *> Targets(HandlerBB);
1599   CatchAction->setReturnTargets(Targets);
1600 }
1601
1602 void LandingPadMap::mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad) {
1603   // Each instance of this class should only ever be used to map a single
1604   // landing pad.
1605   assert(OriginLPad == nullptr || OriginLPad == LPad);
1606
1607   // If the landing pad has already been mapped, there's nothing more to do.
1608   if (OriginLPad == LPad)
1609     return;
1610
1611   OriginLPad = LPad;
1612
1613   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1614   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1615   // results of those extracts will have been promoted to reg values before
1616   // this routine is called.
1617   for (auto *U : LPad->users()) {
1618     const ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1619     if (!Extract)
1620       continue;
1621     assert(Extract->getNumIndices() == 1 &&
1622            "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
1623     unsigned int Idx = *(Extract->idx_begin());
1624     assert((Idx == 0 || Idx == 1) &&
1625            "Unexpected operation: extracting an unknown landing pad element");
1626     if (Idx == 0) {
1627       ExtractedEHPtrs.push_back(Extract);
1628     } else if (Idx == 1) {
1629       ExtractedSelectors.push_back(Extract);
1630     }
1631   }
1632 }
1633
1634 bool LandingPadMap::isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const {
1635   return BB->getLandingPadInst() == OriginLPad;
1636 }
1637
1638 bool LandingPadMap::isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const {
1639   if (Inst == OriginLPad)
1640     return true;
1641   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs) {
1642     if (Inst == Extract)
1643       return true;
1644   }
1645   for (auto *Extract : ExtractedSelectors) {
1646     if (Inst == Extract)
1647       return true;
1648   }
1649   return false;
1650 }
1651
1652 void LandingPadMap::remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
1653                                   Value *SelectorValue) const {
1654   // Remap all landing pad extract instructions to the specified values.
1655   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs)
1656     VMap[Extract] = EHPtrValue;
1657   for (auto *Extract : ExtractedSelectors)
1658     VMap[Extract] = SelectorValue;
1659 }
1660
1661 static bool isLocalAddressCall(const Value *V) {
1662   return match(const_cast<Value *>(V), m_Intrinsic<Intrinsic::localaddress>());
1663 }
1664
1665 CloningDirector::CloningAction WinEHCloningDirectorBase::handleInstruction(
1666     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1667   // If this is one of the boilerplate landing pad instructions, skip it.
1668   // The instruction will have already been remapped in VMap.
1669   if (LPadMap.isLandingPadSpecificInst(Inst))
1670     return CloningDirector::SkipInstruction;
1671
1672   // Nested landing pads that have not already been outlined will be cloned as
1673   // stubs, with just the landingpad instruction and an unreachable instruction.
1674   // When all landingpads have been outlined, we'll replace this with the
1675   // llvm.eh.actions call and indirect branch created when the landing pad was
1676   // outlined.
1677   if (auto *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(Inst)) {
1678     return handleLandingPad(VMap, LPad, NewBB);
1679   }
1680
1681   // Nested landing pads that have already been outlined will be cloned in their
1682   // outlined form, but we need to intercept the ibr instruction to filter out
1683   // targets that do not return to the handler we are outlining.
1684   if (auto *IBr = dyn_cast<IndirectBrInst>(Inst)) {
1685     return handleIndirectBr(VMap, IBr, NewBB);
1686   }
1687
1688   if (auto *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst))
1689     return handleInvoke(VMap, Invoke, NewBB);
1690
1691   if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Inst))
1692     return handleResume(VMap, Resume, NewBB);
1693
1694   if (auto *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(Inst))
1695     return handleCompare(VMap, Cmp, NewBB);
1696
1697   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1698     return handleBeginCatch(VMap, Inst, NewBB);
1699   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1700     return handleEndCatch(VMap, Inst, NewBB);
1701   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1702     return handleTypeIdFor(VMap, Inst, NewBB);
1703
1704   // When outlining llvm.localaddress(), remap that to the second argument,
1705   // which is the FP of the parent.
1706   if (isLocalAddressCall(Inst)) {
1707     VMap[Inst] = ParentFP;
1708     return CloningDirector::SkipInstruction;
1709   }
1710
1711   // Continue with the default cloning behavior.
1712   return CloningDirector::CloneInstruction;
1713 }
1714
1715 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleLandingPad(
1716     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1717   // If the instruction after the landing pad is a call to llvm.eh.actions
1718   // the landing pad has already been outlined.  In this case, we should
1719   // clone it because it may return to a block in the handler we are
1720   // outlining now that would otherwise be unreachable.  The landing pads
1721   // are sorted before outlining begins to enable this case to work
1722   // properly.
1723   const Instruction *NextI = LPad->getNextNode();
1724   if (match(NextI, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
1725     return CloningDirector::CloneInstruction;
1726
1727   // If the landing pad hasn't been outlined yet, the landing pad we are
1728   // outlining now does not dominate it and so it cannot return to a block
1729   // in this handler.  In that case, we can just insert a stub landing
1730   // pad now and patch it up later.
1731   Instruction *NewInst = LPad->clone();
1732   if (LPad->hasName())
1733     NewInst->setName(LPad->getName());
1734   // Save this correlation for later processing.
1735   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(NewInst)] = LPad;
1736   VMap[LPad] = NewInst;
1737   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1738   InstList.push_back(NewInst);
1739   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1740   return CloningDirector::StopCloningBB;
1741 }
1742
1743 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleBeginCatch(
1744     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1745   // The argument to the call is some form of the first element of the
1746   // landingpad aggregate value, but that doesn't matter.  It isn't used
1747   // here.
1748   // The second argument is an outparameter where the exception object will be
1749   // stored. Typically the exception object is a scalar, but it can be an
1750   // aggregate when catching by value.
1751   // FIXME: Leave something behind to indicate where the exception object lives
1752   // for this handler. Should it be part of llvm.eh.actions?
1753   assert(ExceptionObjectVar == nullptr && "Multiple calls to "
1754                                           "llvm.eh.begincatch found while "
1755                                           "outlining catch handler.");
1756   ExceptionObjectVar = Inst->getOperand(1)->stripPointerCasts();
1757   if (isa<ConstantPointerNull>(ExceptionObjectVar))
1758     return CloningDirector::SkipInstruction;
1759   assert(cast<AllocaInst>(ExceptionObjectVar)->isStaticAlloca() &&
1760          "catch parameter is not static alloca");
1761   Materializer.escapeCatchObject(ExceptionObjectVar);
1762   return CloningDirector::SkipInstruction;
1763 }
1764
1765 CloningDirector::CloningAction
1766 WinEHCatchDirector::handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
1767                                    const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1768   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1769   // It might be interesting to track whether or not we are inside a catch
1770   // function, but that might make the algorithm more brittle than it needs
1771   // to be.
1772
1773   // The end catch call can occur in one of two places: either in a
1774   // landingpad block that is part of the catch handlers exception mechanism,
1775   // or at the end of the catch block.  However, a catch-all handler may call
1776   // end catch from the original landing pad.  If the call occurs in a nested
1777   // landing pad block, we must skip it and continue so that the landing pad
1778   // gets cloned.
1779   auto *ParentBB = IntrinCall->getParent();
1780   if (ParentBB->isLandingPad() && !LPadMap.isOriginLandingPadBlock(ParentBB))
1781     return CloningDirector::SkipInstruction;
1782
1783   // If an end catch occurs anywhere else we want to terminate the handler
1784   // with a return to the code that follows the endcatch call.  If the
1785   // next instruction is not an unconditional branch, we need to split the
1786   // block to provide a clear target for the return instruction.
1787   BasicBlock *ContinueBB;
1788   auto Next = std::next(BasicBlock::const_iterator(IntrinCall));
1789   const BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Next);
1790   if (!Branch || !Branch->isUnconditional()) {
1791     // We're interrupting the cloning process at this location, so the
1792     // const_cast we're doing here will not cause a problem.
1793     ContinueBB = SplitBlock(const_cast<BasicBlock *>(ParentBB),
1794                             const_cast<Instruction *>(cast<Instruction>(Next)));
1795   } else {
1796     ContinueBB = Branch->getSuccessor(0);
1797   }
1798
1799   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), BlockAddress::get(ContinueBB), NewBB);
1800   ReturnTargets.push_back(ContinueBB);
1801
1802   // We just added a terminator to the cloned block.
1803   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1804   // the branch instruction will be skipped.
1805   return CloningDirector::StopCloningBB;
1806 }
1807
1808 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleTypeIdFor(
1809     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1810   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1811   Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1812   // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1813   // on the filter function we intend to match.
1814   if (Selector == CurrentSelector)
1815     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1816   else
1817     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1818   // Tell the caller not to clone this instruction.
1819   return CloningDirector::SkipInstruction;
1820 }
1821
1822 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleIndirectBr(
1823     ValueToValueMapTy &VMap,
1824     const IndirectBrInst *IBr,
1825     BasicBlock *NewBB) {
1826   // If this indirect branch is not part of a landing pad block, just clone it.
1827   const BasicBlock *ParentBB = IBr->getParent();
1828   if (!ParentBB->isLandingPad())
1829     return CloningDirector::CloneInstruction;
1830
1831   // If it is part of a landing pad, we want to filter out target blocks
1832   // that are not part of the handler we are outlining.
1833   const LandingPadInst *LPad = ParentBB->getLandingPadInst();
1834
1835   // Save this correlation for later processing.
1836   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(VMap[LPad])] = LPad;
1837
1838   // We should only get here for landing pads that have already been outlined.
1839   assert(match(LPad->getNextNode(), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()));
1840
1841   // Copy the indirectbr, but only include targets that were previously
1842   // identified as EH blocks and are dominated by the nested landing pad.
1843   SetVector<const BasicBlock *> ReturnTargets;
1844   for (int I = 0, E = IBr->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
1845     auto *TargetBB = IBr->getDestination(I);
1846     if (EHBlocks.count(const_cast<BasicBlock*>(TargetBB)) &&
1847         DT->dominates(ParentBB, TargetBB)) {
1848       DEBUG(dbgs() << "  Adding destination " << TargetBB->getName() << "\n");
1849       ReturnTargets.insert(TargetBB);
1850     }
1851   }
1852   IndirectBrInst *NewBranch = 
1853         IndirectBrInst::Create(const_cast<Value *>(IBr->getAddress()),
1854                                ReturnTargets.size(), NewBB);
1855   for (auto *Target : ReturnTargets)
1856     NewBranch->addDestination(const_cast<BasicBlock*>(Target));
1857
1858   // The operands and targets of the branch instruction are remapped later
1859   // because it is a terminator.  Tell the cloning code to clone the
1860   // blocks we just added to the target list.
1861   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1862 }
1863
1864 CloningDirector::CloningAction
1865 WinEHCatchDirector::handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
1866                                  const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1867   return CloningDirector::CloneInstruction;
1868 }
1869
1870 CloningDirector::CloningAction
1871 WinEHCatchDirector::handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
1872                                  const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1873   // Resume instructions shouldn't be reachable from catch handlers.
1874   // We still need to handle it, but it will be pruned.
1875   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1876   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1877   return CloningDirector::StopCloningBB;
1878 }
1879
1880 CloningDirector::CloningAction
1881 WinEHCatchDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1882                                   const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1883   const IntrinsicInst *IntrinCall = nullptr;
1884   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1885     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(0));
1886   } else if (match(Compare->getOperand(1),
1887                    m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1888     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(1));
1889   }
1890   if (IntrinCall) {
1891     Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1892     // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1893     // on the filter function we intend to match.
1894     if (Selector == CurrentSelector->stripPointerCasts()) {
1895       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1896     } else {
1897       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1898     }
1899     return CloningDirector::SkipInstruction;
1900   }
1901   return CloningDirector::CloneInstruction;
1902 }
1903
1904 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleLandingPad(
1905     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1906   // The MS runtime will terminate the process if an exception occurs in a
1907   // cleanup handler, so we shouldn't encounter landing pads in the actual
1908   // cleanup code, but they may appear in catch blocks.  Depending on where
1909   // we started cloning we may see one, but it will get dropped during dead
1910   // block pruning.
1911   Instruction *NewInst = new UnreachableInst(NewBB->getContext());
1912   VMap[LPad] = NewInst;
1913   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1914   InstList.push_back(NewInst);
1915   return CloningDirector::StopCloningBB;
1916 }
1917
1918 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleBeginCatch(
1919     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1920   // Cleanup code may flow into catch blocks or the catch block may be part
1921   // of a branch that will be optimized away.  We'll insert a return
1922   // instruction now, but it may be pruned before the cloning process is
1923   // complete.
1924   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1925   return CloningDirector::StopCloningBB;
1926 }
1927
1928 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleEndCatch(
1929     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1930   // Cleanup handlers nested within catch handlers may begin with a call to
1931   // eh.endcatch.  We can just ignore that instruction.
1932   return CloningDirector::SkipInstruction;
1933 }
1934
1935 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor(
1936     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1937   // If we encounter a selector comparison while cloning a cleanup handler,
1938   // we want to stop cloning immediately.  Anything after the dispatch
1939   // will be outlined into a different handler.
1940   BasicBlock *CatchHandler;
1941   Constant *Selector;
1942   BasicBlock *NextBB;
1943   if (isSelectorDispatch(const_cast<BasicBlock *>(Inst->getParent()),
1944                          CatchHandler, Selector, NextBB)) {
1945     ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1946     return CloningDirector::StopCloningBB;
1947   }
1948   // If eg.typeid.for is called for any other reason, it can be ignored.
1949   VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1950   return CloningDirector::SkipInstruction;
1951 }
1952
1953 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleIndirectBr(
1954     ValueToValueMapTy &VMap,
1955     const IndirectBrInst *IBr,
1956     BasicBlock *NewBB) {
1957   // No special handling is required for cleanup cloning.
1958   return CloningDirector::CloneInstruction;
1959 }
1960
1961 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleInvoke(
1962     ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1963   // All invokes in cleanup handlers can be replaced with calls.
1964   SmallVector<Value *, 16> CallArgs(Invoke->op_begin(), Invoke->op_end() - 3);
1965   // Insert a normal call instruction...
1966   CallInst *NewCall =
1967       CallInst::Create(const_cast<Value *>(Invoke->getCalledValue()), CallArgs,
1968                        Invoke->getName(), NewBB);
1969   NewCall->setCallingConv(Invoke->getCallingConv());
1970   NewCall->setAttributes(Invoke->getAttributes());
1971   NewCall->setDebugLoc(Invoke->getDebugLoc());
1972   VMap[Invoke] = NewCall;
1973
1974   // Remap the operands.
1975   llvm::RemapInstruction(NewCall, VMap, RF_None, nullptr, &Materializer);
1976
1977   // Insert an unconditional branch to the normal destination.
1978   BranchInst::Create(Invoke->getNormalDest(), NewBB);
1979
1980   // The unwind destination won't be cloned into the new function, so
1981   // we don't need to clean up its phi nodes.
1982
1983   // We just added a terminator to the cloned block.
1984   // Tell the caller to stop processing the current basic block.
1985   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1986 }
1987
1988 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleResume(
1989     ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1990   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1991
1992   // We just added a terminator to the cloned block.
1993   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1994   // the branch instruction will be skipped.
1995   return CloningDirector::StopCloningBB;
1996 }
1997
1998 CloningDirector::CloningAction
1999 WinEHCleanupDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
2000                                     const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
2001   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()) ||
2002       match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
2003     VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
2004     return CloningDirector::SkipInstruction;
2005   }
2006   return CloningDirector::CloneInstruction;
2007 }
2008
2009 WinEHFrameVariableMaterializer::WinEHFrameVariableMaterializer(
2010     Function *OutlinedFn, Value *ParentFP, FrameVarInfoMap &FrameVarInfo)
2011     : FrameVarInfo(FrameVarInfo), Builder(OutlinedFn->getContext()) {
2012   BasicBlock *EntryBB = &OutlinedFn->getEntryBlock();
2013
2014   // New allocas should be inserted in the entry block, but after the parent FP
2015   // is established if it is an instruction.
2016   Instruction *InsertPoint = EntryBB->getFirstInsertionPt();
2017   if (auto *FPInst = dyn_cast<Instruction>(ParentFP))
2018     InsertPoint = FPInst->getNextNode();
2019   Builder.SetInsertPoint(EntryBB, InsertPoint);
2020 }
2021
2022 Value *WinEHFrameVariableMaterializer::materializeValueFor(Value *V) {
2023   // If we're asked to materialize a static alloca, we temporarily create an
2024   // alloca in the outlined function and add this to the FrameVarInfo map.  When
2025   // all the outlining is complete, we'll replace these temporary allocas with
2026   // calls to llvm.localrecover.
2027   if (auto *AV = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
2028     assert(AV->isStaticAlloca() &&
2029            "cannot materialize un-demoted dynamic alloca");
2030     AllocaInst *NewAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(AV->clone());
2031     Builder.Insert(NewAlloca, AV->getName());
2032     FrameVarInfo[AV].push_back(NewAlloca);
2033     return NewAlloca;
2034   }
2035
2036   if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) {
2037     Function *Parent = isa<Instruction>(V)
2038                            ? cast<Instruction>(V)->getParent()->getParent()
2039                            : cast<Argument>(V)->getParent();
2040     errs()
2041         << "Failed to demote instruction used in exception handler of function "
2042         << GlobalValue::getRealLinkageName(Parent->getName()) << ":\n";
2043     errs() << "  " << *V << '\n';
2044     report_fatal_error("WinEHPrepare failed to demote instruction");
2045   }
2046
2047   // Don't materialize other values.
2048   return nullptr;
2049 }
2050
2051 void WinEHFrameVariableMaterializer::escapeCatchObject(Value *V) {
2052   // Catch parameter objects have to live in the parent frame. When we see a use
2053   // of a catch parameter, add a sentinel to the multimap to indicate that it's
2054   // used from another handler. This will prevent us from trying to sink the
2055   // alloca into the handler and ensure that the catch parameter is present in
2056   // the call to llvm.localescape.
2057   FrameVarInfo[V].push_back(getCatchObjectSentinel());
2058 }
2059
2060 // This function maps the catch and cleanup handlers that are reachable from the
2061 // specified landing pad. The landing pad sequence will have this basic shape:
2062 //
2063 //  <cleanup handler>
2064 //  <selector comparison>
2065 //  <catch handler>
2066 //  <cleanup handler>
2067 //  <selector comparison>
2068 //  <catch handler>
2069 //  <cleanup handler>
2070 //  ...
2071 //
2072 // Any of the cleanup slots may be absent.  The cleanup slots may be occupied by
2073 // any arbitrary control flow, but all paths through the cleanup code must
2074 // eventually reach the next selector comparison and no path can skip to a
2075 // different selector comparisons, though some paths may terminate abnormally.
2076 // Therefore, we will use a depth first search from the start of any given
2077 // cleanup block and stop searching when we find the next selector comparison.
2078 //
2079 // If the landingpad instruction does not have a catch clause, we will assume
2080 // that any instructions other than selector comparisons and catch handlers can
2081 // be ignored.  In practice, these will only be the boilerplate instructions.
2082 //
2083 // The catch handlers may also have any control structure, but we are only
2084 // interested in the start of the catch handlers, so we don't need to actually
2085 // follow the flow of the catch handlers.  The start of the catch handlers can
2086 // be located from the compare instructions, but they can be skipped in the
2087 // flow by following the contrary branch.
2088 void WinEHPrepare::mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad,
2089                                        LandingPadActions &Actions) {
2090   unsigned int NumClauses = LPad->getNumClauses();
2091   unsigned int HandlersFound = 0;
2092   BasicBlock *BB = LPad->getParent();
2093
2094   DEBUG(dbgs() << "Mapping landing pad: " << BB->getName() << "\n");
2095
2096   if (NumClauses == 0) {
2097     findCleanupHandlers(Actions, BB, nullptr);
2098     return;
2099   }
2100
2101   VisitedBlockSet VisitedBlocks;
2102
2103   while (HandlersFound != NumClauses) {
2104     BasicBlock *NextBB = nullptr;
2105
2106     // Skip over filter clauses.
2107     if (LPad->isFilter(HandlersFound)) {
2108       ++HandlersFound;
2109       continue;
2110     }
2111
2112     // See if the clause we're looking for is a catch-all.
2113     // If so, the catch begins immediately.
2114     Constant *ExpectedSelector =
2115         LPad->getClause(HandlersFound)->stripPointerCasts();
2116     if (isa<ConstantPointerNull>(ExpectedSelector)) {
2117       // The catch all must occur last.
2118       assert(HandlersFound == NumClauses - 1);
2119
2120       // There can be additional selector dispatches in the call chain that we
2121       // need to ignore.
2122       BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2123       Constant *Selector;
2124       while (BB && isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2125         DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2126                      << CatchBlock->getName() << "\n");
2127         BB = NextBB;
2128       }
2129
2130       // Add the catch handler to the action list.
2131       CatchHandler *Action = nullptr;
2132       if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2133         // If the CatchHandlerMap already has an entry for this BB, re-use it.
2134         Action = CatchHandlerMap[BB];
2135         assert(Action->getSelector() == ExpectedSelector);
2136       } else {
2137         // We don't expect a selector dispatch, but there may be a call to
2138         // llvm.eh.begincatch, which separates catch handling code from
2139         // cleanup code in the same control flow.  This call looks for the
2140         // begincatch intrinsic.
2141         Action = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2142         if (Action) {
2143           // For C++ EH, check if there is any interesting cleanup code before
2144           // we begin the catch. This is important because cleanups cannot
2145           // rethrow exceptions but code called from catches can. For SEH, it
2146           // isn't important if some finally code before a catch-all is executed
2147           // out of line or after recovering from the exception.
2148           if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
2149             findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2150         } else {
2151           // If an action was not found, it means that the control flows
2152           // directly into the catch-all handler and there is no cleanup code.
2153           // That's an expected situation and we must create a catch action.
2154           // Since this is a catch-all handler, the selector won't actually
2155           // appear in the code anywhere.  ExpectedSelector here is the constant
2156           // null ptr that we got from the landing pad instruction.
2157           Action = new CatchHandler(BB, ExpectedSelector, nullptr);
2158           CatchHandlerMap[BB] = Action;
2159         }
2160       }
2161       Actions.insertCatchHandler(Action);
2162       DEBUG(dbgs() << "  Catch all handler at block " << BB->getName() << "\n");
2163       ++HandlersFound;
2164
2165       // Once we reach a catch-all, don't expect to hit a resume instruction.
2166       BB = nullptr;
2167       break;
2168     }
2169
2170     CatchHandler *CatchAction = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2171     assert(CatchAction);
2172
2173     // See if there is any interesting code executed before the dispatch.
2174     findCleanupHandlers(Actions, BB, CatchAction->getStartBlock());
2175
2176     // When the source program contains multiple nested try blocks the catch
2177     // handlers can get strung together in such a way that we can encounter
2178     // a dispatch for a selector that we've already had a handler for.
2179     if (CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts() == ExpectedSelector) {
2180       ++HandlersFound;
2181
2182       // Add the catch handler to the action list.
2183       DEBUG(dbgs() << "  Found catch dispatch in block "
2184                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2185       Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2186     } else {
2187       // Under some circumstances optimized IR will flow unconditionally into a
2188       // handler block without checking the selector.  This can only happen if
2189       // the landing pad has a catch-all handler and the handler for the
2190       // preceding catch clause is identical to the catch-call handler
2191       // (typically an empty catch).  In this case, the handler must be shared
2192       // by all remaining clauses.
2193       if (isa<ConstantPointerNull>(
2194               CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts())) {
2195         DEBUG(dbgs() << "  Applying early catch-all handler in block "
2196                      << CatchAction->getStartBlock()->getName()
2197                      << "  to all remaining clauses.\n");
2198         Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2199         return;
2200       }
2201
2202       DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2203                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2204     }
2205
2206     // Move on to the block after the catch handler.
2207     BB = NextBB;
2208   }
2209
2210   // If we didn't wind up in a catch-all, see if there is any interesting code
2211   // executed before the resume.
2212   findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2213
2214   // It's possible that some optimization moved code into a landingpad that
2215   // wasn't
2216   // previously being used for cleanup.  If that happens, we need to execute
2217   // that
2218   // extra code from a cleanup handler.
2219   if (Actions.includesCleanup() && !LPad->isCleanup())
2220     LPad->setCleanup(true);
2221 }
2222
2223 // This function searches starting with the input block for the next
2224 // block that terminates with a branch whose condition is based on a selector
2225 // comparison.  This may be the input block.  See the mapLandingPadBlocks
2226 // comments for a discussion of control flow assumptions.
2227 //
2228 CatchHandler *WinEHPrepare::findCatchHandler(BasicBlock *BB,
2229                                              BasicBlock *&NextBB,
2230                                              VisitedBlockSet &VisitedBlocks) {
2231   // See if we've already found a catch handler use it.
2232   // Call count() first to avoid creating a null entry for blocks
2233   // we haven't seen before.
2234   if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2235     CatchHandler *Action = cast<CatchHandler>(CatchHandlerMap[BB]);
2236     NextBB = Action->getNextBB();
2237     return Action;
2238   }
2239
2240   // VisitedBlocks applies only to the current search.  We still
2241   // need to consider blocks that we've visited while mapping other
2242   // landing pads.
2243   VisitedBlocks.insert(BB);
2244
2245   BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2246   Constant *Selector = nullptr;
2247
2248   // If this is the first time we've visited this block from any landing pad
2249   // look to see if it is a selector dispatch block.
2250   if (!CatchHandlerMap.count(BB)) {
2251     if (isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2252       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, Selector, NextBB);
2253       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2254       return Action;
2255     }
2256     // If we encounter a block containing an llvm.eh.begincatch before we
2257     // find a selector dispatch block, the handler is assumed to be
2258     // reached unconditionally.  This happens for catch-all blocks, but
2259     // it can also happen for other catch handlers that have been combined
2260     // with the catch-all handler during optimization.
2261     if (isCatchBlock(BB)) {
2262       PointerType *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(BB->getContext());
2263       Constant *NullSelector = ConstantPointerNull::get(Int8PtrTy);
2264       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, NullSelector, nullptr);
2265       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2266       return Action;
2267     }
2268   }
2269
2270   // Visit each successor, looking for the dispatch.
2271   // FIXME: We expect to find the dispatch quickly, so this will probably
2272   //        work better as a breadth first search.
2273   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2274     if (VisitedBlocks.count(Succ))
2275       continue;
2276
2277     CatchHandler *Action = findCatchHandler(Succ, NextBB, VisitedBlocks);
2278     if (Action)
2279       return Action;
2280   }
2281   return nullptr;
2282 }
2283
2284 // These are helper functions to combine repeated code from findCleanupHandlers.
2285 static void createCleanupHandler(LandingPadActions &Actions,
2286                                  CleanupHandlerMapTy &CleanupHandlerMap,
2287                                  BasicBlock *BB) {
2288   CleanupHandler *Action = new CleanupHandler(BB);
2289   CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2290   Actions.insertCleanupHandler(Action);
2291   DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2292                << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2293 }
2294
2295 static CallSite matchOutlinedFinallyCall(BasicBlock *BB,
2296                                          Instruction *MaybeCall) {
2297   // Look for finally blocks that Clang has already outlined for us.
2298   //   %fp = call i8* @llvm.localaddress()
2299   //   call void @"fin$parent"(iN 1, i8* %fp)
2300   if (isLocalAddressCall(MaybeCall) && MaybeCall != BB->getTerminator())
2301     MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2302   CallSite FinallyCall(MaybeCall);
2303   if (!FinallyCall || FinallyCall.arg_size() != 2)
2304     return CallSite();
2305   if (!match(FinallyCall.getArgument(0), m_SpecificInt(1)))
2306     return CallSite();
2307   if (!isLocalAddressCall(FinallyCall.getArgument(1)))
2308     return CallSite();
2309   return FinallyCall;
2310 }
2311
2312 static BasicBlock *followSingleUnconditionalBranches(BasicBlock *BB) {
2313   // Skip single ubr blocks.
2314   while (BB->getFirstNonPHIOrDbg() == BB->getTerminator()) {
2315     auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2316     if (Br && Br->isUnconditional())
2317       BB = Br->getSuccessor(0);
2318     else
2319       return BB;
2320   }
2321   return BB;
2322 }
2323
2324 // This function searches starting with the input block for the next block that
2325 // contains code that is not part of a catch handler and would not be eliminated
2326 // during handler outlining.
2327 //
2328 void WinEHPrepare::findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions,
2329                                        BasicBlock *StartBB, BasicBlock *EndBB) {
2330   // Here we will skip over the following:
2331   //
2332   // landing pad prolog:
2333   //
2334   // Unconditional branches
2335   //
2336   // Selector dispatch
2337   //
2338   // Resume pattern
2339   //
2340   // Anything else marks the start of an interesting block
2341
2342   BasicBlock *BB = StartBB;
2343   // Anything other than an unconditional branch will kick us out of this loop
2344   // one way or another.
2345   while (BB) {
2346     BB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2347     // If we've already scanned this block, don't scan it again.  If it is
2348     // a cleanup block, there will be an action in the CleanupHandlerMap.
2349     // If we've scanned it and it is not a cleanup block, there will be a
2350     // nullptr in the CleanupHandlerMap.  If we have not scanned it, there will
2351     // be no entry in the CleanupHandlerMap.  We must call count() first to
2352     // avoid creating a null entry for blocks we haven't scanned.
2353     if (CleanupHandlerMap.count(BB)) {
2354       if (auto *Action = CleanupHandlerMap[BB]) {
2355         Actions.insertCleanupHandler(Action);
2356         DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2357                      << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2358         // FIXME: This cleanup might chain into another, and we need to discover
2359         // that.
2360         return;
2361       } else {
2362         // Here we handle the case where the cleanup handler map contains a
2363         // value for this block but the value is a nullptr.  This means that
2364         // we have previously analyzed the block and determined that it did
2365         // not contain any cleanup code.  Based on the earlier analysis, we
2366         // know the block must end in either an unconditional branch, a
2367         // resume or a conditional branch that is predicated on a comparison
2368         // with a selector.  Either the resume or the selector dispatch
2369         // would terminate the search for cleanup code, so the unconditional
2370         // branch is the only case for which we might need to continue
2371         // searching.
2372         BasicBlock *SuccBB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2373         if (SuccBB == BB || SuccBB == EndBB)
2374           return;
2375         BB = SuccBB;
2376         continue;
2377       }
2378     }
2379
2380     // Create an entry in the cleanup handler map for this block.  Initially
2381     // we create an entry that says this isn't a cleanup block.  If we find
2382     // cleanup code, the caller will replace this entry.
2383     CleanupHandlerMap[BB] = nullptr;
2384
2385     TerminatorInst *Terminator = BB->getTerminator();
2386
2387     // Landing pad blocks have extra instructions we need to accept.
2388     LandingPadMap *LPadMap = nullptr;
2389     if (BB->isLandingPad()) {
2390       LandingPadInst *LPad = BB->getLandingPadInst();
2391       LPadMap = &LPadMaps[LPad];
2392       if (!LPadMap->isInitialized())
2393         LPadMap->mapLandingPad(LPad);
2394     }
2395
2396     // Look for the bare resume pattern:
2397     //   %lpad.val1 = insertvalue { i8*, i32 } undef, i8* %exn, 0
2398     //   %lpad.val2 = insertvalue { i8*, i32 } %lpad.val1, i32 %sel, 1
2399     //   resume { i8*, i32 } %lpad.val2
2400     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Terminator)) {
2401       InsertValueInst *Insert1 = nullptr;
2402       InsertValueInst *Insert2 = nullptr;
2403       Value *ResumeVal = Resume->getOperand(0);
2404       // If the resume value isn't a phi or landingpad value, it should be a
2405       // series of insertions. Identify them so we can avoid them when scanning
2406       // for cleanups.
2407       if (!isa<PHINode>(ResumeVal) && !isa<LandingPadInst>(ResumeVal)) {
2408         Insert2 = dyn_cast<InsertValueInst>(ResumeVal);
2409         if (!Insert2)
2410           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2411         Insert1 = dyn_cast<InsertValueInst>(Insert2->getAggregateOperand());
2412         if (!Insert1)
2413           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2414       }
2415       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2416            II != IE; ++II) {
2417         Instruction *Inst = II;
2418         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2419           continue;
2420         if (Inst == Insert1 || Inst == Insert2 || Inst == Resume)
2421           continue;
2422         if (!Inst->hasOneUse() ||
2423             (Inst->user_back() != Insert1 && Inst->user_back() != Insert2)) {
2424           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2425         }
2426       }
2427       return;
2428     }
2429
2430     BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Terminator);
2431     if (Branch && Branch->isConditional()) {
2432       // Look for the selector dispatch.
2433       //   %2 = call i32 @llvm.eh.typeid.for(i8* bitcast (i8** @_ZTIf to i8*))
2434       //   %matches = icmp eq i32 %sel, %2
2435       //   br i1 %matches, label %catch14, label %eh.resume
2436       CmpInst *Compare = dyn_cast<CmpInst>(Branch->getCondition());
2437       if (!Compare || !Compare->isEquality())
2438         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2439       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2440            II != IE; ++II) {
2441         Instruction *Inst = II;
2442         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2443           continue;
2444         if (Inst == Compare || Inst == Branch)
2445           continue;
2446         if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
2447           continue;
2448         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2449       }
2450       // The selector dispatch block should always terminate our search.
2451       assert(BB == EndBB);
2452       return;
2453     }
2454
2455     if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
2456       // If this is a landingpad block, split the block at the first non-landing
2457       // pad instruction.
2458       Instruction *MaybeCall = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2459       if (LPadMap) {
2460         while (MaybeCall != BB->getTerminator() &&
2461                LPadMap->isLandingPadSpecificInst(MaybeCall))
2462           MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2463       }
2464
2465       // Look for outlined finally calls on x64, since those happen to match the
2466       // prototype provided by the runtime.
2467       if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
2468         if (CallSite FinallyCall = matchOutlinedFinallyCall(BB, MaybeCall)) {
2469           Function *Fin = FinallyCall.getCalledFunction();
2470           assert(Fin && "outlined finally call should be direct");
2471           auto *Action = new CleanupHandler(BB);
2472           Action->setHandlerBlockOrFunc(Fin);
2473           Actions.insertCleanupHandler(Action);
2474           CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2475           DEBUG(dbgs() << "  Found frontend-outlined finally call to "
2476                        << Fin->getName() << " in block "
2477                        << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2478
2479           // Split the block if there were more interesting instructions and
2480           // look for finally calls in the normal successor block.
2481           BasicBlock *SuccBB = BB;
2482           if (FinallyCall.getInstruction() != BB->getTerminator() &&
2483               FinallyCall.getInstruction()->getNextNode() !=
2484                   BB->getTerminator()) {
2485             SuccBB =
2486                 SplitBlock(BB, FinallyCall.getInstruction()->getNextNode(), DT);
2487           } else {
2488             if (FinallyCall.isInvoke()) {
2489               SuccBB = cast<InvokeInst>(FinallyCall.getInstruction())
2490                            ->getNormalDest();
2491             } else {
2492               SuccBB = BB->getUniqueSuccessor();
2493               assert(SuccBB &&
2494                      "splitOutlinedFinallyCalls didn't insert a branch");
2495             }
2496           }
2497           BB = SuccBB;
2498           if (BB == EndBB)
2499             return;
2500           continue;
2501         }
2502       }
2503     }
2504
2505     // Anything else is either a catch block or interesting cleanup code.
2506     for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2507          II != IE; ++II) {
2508       Instruction *Inst = II;
2509       if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2510         continue;
2511       // Unconditional branches fall through to this loop.
2512       if (Inst == Branch)
2513         continue;
2514       // If this is a catch block, there is no cleanup code to be found.
2515       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
2516         return;
2517       // If this a nested landing pad, it may contain an endcatch call.
2518       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
2519         return;
2520       // Anything else makes this interesting cleanup code.
2521       return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2522     }
2523
2524     // Only unconditional branches in empty blocks should get this far.
2525     assert(Branch && Branch->isUnconditional());
2526     if (BB == EndBB)
2527       return;
2528     BB = Branch->getSuccessor(0);
2529   }
2530 }
2531
2532 // This is a public function, declared in WinEHFuncInfo.h and is also
2533 // referenced by WinEHNumbering in FunctionLoweringInfo.cpp.
2534 void llvm::parseEHActions(
2535     const IntrinsicInst *II,
2536     SmallVectorImpl<std::unique_ptr<ActionHandler>> &Actions) {
2537   assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::eh_actions &&
2538          "attempted to parse non eh.actions intrinsic");
2539   for (unsigned I = 0, E = II->getNumArgOperands(); I != E;) {
2540     uint64_t ActionKind =
2541         cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I))->getZExtValue();
2542     if (ActionKind == /*catch=*/1) {
2543       auto *Selector = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2544       ConstantInt *EHObjIndex = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I + 2));
2545       int64_t EHObjIndexVal = EHObjIndex->getSExtValue();
2546       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 3));
2547       I += 4;
2548       auto CH = make_unique<CatchHandler>(/*BB=*/nullptr, Selector,
2549                                           /*NextBB=*/nullptr);
2550       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2551       CH->setExceptionVarIndex(EHObjIndexVal);
2552       Actions.push_back(std::move(CH));
2553     } else if (ActionKind == 0) {
2554       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2555       I += 2;
2556       auto CH = make_unique<CleanupHandler>(/*BB=*/nullptr);
2557       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2558       Actions.push_back(std::move(CH));
2559     } else {
2560       llvm_unreachable("Expected either a catch or cleanup handler!");
2561     }
2562   }
2563   std::reverse(Actions.begin(), Actions.end());
2564 }
2565
2566 namespace {
2567 struct WinEHNumbering {
2568   WinEHNumbering(WinEHFuncInfo &FuncInfo) : FuncInfo(FuncInfo),
2569       CurrentBaseState(-1), NextState(0) {}
2570
2571   WinEHFuncInfo &FuncInfo;
2572   int CurrentBaseState;
2573   int NextState;
2574
2575   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> HandlerStack;
2576   SmallPtrSet<const Function *, 4> VisitedHandlers;
2577
2578   int currentEHNumber() const {
2579     return HandlerStack.empty() ? CurrentBaseState : HandlerStack.back()->getEHState();
2580   }
2581
2582   void createUnwindMapEntry(int ToState, ActionHandler *AH);
2583   void createTryBlockMapEntry(int TryLow, int TryHigh,
2584                               ArrayRef<CatchHandler *> Handlers);
2585   void processCallSite(MutableArrayRef<std::unique_ptr<ActionHandler>> Actions,
2586                        ImmutableCallSite CS);
2587   void popUnmatchedActions(int FirstMismatch);
2588   void calculateStateNumbers(const Function &F);
2589   void findActionRootLPads(const Function &F);
2590 };
2591 }
2592
2593 static int addUnwindMapEntry(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int ToState,
2594                              const Value *V) {
2595   WinEHUnwindMapEntry UME;
2596   UME.ToState = ToState;
2597   UME.Cleanup = V;
2598   FuncInfo.UnwindMap.push_back(UME);
2599   return FuncInfo.getLastStateNumber();
2600 }
2601
2602 static void addTryBlockMapEntry(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int TryLow,
2603                                 int TryHigh, int CatchHigh,
2604                                 ArrayRef<const CatchPadInst *> Handlers) {
2605   WinEHTryBlockMapEntry TBME;
2606   TBME.TryLow = TryLow;
2607   TBME.TryHigh = TryHigh;
2608   TBME.CatchHigh = CatchHigh;
2609   assert(TBME.TryLow <= TBME.TryHigh);
2610   for (const CatchPadInst *CPI : Handlers) {
2611     WinEHHandlerType HT;
2612     Constant *TypeInfo = cast<Constant>(CPI->getArgOperand(0));
2613     if (TypeInfo->isNullValue()) {
2614       HT.Adjectives = 0x40;
2615       HT.TypeDescriptor = nullptr;
2616     } else {
2617       auto *GV = cast<GlobalVariable>(TypeInfo->stripPointerCasts());
2618       // Selectors are always pointers to GlobalVariables with 'struct' type.
2619       // The struct has two fields, adjectives and a type descriptor.
2620       auto *CS = cast<ConstantStruct>(GV->getInitializer());
2621       HT.Adjectives =
2622           cast<ConstantInt>(CS->getAggregateElement(0U))->getZExtValue();
2623       HT.TypeDescriptor =
2624           cast<GlobalVariable>(CS->getAggregateElement(1)->stripPointerCasts());
2625     }
2626     HT.Handler = CPI->getNormalDest();
2627     // FIXME: Pass CPI->getArgOperand(1).
2628     HT.CatchObjRecoverIdx = -1;
2629     TBME.HandlerArray.push_back(HT);
2630   }
2631   FuncInfo.TryBlockMap.push_back(TBME);
2632 }
2633
2634 void WinEHNumbering::createUnwindMapEntry(int ToState, ActionHandler *AH) {
2635   Value *V = nullptr;
2636   if (auto *CH = dyn_cast_or_null<CleanupHandler>(AH))
2637     V = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
2638   addUnwindMapEntry(FuncInfo, ToState, V);
2639 }
2640
2641 void WinEHNumbering::createTryBlockMapEntry(int TryLow, int TryHigh,
2642                                             ArrayRef<CatchHandler *> Handlers) {
2643   // See if we already have an entry for this set of handlers.
2644   // This is using iterators rather than a range-based for loop because
2645   // if we find the entry we're looking for we'll need the iterator to erase it.
2646   int NumHandlers = Handlers.size();
2647   auto I = FuncInfo.TryBlockMap.begin();
2648   auto E = FuncInfo.TryBlockMap.end();
2649   for ( ; I != E; ++I) {
2650     auto &Entry = *I;
2651     if (Entry.HandlerArray.size() != (size_t)NumHandlers)
2652       continue;
2653     int N;
2654     for (N = 0; N < NumHandlers; ++N) {
2655       if (Entry.HandlerArray[N].Handler.get<const Value *>() !=
2656           Handlers[N]->getHandlerBlockOrFunc())
2657         break; // breaks out of inner loop
2658     }
2659     // If all the handlers match, this is what we were looking for.
2660     if (N == NumHandlers) {
2661       break;
2662     }
2663   }
2664
2665   // If we found an existing entry for this set of handlers, extend the range
2666   // but move the entry to the end of the map vector.  The order of entries
2667   // in the map is critical to the way that the runtime finds handlers.
2668   // FIXME: Depending on what has happened with block ordering, this may
2669   //        incorrectly combine entries that should remain separate.
2670   if (I != E) {
2671     // Copy the existing entry.
2672     WinEHTryBlockMapEntry Entry = *I;
2673     Entry.TryLow = std::min(TryLow, Entry.TryLow);
2674     Entry.TryHigh = std::max(TryHigh, Entry.TryHigh);
2675     assert(Entry.TryLow <= Entry.TryHigh);
2676     // Erase the old entry and add this one to the back.
2677     FuncInfo.TryBlockMap.erase(I);
2678     FuncInfo.TryBlockMap.push_back(Entry);
2679     return;
2680   }
2681
2682   // If we didn't find an entry, create a new one.
2683   WinEHTryBlockMapEntry TBME;
2684   TBME.TryLow = TryLow;
2685   TBME.TryHigh = TryHigh;
2686   assert(TBME.TryLow <= TBME.TryHigh);
2687   for (CatchHandler *CH : Handlers) {
2688     WinEHHandlerType HT;
2689     if (CH->getSelector()->isNullValue()) {
2690       HT.Adjectives = 0x40;
2691       HT.TypeDescriptor = nullptr;
2692     } else {
2693       auto *GV = cast<GlobalVariable>(CH->getSelector()->stripPointerCasts());
2694       // Selectors are always pointers to GlobalVariables with 'struct' type.
2695       // The struct has two fields, adjectives and a type descriptor.
2696       auto *CS = cast<ConstantStruct>(GV->getInitializer());
2697       HT.Adjectives =
2698           cast<ConstantInt>(CS->getAggregateElement(0U))->getZExtValue();
2699       HT.TypeDescriptor =
2700           cast<GlobalVariable>(CS->getAggregateElement(1)->stripPointerCasts());
2701     }
2702     HT.Handler = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
2703     HT.CatchObjRecoverIdx = CH->getExceptionVarIndex();
2704     TBME.HandlerArray.push_back(HT);
2705   }
2706   FuncInfo.TryBlockMap.push_back(TBME);
2707 }
2708
2709 static void print_name(const Value *V) {
2710 #ifndef NDEBUG
2711   if (!V) {
2712     DEBUG(dbgs() << "null");
2713     return;
2714   }
2715
2716   if (const auto *F = dyn_cast<Function>(V))
2717     DEBUG(dbgs() << F->getName());
2718   else
2719     DEBUG(V->dump());
2720 #endif
2721 }
2722
2723 void WinEHNumbering::processCallSite(
2724     MutableArrayRef<std::unique_ptr<ActionHandler>> Actions,
2725     ImmutableCallSite CS) {
2726   DEBUG(dbgs() << "processCallSite (EH state = " << currentEHNumber()
2727                << ") for: ");
2728   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2729   DEBUG(dbgs() << '\n');
2730
2731   DEBUG(dbgs() << "HandlerStack: \n");
2732   for (int I = 0, E = HandlerStack.size(); I < E; ++I) {
2733     DEBUG(dbgs() << "  ");
2734     print_name(HandlerStack[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2735     DEBUG(dbgs() << '\n');
2736   }
2737   DEBUG(dbgs() << "Actions: \n");
2738   for (int I = 0, E = Actions.size(); I < E; ++I) {
2739     DEBUG(dbgs() << "  ");
2740     print_name(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2741     DEBUG(dbgs() << '\n');
2742   }
2743   int FirstMismatch = 0;
2744   for (int E = std::min(HandlerStack.size(), Actions.size()); FirstMismatch < E;
2745        ++FirstMismatch) {
2746     if (HandlerStack[FirstMismatch]->getHandlerBlockOrFunc() !=
2747         Actions[FirstMismatch]->getHandlerBlockOrFunc())
2748       break;
2749   }
2750
2751   // Remove unmatched actions from the stack and process their EH states.
2752   popUnmatchedActions(FirstMismatch);
2753
2754   DEBUG(dbgs() << "Pushing actions for CallSite: ");
2755   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2756   DEBUG(dbgs() << '\n');
2757
2758   bool LastActionWasCatch = false;
2759   const LandingPadInst *LastRootLPad = nullptr;
2760   for (size_t I = FirstMismatch; I != Actions.size(); ++I) {
2761     // We can reuse eh states when pushing two catches for the same invoke.
2762     bool CurrActionIsCatch = isa<CatchHandler>(Actions[I].get());
2763     auto *Handler = cast<Function>(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2764     // Various conditions can lead to a handler being popped from the
2765     // stack and re-pushed later.  That shouldn't create a new state.
2766     // FIXME: Can code optimization lead to re-used handlers?
2767     if (FuncInfo.HandlerEnclosedState.count(Handler)) {
2768       // If we already assigned the state enclosed by this handler re-use it.
2769       Actions[I]->setEHState(FuncInfo.HandlerEnclosedState[Handler]);
2770       continue;
2771     }
2772     const LandingPadInst* RootLPad = FuncInfo.RootLPad[Handler];
2773     if (CurrActionIsCatch && LastActionWasCatch && RootLPad == LastRootLPad) {
2774       DEBUG(dbgs() << "setEHState for handler to " << currentEHNumber() << "\n");
2775       Actions[I]->setEHState(currentEHNumber());
2776     } else {
2777       DEBUG(dbgs() << "createUnwindMapEntry(" << currentEHNumber() << ", ");
2778       print_name(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2779       DEBUG(dbgs() << ") with EH state " << NextState << "\n");
2780       createUnwindMapEntry(currentEHNumber(), Actions[I].get());
2781       DEBUG(dbgs() << "setEHState for handler to " << NextState << "\n");
2782       Actions[I]->setEHState(NextState);
2783       NextState++;
2784     }
2785     HandlerStack.push_back(std::move(Actions[I]));
2786     LastActionWasCatch = CurrActionIsCatch;
2787     LastRootLPad = RootLPad;
2788   }
2789
2790   // This is used to defer numbering states for a handler until after the
2791   // last time it appears in an invoke action list.
2792   if (CS.isInvoke()) {
2793     for (int I = 0, E = HandlerStack.size(); I < E; ++I) {
2794       auto *Handler = cast<Function>(HandlerStack[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2795       if (FuncInfo.LastInvoke[Handler] != cast<InvokeInst>(CS.getInstruction()))
2796         continue;
2797       FuncInfo.LastInvokeVisited[Handler] = true;
2798       DEBUG(dbgs() << "Last invoke of ");
2799       print_name(Handler);
2800       DEBUG(dbgs() << " has been visited.\n");
2801     }
2802   }
2803
2804   DEBUG(dbgs() << "In EHState " << currentEHNumber() << " for CallSite: ");
2805   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2806   DEBUG(dbgs() << '\n');
2807 }
2808
2809 void WinEHNumbering::popUnmatchedActions(int FirstMismatch) {
2810   // Don't recurse while we are looping over the handler stack.  Instead, defer
2811   // the numbering of the catch handlers until we are done popping.
2812   SmallVector<CatchHandler *, 4> PoppedCatches;
2813   for (int I = HandlerStack.size() - 1; I >= FirstMismatch; --I) {
2814     std::unique_ptr<ActionHandler> Handler = HandlerStack.pop_back_val();
2815     if (isa<CatchHandler>(Handler.get()))
2816       PoppedCatches.push_back(cast<CatchHandler>(Handler.release()));
2817   }
2818
2819   int TryHigh = NextState - 1;
2820   int LastTryLowIdx = 0;
2821   for (int I = 0, E = PoppedCatches.size(); I != E; ++I) {
2822     CatchHandler *CH = PoppedCatches[I];
2823     DEBUG(dbgs() << "Popped handler with state " << CH->getEHState() << "\n");
2824     if (I + 1 == E || CH->getEHState() != PoppedCatches[I + 1]->getEHState()) {
2825       int TryLow = CH->getEHState();
2826       auto Handlers =
2827           makeArrayRef(&PoppedCatches[LastTryLowIdx], I - LastTryLowIdx + 1);
2828       DEBUG(dbgs() << "createTryBlockMapEntry(" << TryLow << ", " << TryHigh);
2829       for (size_t J = 0; J < Handlers.size(); ++J) {
2830         DEBUG(dbgs() << ", ");
2831         print_name(Handlers[J]->getHandlerBlockOrFunc());
2832       }
2833       DEBUG(dbgs() << ")\n");
2834       createTryBlockMapEntry(TryLow, TryHigh, Handlers);
2835       LastTryLowIdx = I + 1;
2836     }
2837   }
2838
2839   for (CatchHandler *CH : PoppedCatches) {
2840     if (auto *F = dyn_cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc())) {
2841       if (FuncInfo.LastInvokeVisited[F]) {
2842         DEBUG(dbgs() << "Assigning base state " << NextState << " to ");
2843         print_name(F);
2844         DEBUG(dbgs() << '\n');
2845         FuncInfo.HandlerBaseState[F] = NextState;
2846         DEBUG(dbgs() << "createUnwindMapEntry(" << currentEHNumber()
2847                      << ", null)\n");
2848         createUnwindMapEntry(currentEHNumber(), nullptr);
2849         ++NextState;
2850         calculateStateNumbers(*F);
2851       }
2852       else {
2853         DEBUG(dbgs() << "Deferring handling of ");
2854         print_name(F);
2855         DEBUG(dbgs() << " until last invoke visited.\n");
2856       }
2857     }
2858     delete CH;
2859   }
2860 }
2861
2862 void WinEHNumbering::calculateStateNumbers(const Function &F) {
2863   auto I = VisitedHandlers.insert(&F);
2864   if (!I.second)
2865     return; // We've already visited this handler, don't renumber it.
2866
2867   int OldBaseState = CurrentBaseState;
2868   if (FuncInfo.HandlerBaseState.count(&F)) {
2869     CurrentBaseState = FuncInfo.HandlerBaseState[&F];
2870   }
2871
2872   size_t SavedHandlerStackSize = HandlerStack.size();
2873
2874   DEBUG(dbgs() << "Calculating state numbers for: " << F.getName() << '\n');
2875   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
2876   for (const BasicBlock &BB : F) {
2877     for (const Instruction &I : BB) {
2878       const auto *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
2879       if (!CI || CI->doesNotThrow())
2880         continue;
2881       processCallSite(None, CI);
2882     }
2883     const auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB.getTerminator());
2884     if (!II)
2885       continue;
2886     const LandingPadInst *LPI = II->getLandingPadInst();
2887     auto *ActionsCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
2888     if (!ActionsCall)
2889       continue;
2890     parseEHActions(ActionsCall, ActionList);
2891     if (ActionList.empty())
2892       continue;
2893     processCallSite(ActionList, II);
2894     ActionList.clear();
2895     FuncInfo.EHPadStateMap[LPI] = currentEHNumber();
2896     DEBUG(dbgs() << "Assigning state " << currentEHNumber()
2897                   << " to landing pad at " << LPI->getParent()->getName()
2898                   << '\n');
2899   }
2900
2901   // Pop any actions that were pushed on the stack for this function.
2902   popUnmatchedActions(SavedHandlerStackSize);
2903
2904   DEBUG(dbgs() << "Assigning max state " << NextState - 1
2905                << " to " << F.getName() << '\n');
2906   FuncInfo.CatchHandlerMaxState[&F] = NextState - 1;
2907
2908   CurrentBaseState = OldBaseState;
2909 }
2910
2911 // This function follows the same basic traversal as calculateStateNumbers
2912 // but it is necessary to identify the root landing pad associated
2913 // with each action before we start assigning state numbers.
2914 void WinEHNumbering::findActionRootLPads(const Function &F) {
2915   auto I = VisitedHandlers.insert(&F);
2916   if (!I.second)
2917     return; // We've already visited this handler, don't revisit it.
2918
2919   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
2920   for (const BasicBlock &BB : F) {
2921     const auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB.getTerminator());
2922     if (!II)
2923       continue;
2924     const LandingPadInst *LPI = II->getLandingPadInst();
2925     auto *ActionsCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
2926     if (!ActionsCall)
2927       continue;
2928
2929     assert(ActionsCall->getIntrinsicID() == Intrinsic::eh_actions);
2930     parseEHActions(ActionsCall, ActionList);
2931     if (ActionList.empty())
2932       continue;
2933     for (int I = 0, E = ActionList.size(); I < E; ++I) {
2934       if (auto *Handler
2935               = dyn_cast<Function>(ActionList[I]->getHandlerBlockOrFunc())) {
2936         FuncInfo.LastInvoke[Handler] = II;
2937         // Don't replace the root landing pad if we previously saw this
2938         // handler in a different function.
2939         if (FuncInfo.RootLPad.count(Handler) &&
2940             FuncInfo.RootLPad[Handler]->getParent()->getParent() != &F)
2941           continue;
2942         DEBUG(dbgs() << "Setting root lpad for ");
2943         print_name(Handler);
2944         DEBUG(dbgs() << " to " << LPI->getParent()->getName() << '\n');
2945         FuncInfo.RootLPad[Handler] = LPI;
2946       }
2947     }
2948     // Walk the actions again and look for nested handlers.  This has to
2949     // happen after all of the actions have been processed in the current
2950     // function.
2951     for (int I = 0, E = ActionList.size(); I < E; ++I)
2952       if (auto *Handler
2953               = dyn_cast<Function>(ActionList[I]->getHandlerBlockOrFunc()))
2954         findActionRootLPads(*Handler);
2955     ActionList.clear();
2956   }
2957 }
2958
2959 static const CatchPadInst *getSingleCatchPadPredecessor(const BasicBlock *BB) {
2960   for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(BB))
2961     if (auto *CPI = dyn_cast<CatchPadInst>(PredBlock->getFirstNonPHI()))
2962       return CPI;
2963   return nullptr;
2964 }
2965
2966 /// Find all the catchpads that feed directly into the catchendpad. Frontends
2967 /// using this personality should ensure that each catchendpad and catchpad has
2968 /// one or zero catchpad predecessors.
2969 ///
2970 /// The following C++ generates the IR after it:
2971 ///   try {
2972 ///   } catch (A) {
2973 ///   } catch (B) {
2974 ///   }
2975 ///
2976 /// IR:
2977 ///   %catchpad.A
2978 ///     catchpad [i8* A typeinfo]
2979 ///         to label %catch.A unwind label %catchpad.B
2980 ///   %catchpad.B
2981 ///     catchpad [i8* B typeinfo]
2982 ///         to label %catch.B unwind label %endcatches
2983 ///   %endcatches
2984 ///     catchendblock unwind to caller
2985 void findCatchPadsForCatchEndPad(
2986     const BasicBlock *CatchEndBB,
2987     SmallVectorImpl<const CatchPadInst *> &Handlers) {
2988   const CatchPadInst *CPI = getSingleCatchPadPredecessor(CatchEndBB);
2989   while (CPI) {
2990     Handlers.push_back(CPI);
2991     CPI = getSingleCatchPadPredecessor(CPI->getParent());
2992   }
2993   // We've pushed these back into reverse source order.  Reverse them to get
2994   // the list back into source order.
2995   std::reverse(Handlers.begin(), Handlers.end());
2996 }
2997
2998 // Given BB which ends in an unwind edge, return the EHPad that this BB belongs
2999 // to. If the unwind edge came from an invoke, return null.
3000 static const BasicBlock *getEHPadFromPredecessor(const BasicBlock *BB) {
3001   const TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
3002   if (isa<InvokeInst>(TI))
3003     return nullptr;
3004   if (TI->isEHPad())
3005     return BB;
3006   return cast<CleanupReturnInst>(TI)->getCleanupPad()->getParent();
3007 }
3008
3009 static void calculateExplicitCXXStateNumbers(WinEHFuncInfo &FuncInfo,
3010                                              const BasicBlock &BB,
3011                                              int ParentState) {
3012   assert(BB.isEHPad());
3013   const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
3014   // All catchpad instructions will be handled when we process their
3015   // respective catchendpad instruction.
3016   if (isa<CatchPadInst>(FirstNonPHI))
3017     return;
3018
3019   if (isa<CatchEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
3020     SmallVector<const CatchPadInst *, 2> Handlers;
3021     findCatchPadsForCatchEndPad(&BB, Handlers);
3022     const BasicBlock *FirstTryPad = Handlers.front()->getParent();
3023     int TryLow = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, nullptr);
3024     FuncInfo.EHPadStateMap[Handlers.front()] = TryLow;
3025     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(FirstTryPad))
3026       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3027         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, TryLow);
3028     int CatchLow = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, nullptr);
3029
3030     // catchpads are separate funclets in C++ EH due to the way rethrow works.
3031     // In SEH, they aren't, so no invokes will unwind to the catchendpad.
3032     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CatchLow;
3033     int TryHigh = CatchLow - 1;
3034     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3035       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3036         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CatchLow);
3037     int CatchHigh = FuncInfo.getLastStateNumber();
3038     addTryBlockMapEntry(FuncInfo, TryLow, TryHigh, CatchHigh, Handlers);
3039     DEBUG(dbgs() << "TryLow[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << TryLow
3040                  << '\n');
3041     DEBUG(dbgs() << "TryHigh[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << TryHigh
3042                  << '\n');
3043     DEBUG(dbgs() << "CatchHigh[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << CatchHigh
3044                  << '\n');
3045   } else if (isa<CleanupPadInst>(FirstNonPHI)) {
3046     int CleanupState = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, &BB);
3047     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CleanupState;
3048     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << CleanupState << " to BB "
3049                  << BB.getName() << '\n');
3050     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3051       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3052         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CleanupState);
3053   } else if (isa<TerminatePadInst>(FirstNonPHI)) {
3054     report_fatal_error("Not yet implemented!");
3055   } else {
3056     llvm_unreachable("unexpected EH Pad!");
3057   }
3058 }
3059
3060 static int addSEHHandler(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int ParentState,
3061                          const Function *Filter, const BasicBlock *Handler) {
3062   SEHUnwindMapEntry Entry;
3063   Entry.ToState = ParentState;
3064   Entry.Filter = Filter;
3065   Entry.Handler = Handler;
3066   FuncInfo.SEHUnwindMap.push_back(Entry);
3067   return FuncInfo.SEHUnwindMap.size() - 1;
3068 }
3069
3070 static void calculateExplicitSEHStateNumbers(WinEHFuncInfo &FuncInfo,
3071                                              const BasicBlock &BB,
3072                                              int ParentState) {
3073   assert(BB.isEHPad());
3074   const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
3075   // All catchpad instructions will be handled when we process their
3076   // respective catchendpad instruction.
3077   if (isa<CatchPadInst>(FirstNonPHI))
3078     return;
3079
3080   if (isa<CatchEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
3081     // Extract the filter function and the __except basic block and create a
3082     // state for them.
3083     SmallVector<const CatchPadInst *, 1> Handlers;
3084     findCatchPadsForCatchEndPad(&BB, Handlers);
3085     assert(Handlers.size() == 1 &&
3086            "SEH doesn't have multiple handlers per __try");
3087     const CatchPadInst *CPI = Handlers.front();
3088     const BasicBlock *CatchPadBB = CPI->getParent();
3089     const Function *Filter =
3090         cast<Function>(CPI->getArgOperand(0)->stripPointerCasts());
3091     int TryState =
3092         addSEHHandler(FuncInfo, ParentState, Filter, CPI->getNormalDest());
3093
3094     // Everything in the __try block uses TryState as its parent state.
3095     FuncInfo.EHPadStateMap[CPI] = TryState;
3096     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << TryState << " to BB "
3097                  << CatchPadBB->getName() << '\n');
3098     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(CatchPadBB))
3099       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3100         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, TryState);
3101
3102     // Everything in the __except block unwinds to ParentState, just like code
3103     // outside the __try.
3104     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = ParentState;
3105     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << ParentState << " to BB "
3106                  << BB.getName() << '\n');
3107     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3108       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3109         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, ParentState);
3110   } else if (isa<CleanupPadInst>(FirstNonPHI)) {
3111     int CleanupState =
3112         addSEHHandler(FuncInfo, ParentState, /*Filter=*/nullptr, &BB);
3113     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CleanupState;
3114     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << CleanupState << " to BB "
3115                  << BB.getName() << '\n');
3116     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3117       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3118         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CleanupState);
3119   } else if (isa<CleanupEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
3120     // Anything unwinding through CleanupEndPadInst is in ParentState.
3121     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = ParentState;
3122     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << ParentState << " to BB "
3123                  << BB.getName() << '\n');
3124     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3125       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3126         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, ParentState);
3127   } else if (isa<TerminatePadInst>(FirstNonPHI)) {
3128     report_fatal_error("Not yet implemented!");
3129   } else {
3130     llvm_unreachable("unexpected EH Pad!");
3131   }
3132 }
3133
3134 /// Check if the EH Pad unwinds to caller.  Cleanups are a little bit of a
3135 /// special case because we have to look at the cleanupret instruction that uses
3136 /// the cleanuppad.
3137 static bool doesEHPadUnwindToCaller(const Instruction *EHPad) {
3138   auto *CPI = dyn_cast<CleanupPadInst>(EHPad);
3139   if (!CPI)
3140     return EHPad->mayThrow();
3141
3142   // This cleanup does not return or unwind, so we say it unwinds to caller.
3143   if (CPI->use_empty())
3144     return true;
3145
3146   const Instruction *User = CPI->user_back();
3147   if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(User))
3148     return CRI->unwindsToCaller();
3149   return cast<CleanupEndPadInst>(User)->unwindsToCaller();
3150 }
3151
3152 void llvm::calculateSEHStateNumbers(const Function *ParentFn,
3153                                     WinEHFuncInfo &FuncInfo) {
3154   // Don't compute state numbers twice.
3155   if (!FuncInfo.SEHUnwindMap.empty())
3156     return;
3157
3158   for (const BasicBlock &BB : *ParentFn) {
3159     if (!BB.isEHPad() || !doesEHPadUnwindToCaller(BB.getFirstNonPHI()))
3160       continue;
3161     calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, BB, -1);
3162   }
3163 }
3164
3165 void llvm::calculateWinCXXEHStateNumbers(const Function *ParentFn,
3166                                          WinEHFuncInfo &FuncInfo) {
3167   // Return if it's already been done.
3168   if (!FuncInfo.EHPadStateMap.empty())
3169     return;
3170
3171   bool IsExplicit = false;
3172   for (const BasicBlock &BB : *ParentFn) {
3173     if (!BB.isEHPad())
3174       continue;
3175     const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
3176     // Skip cleanupendpads; they are exits, not entries.
3177     if (isa<CleanupEndPadInst>(FirstNonPHI))
3178       continue;
3179     if (!doesEHPadUnwindToCaller(FirstNonPHI))
3180       continue;
3181     calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, BB, -1);
3182     IsExplicit = true;
3183   }
3184
3185   if (IsExplicit)
3186     return;
3187
3188   WinEHNumbering Num(FuncInfo);
3189   Num.findActionRootLPads(*ParentFn);
3190   // The VisitedHandlers list is used by both findActionRootLPads and
3191   // calculateStateNumbers, but both functions need to visit all handlers.
3192   Num.VisitedHandlers.clear();
3193   Num.calculateStateNumbers(*ParentFn);
3194   // Pop everything on the handler stack.
3195   // It may be necessary to call this more than once because a handler can
3196   // be pushed on the stack as a result of clearing the stack.
3197   while (!Num.HandlerStack.empty())
3198     Num.processCallSite(None, ImmutableCallSite());
3199 }
3200
3201 void WinEHPrepare::colorFunclets(Function &F,
3202                                  SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3203   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>, 16> Worklist;
3204   BasicBlock *EntryBlock = &F.getEntryBlock();
3205
3206   // Build up the color map, which maps each block to its set of 'colors'.
3207   // For any block B, the "colors" of B are the set of funclets F (possibly
3208   // including a root "funclet" representing the main function), such that
3209   // F will need to directly contain B or a copy of B (where the term "directly
3210   // contain" is used to distinguish from being "transitively contained" in
3211   // a nested funclet).
3212   // Use a CFG walk driven by a worklist of (block, color) pairs.  The "color"
3213   // sets attached during this processing to a block which is the entry of some
3214   // funclet F is actually the set of F's parents -- i.e. the union of colors
3215   // of all predecessors of F's entry.  For all other blocks, the color sets
3216   // are as defined above.  A post-pass fixes up the block color map to reflect
3217   // the same sense of "color" for funclet entries as for other blocks.
3218
3219   Worklist.push_back({EntryBlock, EntryBlock});
3220
3221   while (!Worklist.empty()) {
3222     BasicBlock *Visiting;
3223     BasicBlock *Color;
3224     std::tie(Visiting, Color) = Worklist.pop_back_val();
3225     Instruction *VisitingHead = Visiting->getFirstNonPHI();
3226     if (VisitingHead->isEHPad() && !isa<CatchEndPadInst>(VisitingHead) &&
3227         !isa<CleanupEndPadInst>(VisitingHead)) {
3228       // Mark this as a funclet head as a member of itself.
3229       FuncletBlocks[Visiting].insert(Visiting);
3230       // Queue exits with the parent color.
3231       for (User *Exit : VisitingHead->users()) {
3232         for (BasicBlock *Succ :
3233              successors(cast<Instruction>(Exit)->getParent())) {
3234           if (BlockColors[Succ].insert(Color).second) {
3235             Worklist.push_back({Succ, Color});
3236           }
3237         }
3238       }
3239       // Handle CatchPad specially since its successors need different colors.
3240       if (CatchPadInst *CatchPad = dyn_cast<CatchPadInst>(VisitingHead)) {
3241         // Visit the normal successor with the color of the new EH pad, and
3242         // visit the unwind successor with the color of the parent.
3243         BasicBlock *NormalSucc = CatchPad->getNormalDest();
3244         if (BlockColors[NormalSucc].insert(Visiting).second) {
3245           Worklist.push_back({NormalSucc, Visiting});
3246         }
3247         BasicBlock *UnwindSucc = CatchPad->getUnwindDest();
3248         if (BlockColors[UnwindSucc].insert(Color).second) {
3249           Worklist.push_back({UnwindSucc, Color});
3250         }
3251         continue;
3252       }
3253       // Switch color to the current node, except for terminate pads which
3254       // have no bodies and only unwind successors and so need their successors
3255       // visited with the color of the parent.
3256       if (!isa<TerminatePadInst>(VisitingHead))
3257         Color = Visiting;
3258     } else {
3259       // Note that this is a member of the given color.
3260       FuncletBlocks[Color].insert(Visiting);
3261     }
3262
3263     TerminatorInst *Terminator = Visiting->getTerminator();
3264     if (isa<CleanupReturnInst>(Terminator) ||
3265         isa<CatchReturnInst>(Terminator) ||
3266         isa<CleanupEndPadInst>(Terminator)) {
3267       // These blocks' successors have already been queued with the parent
3268       // color.
3269       continue;
3270     }
3271     for (BasicBlock *Succ : successors(Visiting)) {
3272       if (isa<CatchEndPadInst>(Succ->getFirstNonPHI())) {
3273         // The catchendpad needs to be visited with the parent's color, not
3274         // the current color.  This will happen in the code above that visits
3275         // any catchpad unwind successor with the parent color, so we can
3276         // safely skip this successor here.
3277         continue;
3278       }
3279       if (BlockColors[Succ].insert(Color).second) {
3280         Worklist.push_back({Succ, Color});
3281       }
3282     }
3283   }
3284
3285   // The processing above actually accumulated the parent set for this
3286   // funclet into the color set for its entry; use the parent set to
3287   // populate the children map, and reset the color set to include just
3288   // the funclet itself (no instruction can target a funclet entry except on
3289   // that transitions to the child funclet).
3290   for (BasicBlock *FuncletEntry : EntryBlocks) {
3291     std::set<BasicBlock *> &ColorMapItem = BlockColors[FuncletEntry];
3292     for (BasicBlock *Parent : ColorMapItem)
3293       FuncletChildren[Parent].insert(FuncletEntry);
3294     ColorMapItem.clear();
3295     ColorMapItem.insert(FuncletEntry);
3296   }
3297 }
3298
3299 void WinEHPrepare::demotePHIsOnFunclets(Function &F) {
3300   // Strip PHI nodes off of EH pads.
3301   SmallVector<PHINode *, 16> PHINodes;
3302   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3303     BasicBlock *BB = FI++;
3304     if (!BB->isEHPad())
3305       continue;
3306     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;) {
3307       Instruction *I = BI++;
3308       auto *PN = dyn_cast<PHINode>(I);
3309       // Stop at the first non-PHI.
3310       if (!PN)
3311         break;
3312
3313       AllocaInst *SpillSlot = insertPHILoads(PN, F);
3314       if (SpillSlot)
3315         insertPHIStores(PN, SpillSlot);
3316
3317       PHINodes.push_back(PN);
3318     }
3319   }
3320
3321   for (auto *PN : PHINodes) {
3322     // There may be lingering uses on other EH PHIs being removed
3323     PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
3324     PN->eraseFromParent();
3325   }
3326 }
3327
3328 void WinEHPrepare::demoteUsesBetweenFunclets(Function &F) {
3329   // Turn all inter-funclet uses of a Value into loads and stores.
3330   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3331     BasicBlock *BB = FI++;
3332     std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB = BlockColors[BB];
3333     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;) {
3334       Instruction *I = BI++;
3335       // Funclets are permitted to use static allocas.
3336       if (auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
3337         if (AI->isStaticAlloca())
3338           continue;
3339
3340       demoteNonlocalUses(I, ColorsForBB, F);
3341     }
3342   }
3343 }
3344
3345 void WinEHPrepare::demoteArgumentUses(Function &F) {
3346   // Also demote function parameters used in funclets.
3347   std::set<BasicBlock *> &ColorsForEntry = BlockColors[&F.getEntryBlock()];
3348   for (Argument &Arg : F.args())
3349     demoteNonlocalUses(&Arg, ColorsForEntry, F);
3350 }
3351
3352 void WinEHPrepare::cloneCommonBlocks(
3353     Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3354   // We need to clone all blocks which belong to multiple funclets.  Values are
3355   // remapped throughout the funclet to propogate both the new instructions
3356   // *and* the new basic blocks themselves.
3357   for (BasicBlock *FuncletPadBB : EntryBlocks) {
3358     std::set<BasicBlock *> &BlocksInFunclet = FuncletBlocks[FuncletPadBB];
3359
3360     std::map<BasicBlock *, BasicBlock *> Orig2Clone;
3361     ValueToValueMapTy VMap;
3362     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet) {
3363       std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB = BlockColors[BB];
3364       // We don't need to do anything if the block is monochromatic.
3365       size_t NumColorsForBB = ColorsForBB.size();
3366       if (NumColorsForBB == 1)
3367         continue;
3368
3369       // Create a new basic block and copy instructions into it!
3370       BasicBlock *CBB =
3371           CloneBasicBlock(BB, VMap, Twine(".for.", FuncletPadBB->getName()));
3372       // Insert the clone immediately after the original to ensure determinism
3373       // and to keep the same relative ordering of any funclet's blocks.
3374       CBB->insertInto(&F, BB->getNextNode());
3375
3376       // Add basic block mapping.
3377       VMap[BB] = CBB;
3378
3379       // Record delta operations that we need to perform to our color mappings.
3380       Orig2Clone[BB] = CBB;
3381     }
3382
3383     // Update our color mappings to reflect that one block has lost a color and
3384     // another has gained a color.
3385     for (auto &BBMapping : Orig2Clone) {
3386       BasicBlock *OldBlock = BBMapping.first;
3387       BasicBlock *NewBlock = BBMapping.second;
3388
3389       BlocksInFunclet.insert(NewBlock);
3390       BlockColors[NewBlock].insert(FuncletPadBB);
3391
3392       BlocksInFunclet.erase(OldBlock);
3393       BlockColors[OldBlock].erase(FuncletPadBB);
3394     }
3395
3396     // Loop over all of the instructions in the function, fixing up operand
3397     // references as we go.  This uses VMap to do all the hard work.
3398     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet)
3399       // Loop over all instructions, fixing each one as we find it...
3400       for (Instruction &I : *BB)
3401         RemapInstruction(&I, VMap, RF_IgnoreMissingEntries);
3402   }
3403 }
3404
3405 void WinEHPrepare::removeImplausibleTerminators(Function &F) {
3406   // Remove implausible terminators and replace them with UnreachableInst.
3407   for (auto &Funclet : FuncletBlocks) {
3408     BasicBlock *FuncletPadBB = Funclet.first;
3409     std::set<BasicBlock *> &BlocksInFunclet = Funclet.second;
3410     Instruction *FirstNonPHI = FuncletPadBB->getFirstNonPHI();
3411     auto *CatchPad = dyn_cast<CatchPadInst>(FirstNonPHI);
3412     auto *CleanupPad = dyn_cast<CleanupPadInst>(FirstNonPHI);
3413
3414     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet) {
3415       TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
3416       // CatchPadInst and CleanupPadInst can't transfer control to a ReturnInst.
3417       bool IsUnreachableRet = isa<ReturnInst>(TI) && (CatchPad || CleanupPad);
3418       // The token consumed by a CatchReturnInst must match the funclet token.
3419       bool IsUnreachableCatchret = false;
3420       if (auto *CRI = dyn_cast<CatchReturnInst>(TI))
3421         IsUnreachableCatchret = CRI->getCatchPad() != CatchPad;
3422       // The token consumed by a CleanupReturnInst must match the funclet token.
3423       bool IsUnreachableCleanupret = false;
3424       if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(TI))
3425         IsUnreachableCleanupret = CRI->getCleanupPad() != CleanupPad;
3426       // The token consumed by a CleanupEndPadInst must match the funclet token.
3427       bool IsUnreachableCleanupendpad = false;
3428       if (auto *CEPI = dyn_cast<CleanupEndPadInst>(TI))
3429         IsUnreachableCleanupendpad = CEPI->getCleanupPad() != CleanupPad;
3430       if (IsUnreachableRet || IsUnreachableCatchret ||
3431           IsUnreachableCleanupret || IsUnreachableCleanupendpad) {
3432         new UnreachableInst(BB->getContext(), TI);
3433         TI->eraseFromParent();
3434       }
3435     }
3436   }
3437 }
3438
3439 void WinEHPrepare::cleanupPreparedFunclets(Function &F) {
3440   // Clean-up some of the mess we made by removing useles PHI nodes, trivial
3441   // branches, etc.
3442   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3443     BasicBlock *BB = FI++;
3444     SimplifyInstructionsInBlock(BB);
3445     ConstantFoldTerminator(BB, /*DeleteDeadConditions=*/true);
3446     MergeBlockIntoPredecessor(BB);
3447   }
3448
3449   // We might have some unreachable blocks after cleaning up some impossible
3450   // control flow.
3451   removeUnreachableBlocks(F);
3452 }
3453
3454 void WinEHPrepare::verifyPreparedFunclets(Function &F) {
3455   // Recolor the CFG to verify that all is well.
3456   for (BasicBlock &BB : F) {
3457     size_t NumColors = BlockColors[&BB].size();
3458     assert(NumColors == 1 && "Expected monochromatic BB!");
3459     if (NumColors == 0)
3460       report_fatal_error("Uncolored BB!");
3461     if (NumColors > 1)
3462       report_fatal_error("Multicolor BB!");
3463     bool EHPadHasPHI = BB.isEHPad() && isa<PHINode>(BB.begin());
3464     assert(!EHPadHasPHI && "EH Pad still has a PHI!");
3465     if (EHPadHasPHI)
3466       report_fatal_error("EH Pad still has a PHI!");
3467   }
3468 }
3469
3470 bool WinEHPrepare::prepareExplicitEH(
3471     Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3472   // Remove unreachable blocks.  It is not valuable to assign them a color and
3473   // their existence can trick us into thinking values are alive when they are
3474   // not.
3475   removeUnreachableBlocks(F);
3476
3477   // Determine which blocks are reachable from which funclet entries.
3478   colorFunclets(F, EntryBlocks);
3479
3480   demotePHIsOnFunclets(F);
3481
3482   demoteUsesBetweenFunclets(F);
3483
3484   demoteArgumentUses(F);
3485
3486   cloneCommonBlocks(F, EntryBlocks);
3487
3488   removeImplausibleTerminators(F);
3489
3490   cleanupPreparedFunclets(F);
3491
3492   verifyPreparedFunclets(F);
3493
3494   BlockColors.clear();
3495   FuncletBlocks.clear();
3496   FuncletChildren.clear();
3497
3498   return true;
3499 }
3500
3501 // TODO: Share loads when one use dominates another, or when a catchpad exit
3502 // dominates uses (needs dominators).
3503 AllocaInst *WinEHPrepare::insertPHILoads(PHINode *PN, Function &F) {
3504   BasicBlock *PHIBlock = PN->getParent();
3505   AllocaInst *SpillSlot = nullptr;
3506
3507   if (isa<CleanupPadInst>(PHIBlock->getFirstNonPHI())) {
3508     // Insert a load in place of the PHI and replace all uses.
3509     SpillSlot = new AllocaInst(PN->getType(), nullptr,
3510                                Twine(PN->getName(), ".wineh.spillslot"),
3511                                F.getEntryBlock().begin());
3512     Value *V = new LoadInst(SpillSlot, Twine(PN->getName(), ".wineh.reload"),
3513                             PHIBlock->getFirstInsertionPt());
3514     PN->replaceAllUsesWith(V);
3515     return SpillSlot;
3516   }
3517
3518   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Loads;
3519   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), UE = PN->use_end();
3520        UI != UE;) {
3521     Use &U = *UI++;
3522     auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3523     BasicBlock *UsingBB = UsingInst->getParent();
3524     if (UsingBB->isEHPad()) {
3525       // Use is on an EH pad phi.  Leave it alone; we'll insert loads and
3526       // stores for it separately.
3527       assert(isa<PHINode>(UsingInst));
3528       continue;
3529     }
3530     replaceUseWithLoad(PN, U, SpillSlot, Loads, F);
3531   }
3532   return SpillSlot;
3533 }
3534
3535 // TODO: improve store placement.  Inserting at def is probably good, but need
3536 // to be careful not to introduce interfering stores (needs liveness analysis).
3537 // TODO: identify related phi nodes that can share spill slots, and share them
3538 // (also needs liveness).
3539 void WinEHPrepare::insertPHIStores(PHINode *OriginalPHI,
3540                                    AllocaInst *SpillSlot) {
3541   // Use a worklist of (Block, Value) pairs -- the given Value needs to be
3542   // stored to the spill slot by the end of the given Block.
3543   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, Value *>, 4> Worklist;
3544
3545   Worklist.push_back({OriginalPHI->getParent(), OriginalPHI});
3546
3547   while (!Worklist.empty()) {
3548     BasicBlock *EHBlock;
3549     Value *InVal;
3550     std::tie(EHBlock, InVal) = Worklist.pop_back_val();
3551
3552     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(InVal);
3553     if (PN && PN->getParent() == EHBlock) {
3554       // The value is defined by another PHI we need to remove, with no room to
3555       // insert a store after the PHI, so each predecessor needs to store its
3556       // incoming value.
3557       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
3558         Value *PredVal = PN->getIncomingValue(i);
3559
3560         // Undef can safely be skipped.
3561         if (isa<UndefValue>(PredVal))
3562           continue;
3563
3564         insertPHIStore(PN->getIncomingBlock(i), PredVal, SpillSlot, Worklist);
3565       }
3566     } else {
3567       // We need to store InVal, which dominates EHBlock, but can't put a store
3568       // in EHBlock, so need to put stores in each predecessor.
3569       for (BasicBlock *PredBlock : predecessors(EHBlock)) {
3570         insertPHIStore(PredBlock, InVal, SpillSlot, Worklist);
3571       }
3572     }
3573   }
3574 }
3575
3576 void WinEHPrepare::insertPHIStore(
3577     BasicBlock *PredBlock, Value *PredVal, AllocaInst *SpillSlot,
3578     SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock *, Value *>> &Worklist) {
3579
3580   if (PredBlock->isEHPad() &&
3581       !isa<CleanupPadInst>(PredBlock->getFirstNonPHI())) {
3582     // Pred is unsplittable, so we need to queue it on the worklist.
3583     Worklist.push_back({PredBlock, PredVal});
3584     return;
3585   }
3586
3587   // Otherwise, insert the store at the end of the basic block.
3588   new StoreInst(PredVal, SpillSlot, PredBlock->getTerminator());
3589 }
3590
3591 // TODO: Share loads for same-funclet uses (requires dominators if funclets
3592 // aren't properly nested).
3593 void WinEHPrepare::demoteNonlocalUses(Value *V,
3594                                       std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB,
3595                                       Function &F) {
3596   // Tokens can only be used non-locally due to control flow involving
3597   // unreachable edges.  Don't try to demote the token usage, we'll simply
3598   // delete the cloned user later.
3599   if (isa<CatchPadInst>(V) || isa<CleanupPadInst>(V))
3600     return;
3601
3602   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Loads;
3603   AllocaInst *SpillSlot = nullptr;
3604   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end(); UI != UE;) {
3605     Use &U = *UI++;
3606     auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3607     BasicBlock *UsingBB = UsingInst->getParent();
3608
3609     // Is the Use inside a block which is colored the same as the Def?
3610     // If so, we don't need to escape the Def because we will clone
3611     // ourselves our own private copy.
3612     std::set<BasicBlock *> &ColorsForUsingBB = BlockColors[UsingBB];
3613     if (ColorsForUsingBB == ColorsForBB)
3614       continue;
3615
3616     replaceUseWithLoad(V, U, SpillSlot, Loads, F);
3617   }
3618   if (SpillSlot) {
3619     // Insert stores of the computed value into the stack slot.
3620     // We have to be careful if I is an invoke instruction,
3621     // because we can't insert the store AFTER the terminator instruction.
3622     BasicBlock::iterator InsertPt;
3623     if (isa<Argument>(V)) {
3624       InsertPt = F.getEntryBlock().getTerminator();
3625     } else if (isa<TerminatorInst>(V)) {
3626       auto *II = cast<InvokeInst>(V);
3627       // We cannot demote invoke instructions to the stack if their normal
3628       // edge is critical. Therefore, split the critical edge and create a
3629       // basic block into which the store can be inserted.
3630       if (!II->getNormalDest()->getSinglePredecessor()) {
3631         unsigned SuccNum =
3632             GetSuccessorNumber(II->getParent(), II->getNormalDest());
3633         assert(isCriticalEdge(II, SuccNum) && "Expected a critical edge!");
3634         BasicBlock *NewBlock = SplitCriticalEdge(II, SuccNum);
3635         assert(NewBlock && "Unable to split critical edge.");
3636         // Update the color mapping for the newly split edge.
3637         std::set<BasicBlock *> &ColorsForUsingBB = BlockColors[II->getParent()];
3638         BlockColors[NewBlock] = ColorsForUsingBB;
3639         for (BasicBlock *FuncletPad : ColorsForUsingBB)
3640           FuncletBlocks[FuncletPad].insert(NewBlock);
3641       }
3642       InsertPt = II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
3643     } else {
3644       InsertPt = cast<Instruction>(V);
3645       ++InsertPt;
3646       // Don't insert before PHI nodes or EH pad instrs.
3647       for (; isa<PHINode>(InsertPt) || InsertPt->isEHPad(); ++InsertPt)
3648         ;
3649     }
3650     new StoreInst(V, SpillSlot, InsertPt);
3651   }
3652 }
3653
3654 void WinEHPrepare::replaceUseWithLoad(Value *V, Use &U, AllocaInst *&SpillSlot,
3655                                       DenseMap<BasicBlock *, Value *> &Loads,
3656                                       Function &F) {
3657   // Lazilly create the spill slot.
3658   if (!SpillSlot)
3659     SpillSlot = new AllocaInst(V->getType(), nullptr,
3660                                Twine(V->getName(), ".wineh.spillslot"),
3661                                F.getEntryBlock().begin());
3662
3663   auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3664   if (auto *UsingPHI = dyn_cast<PHINode>(UsingInst)) {
3665     // If this is a PHI node, we can't insert a load of the value before
3666     // the use.  Instead insert the load in the predecessor block
3667     // corresponding to the incoming value.
3668     //
3669     // Note that if there are multiple edges from a basic block to this
3670     // PHI node that we cannot have multiple loads.  The problem is that
3671     // the resulting PHI node will have multiple values (from each load)
3672     // coming in from the same block, which is illegal SSA form.
3673     // For this reason, we keep track of and reuse loads we insert.
3674     BasicBlock *IncomingBlock = UsingPHI->getIncomingBlock(U);
3675     if (auto *CatchRet =
3676             dyn_cast<CatchReturnInst>(IncomingBlock->getTerminator())) {
3677       // Putting a load above a catchret and use on the phi would still leave
3678       // a cross-funclet def/use.  We need to split the edge, change the
3679       // catchret to target the new block, and put the load there.
3680       BasicBlock *PHIBlock = UsingInst->getParent();
3681       BasicBlock *NewBlock = SplitEdge(IncomingBlock, PHIBlock);
3682       // SplitEdge gives us:
3683       //   IncomingBlock:
3684       //     ...
3685       //     br label %NewBlock
3686       //   NewBlock:
3687       //     catchret label %PHIBlock
3688       // But we need:
3689       //   IncomingBlock:
3690       //     ...
3691       //     catchret label %NewBlock
3692       //   NewBlock:
3693       //     br label %PHIBlock
3694       // So move the terminators to each others' blocks and swap their
3695       // successors.
3696       BranchInst *Goto = cast<BranchInst>(IncomingBlock->getTerminator());
3697       Goto->removeFromParent();
3698       CatchRet->removeFromParent();
3699       IncomingBlock->getInstList().push_back(CatchRet);
3700       NewBlock->getInstList().push_back(Goto);
3701       Goto->setSuccessor(0, PHIBlock);
3702       CatchRet->setSuccessor(NewBlock);
3703       // Update the color mapping for the newly split edge.
3704       std::set<BasicBlock *> &ColorsForPHIBlock = BlockColors[PHIBlock];
3705       BlockColors[NewBlock] = ColorsForPHIBlock;
3706       for (BasicBlock *FuncletPad : ColorsForPHIBlock)
3707         FuncletBlocks[FuncletPad].insert(NewBlock);
3708       // Treat the new block as incoming for load insertion.
3709       IncomingBlock = NewBlock;
3710     }
3711     Value *&Load = Loads[IncomingBlock];
3712     // Insert the load into the predecessor block
3713     if (!Load)
3714       Load = new LoadInst(SpillSlot, Twine(V->getName(), ".wineh.reload"),
3715                           /*Volatile=*/false, IncomingBlock->getTerminator());
3716
3717     U.set(Load);
3718   } else {
3719     // Reload right before the old use.
3720     auto *Load = new LoadInst(SpillSlot, Twine(V->getName(), ".wineh.reload"),
3721                               /*Volatile=*/false, UsingInst);
3722     U.set(Load);
3723   }
3724 }