[X86] Convert esp-relative movs of function arguments to pushes, step 2
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86FrameLowering.cpp
1 //===-- X86FrameLowering.cpp - X86 Frame Information ----------------------===//
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 file contains the X86 implementation of TargetFrameLowering class.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "X86FrameLowering.h"
15 #include "X86InstrBuilder.h"
16 #include "X86InstrInfo.h"
17 #include "X86MachineFunctionInfo.h"
18 #include "X86Subtarget.h"
19 #include "X86TargetMachine.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
27 #include "llvm/IR/Function.h"
28 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
29 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
31 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 #include <cstdlib>
34
35 using namespace llvm;
36
37 // FIXME: completely move here.
38 extern cl::opt<bool> ForceStackAlign;
39
40 bool X86FrameLowering::hasReservedCallFrame(const MachineFunction &MF) const {
41   return !MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects() &&
42          !MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>()->getHasPushSequences();
43 }
44
45 /// canSimplifyCallFramePseudos - If there is a reserved call frame, the
46 /// call frame pseudos can be simplified.  Having a FP, as in the default
47 /// implementation, is not sufficient here since we can't always use it.
48 /// Use a more nuanced condition.
49 bool
50 X86FrameLowering::canSimplifyCallFramePseudos(const MachineFunction &MF) const {
51   const X86RegisterInfo *TRI = static_cast<const X86RegisterInfo *>
52                                (MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
53   return hasReservedCallFrame(MF) ||
54          (hasFP(MF) && !TRI->needsStackRealignment(MF))
55          || TRI->hasBasePointer(MF);
56 }
57
58 // needsFrameIndexResolution - Do we need to perform FI resolution for
59 // this function. Normally, this is required only when the function
60 // has any stack objects. However, FI resolution actually has another job,
61 // not apparent from the title - it resolves callframesetup/destroy 
62 // that were not simplified earlier.
63 // So, this is required for x86 functions that have push sequences even
64 // when there are no stack objects.
65 bool
66 X86FrameLowering::needsFrameIndexResolution(const MachineFunction &MF) const {
67   return MF.getFrameInfo()->hasStackObjects() ||
68          MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>()->getHasPushSequences();
69 }
70
71 /// hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
72 /// pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas
73 /// or if frame pointer elimination is disabled.
74 bool X86FrameLowering::hasFP(const MachineFunction &MF) const {
75   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
76   const MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
77   const TargetRegisterInfo *RegInfo = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
78
79   return (MF.getTarget().Options.DisableFramePointerElim(MF) ||
80           RegInfo->needsStackRealignment(MF) ||
81           MFI->hasVarSizedObjects() ||
82           MFI->isFrameAddressTaken() || MFI->hasInlineAsmWithSPAdjust() ||
83           MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>()->getForceFramePointer() ||
84           MMI.callsUnwindInit() || MMI.callsEHReturn() ||
85           MFI->hasStackMap() || MFI->hasPatchPoint());
86 }
87
88 static unsigned getSUBriOpcode(unsigned IsLP64, int64_t Imm) {
89   if (IsLP64) {
90     if (isInt<8>(Imm))
91       return X86::SUB64ri8;
92     return X86::SUB64ri32;
93   } else {
94     if (isInt<8>(Imm))
95       return X86::SUB32ri8;
96     return X86::SUB32ri;
97   }
98 }
99
100 static unsigned getADDriOpcode(unsigned IsLP64, int64_t Imm) {
101   if (IsLP64) {
102     if (isInt<8>(Imm))
103       return X86::ADD64ri8;
104     return X86::ADD64ri32;
105   } else {
106     if (isInt<8>(Imm))
107       return X86::ADD32ri8;
108     return X86::ADD32ri;
109   }
110 }
111
112 static unsigned getSUBrrOpcode(unsigned isLP64) {
113   return isLP64 ? X86::SUB64rr : X86::SUB32rr;
114 }
115
116 static unsigned getADDrrOpcode(unsigned isLP64) {
117   return isLP64 ? X86::ADD64rr : X86::ADD32rr;
118 }
119
120 static unsigned getANDriOpcode(bool IsLP64, int64_t Imm) {
121   if (IsLP64) {
122     if (isInt<8>(Imm))
123       return X86::AND64ri8;
124     return X86::AND64ri32;
125   }
126   if (isInt<8>(Imm))
127     return X86::AND32ri8;
128   return X86::AND32ri;
129 }
130
131 static unsigned getLEArOpcode(unsigned IsLP64) {
132   return IsLP64 ? X86::LEA64r : X86::LEA32r;
133 }
134
135 /// findDeadCallerSavedReg - Return a caller-saved register that isn't live
136 /// when it reaches the "return" instruction. We can then pop a stack object
137 /// to this register without worry about clobbering it.
138 static unsigned findDeadCallerSavedReg(MachineBasicBlock &MBB,
139                                        MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
140                                        const TargetRegisterInfo &TRI,
141                                        bool Is64Bit) {
142   const MachineFunction *MF = MBB.getParent();
143   const Function *F = MF->getFunction();
144   if (!F || MF->getMMI().callsEHReturn())
145     return 0;
146
147   static const uint16_t CallerSavedRegs32Bit[] = {
148     X86::EAX, X86::EDX, X86::ECX, 0
149   };
150
151   static const uint16_t CallerSavedRegs64Bit[] = {
152     X86::RAX, X86::RDX, X86::RCX, X86::RSI, X86::RDI,
153     X86::R8,  X86::R9,  X86::R10, X86::R11, 0
154   };
155
156   unsigned Opc = MBBI->getOpcode();
157   switch (Opc) {
158   default: return 0;
159   case X86::RETL:
160   case X86::RETQ:
161   case X86::RETIL:
162   case X86::RETIQ:
163   case X86::TCRETURNdi:
164   case X86::TCRETURNri:
165   case X86::TCRETURNmi:
166   case X86::TCRETURNdi64:
167   case X86::TCRETURNri64:
168   case X86::TCRETURNmi64:
169   case X86::EH_RETURN:
170   case X86::EH_RETURN64: {
171     SmallSet<uint16_t, 8> Uses;
172     for (unsigned i = 0, e = MBBI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
173       MachineOperand &MO = MBBI->getOperand(i);
174       if (!MO.isReg() || MO.isDef())
175         continue;
176       unsigned Reg = MO.getReg();
177       if (!Reg)
178         continue;
179       for (MCRegAliasIterator AI(Reg, &TRI, true); AI.isValid(); ++AI)
180         Uses.insert(*AI);
181     }
182
183     const uint16_t *CS = Is64Bit ? CallerSavedRegs64Bit : CallerSavedRegs32Bit;
184     for (; *CS; ++CS)
185       if (!Uses.count(*CS))
186         return *CS;
187   }
188   }
189
190   return 0;
191 }
192
193 static bool isEAXLiveIn(MachineFunction &MF) {
194   for (MachineRegisterInfo::livein_iterator II = MF.getRegInfo().livein_begin(),
195        EE = MF.getRegInfo().livein_end(); II != EE; ++II) {
196     unsigned Reg = II->first;
197
198     if (Reg == X86::RAX || Reg == X86::EAX || Reg == X86::AX ||
199         Reg == X86::AH || Reg == X86::AL)
200       return true;
201   }
202
203   return false;
204 }
205
206 /// emitSPUpdate - Emit a series of instructions to increment / decrement the
207 /// stack pointer by a constant value.
208 static
209 void emitSPUpdate(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
210                   unsigned StackPtr, int64_t NumBytes,
211                   bool Is64BitTarget, bool Is64BitStackPtr, bool UseLEA,
212                   const TargetInstrInfo &TII, const TargetRegisterInfo &TRI) {
213   bool isSub = NumBytes < 0;
214   uint64_t Offset = isSub ? -NumBytes : NumBytes;
215   unsigned Opc;
216   if (UseLEA)
217     Opc = getLEArOpcode(Is64BitStackPtr);
218   else
219     Opc = isSub
220       ? getSUBriOpcode(Is64BitStackPtr, Offset)
221       : getADDriOpcode(Is64BitStackPtr, Offset);
222
223   uint64_t Chunk = (1LL << 31) - 1;
224   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MBBI);
225
226   while (Offset) {
227     if (Offset > Chunk) {
228       // Rather than emit a long series of instructions for large offsets,
229       // load the offset into a register and do one sub/add
230       unsigned Reg = 0;
231
232       if (isSub && !isEAXLiveIn(*MBB.getParent()))
233         Reg = (unsigned)(Is64BitTarget ? X86::RAX : X86::EAX);
234       else
235         Reg = findDeadCallerSavedReg(MBB, MBBI, TRI, Is64BitTarget);
236
237       if (Reg) {
238         Opc = Is64BitTarget ? X86::MOV64ri : X86::MOV32ri;
239         BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), Reg)
240           .addImm(Offset);
241         Opc = isSub
242           ? getSUBrrOpcode(Is64BitTarget)
243           : getADDrrOpcode(Is64BitTarget);
244         MachineInstr *MI = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), StackPtr)
245           .addReg(StackPtr)
246           .addReg(Reg);
247         MI->getOperand(3).setIsDead(); // The EFLAGS implicit def is dead.
248         Offset = 0;
249         continue;
250       }
251     }
252
253     uint64_t ThisVal = (Offset > Chunk) ? Chunk : Offset;
254     if (ThisVal == (Is64BitTarget ? 8 : 4)) {
255       // Use push / pop instead.
256       unsigned Reg = isSub
257         ? (unsigned)(Is64BitTarget ? X86::RAX : X86::EAX)
258         : findDeadCallerSavedReg(MBB, MBBI, TRI, Is64BitTarget);
259       if (Reg) {
260         Opc = isSub
261           ? (Is64BitTarget ? X86::PUSH64r : X86::PUSH32r)
262           : (Is64BitTarget ? X86::POP64r  : X86::POP32r);
263         MachineInstr *MI = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc))
264           .addReg(Reg, getDefRegState(!isSub) | getUndefRegState(isSub));
265         if (isSub)
266           MI->setFlag(MachineInstr::FrameSetup);
267         Offset -= ThisVal;
268         continue;
269       }
270     }
271
272     MachineInstr *MI = nullptr;
273
274     if (UseLEA) {
275       MI =  addRegOffset(BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), StackPtr),
276                           StackPtr, false, isSub ? -ThisVal : ThisVal);
277     } else {
278       MI = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), StackPtr)
279             .addReg(StackPtr)
280             .addImm(ThisVal);
281       MI->getOperand(3).setIsDead(); // The EFLAGS implicit def is dead.
282     }
283
284     if (isSub)
285       MI->setFlag(MachineInstr::FrameSetup);
286
287     Offset -= ThisVal;
288   }
289 }
290
291 /// mergeSPUpdatesUp - Merge two stack-manipulating instructions upper iterator.
292 static
293 void mergeSPUpdatesUp(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
294                       unsigned StackPtr, uint64_t *NumBytes = nullptr) {
295   if (MBBI == MBB.begin()) return;
296
297   MachineBasicBlock::iterator PI = std::prev(MBBI);
298   unsigned Opc = PI->getOpcode();
299   if ((Opc == X86::ADD64ri32 || Opc == X86::ADD64ri8 ||
300        Opc == X86::ADD32ri || Opc == X86::ADD32ri8 ||
301        Opc == X86::LEA32r || Opc == X86::LEA64_32r) &&
302       PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
303     if (NumBytes)
304       *NumBytes += PI->getOperand(2).getImm();
305     MBB.erase(PI);
306   } else if ((Opc == X86::SUB64ri32 || Opc == X86::SUB64ri8 ||
307               Opc == X86::SUB32ri || Opc == X86::SUB32ri8) &&
308              PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
309     if (NumBytes)
310       *NumBytes -= PI->getOperand(2).getImm();
311     MBB.erase(PI);
312   }
313 }
314
315 /// mergeSPUpdatesDown - Merge two stack-manipulating instructions lower
316 /// iterator.
317 static
318 void mergeSPUpdatesDown(MachineBasicBlock &MBB,
319                         MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
320                         unsigned StackPtr, uint64_t *NumBytes = nullptr) {
321   // FIXME:  THIS ISN'T RUN!!!
322   return;
323
324   if (MBBI == MBB.end()) return;
325
326   MachineBasicBlock::iterator NI = std::next(MBBI);
327   if (NI == MBB.end()) return;
328
329   unsigned Opc = NI->getOpcode();
330   if ((Opc == X86::ADD64ri32 || Opc == X86::ADD64ri8 ||
331        Opc == X86::ADD32ri || Opc == X86::ADD32ri8) &&
332       NI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
333     if (NumBytes)
334       *NumBytes -= NI->getOperand(2).getImm();
335     MBB.erase(NI);
336     MBBI = NI;
337   } else if ((Opc == X86::SUB64ri32 || Opc == X86::SUB64ri8 ||
338               Opc == X86::SUB32ri || Opc == X86::SUB32ri8) &&
339              NI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
340     if (NumBytes)
341       *NumBytes += NI->getOperand(2).getImm();
342     MBB.erase(NI);
343     MBBI = NI;
344   }
345 }
346
347 /// mergeSPUpdates - Checks the instruction before/after the passed
348 /// instruction. If it is an ADD/SUB/LEA instruction it is deleted argument and
349 /// the stack adjustment is returned as a positive value for ADD/LEA and a
350 /// negative for SUB.
351 static int mergeSPUpdates(MachineBasicBlock &MBB,
352                           MachineBasicBlock::iterator &MBBI, unsigned StackPtr,
353                           bool doMergeWithPrevious) {
354   if ((doMergeWithPrevious && MBBI == MBB.begin()) ||
355       (!doMergeWithPrevious && MBBI == MBB.end()))
356     return 0;
357
358   MachineBasicBlock::iterator PI = doMergeWithPrevious ? std::prev(MBBI) : MBBI;
359   MachineBasicBlock::iterator NI = doMergeWithPrevious ? nullptr
360                                                        : std::next(MBBI);
361   unsigned Opc = PI->getOpcode();
362   int Offset = 0;
363
364   if ((Opc == X86::ADD64ri32 || Opc == X86::ADD64ri8 ||
365        Opc == X86::ADD32ri || Opc == X86::ADD32ri8 ||
366        Opc == X86::LEA32r || Opc == X86::LEA64_32r) &&
367       PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr){
368     Offset += PI->getOperand(2).getImm();
369     MBB.erase(PI);
370     if (!doMergeWithPrevious) MBBI = NI;
371   } else if ((Opc == X86::SUB64ri32 || Opc == X86::SUB64ri8 ||
372               Opc == X86::SUB32ri || Opc == X86::SUB32ri8) &&
373              PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
374     Offset -= PI->getOperand(2).getImm();
375     MBB.erase(PI);
376     if (!doMergeWithPrevious) MBBI = NI;
377   }
378
379   return Offset;
380 }
381
382 void
383 X86FrameLowering::emitCalleeSavedFrameMoves(MachineBasicBlock &MBB,
384                                             MachineBasicBlock::iterator MBBI,
385                                             DebugLoc DL) const {
386   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
387   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
388   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
389   const MCRegisterInfo *MRI = MMI.getContext().getRegisterInfo();
390   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
391
392   // Add callee saved registers to move list.
393   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
394   if (CSI.empty()) return;
395
396   // Calculate offsets.
397   for (std::vector<CalleeSavedInfo>::const_iterator
398          I = CSI.begin(), E = CSI.end(); I != E; ++I) {
399     int64_t Offset = MFI->getObjectOffset(I->getFrameIdx());
400     unsigned Reg = I->getReg();
401
402     unsigned DwarfReg = MRI->getDwarfRegNum(Reg, true);
403     unsigned CFIIndex =
404         MMI.addFrameInst(MCCFIInstruction::createOffset(nullptr, DwarfReg,
405                                                         Offset));
406     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
407         .addCFIIndex(CFIIndex);
408   }
409 }
410
411 /// usesTheStack - This function checks if any of the users of EFLAGS
412 /// copies the EFLAGS. We know that the code that lowers COPY of EFLAGS has
413 /// to use the stack, and if we don't adjust the stack we clobber the first
414 /// frame index.
415 /// See X86InstrInfo::copyPhysReg.
416 static bool usesTheStack(const MachineFunction &MF) {
417   const MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
418
419   for (MachineRegisterInfo::reg_instr_iterator
420        ri = MRI.reg_instr_begin(X86::EFLAGS), re = MRI.reg_instr_end();
421        ri != re; ++ri)
422     if (ri->isCopy())
423       return true;
424
425   return false;
426 }
427
428 void X86FrameLowering::emitStackProbeCall(MachineFunction &MF,
429                                           MachineBasicBlock &MBB,
430                                           MachineBasicBlock::iterator MBBI,
431                                           DebugLoc DL) {
432   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
433   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
434   bool Is64Bit = STI.is64Bit();
435   bool IsLargeCodeModel = MF.getTarget().getCodeModel() == CodeModel::Large;
436
437   unsigned CallOp;
438   if (Is64Bit)
439     CallOp = IsLargeCodeModel ? X86::CALL64r : X86::CALL64pcrel32;
440   else
441     CallOp = X86::CALLpcrel32;
442
443   const char *Symbol;
444   if (Is64Bit) {
445     if (STI.isTargetCygMing()) {
446       Symbol = "___chkstk_ms";
447     } else {
448       Symbol = "__chkstk";
449     }
450   } else if (STI.isTargetCygMing())
451     Symbol = "_alloca";
452   else
453     Symbol = "_chkstk";
454
455   MachineInstrBuilder CI;
456
457   // All current stack probes take AX and SP as input, clobber flags, and
458   // preserve all registers. x86_64 probes leave RSP unmodified.
459   if (Is64Bit && MF.getTarget().getCodeModel() == CodeModel::Large) {
460     // For the large code model, we have to call through a register. Use R11,
461     // as it is scratch in all supported calling conventions.
462     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::MOV64ri), X86::R11)
463         .addExternalSymbol(Symbol);
464     CI = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(CallOp)).addReg(X86::R11);
465   } else {
466     CI = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(CallOp)).addExternalSymbol(Symbol);
467   }
468
469   unsigned AX = Is64Bit ? X86::RAX : X86::EAX;
470   unsigned SP = Is64Bit ? X86::RSP : X86::ESP;
471   CI.addReg(AX, RegState::Implicit)
472       .addReg(SP, RegState::Implicit)
473       .addReg(AX, RegState::Define | RegState::Implicit)
474       .addReg(SP, RegState::Define | RegState::Implicit)
475       .addReg(X86::EFLAGS, RegState::Define | RegState::Implicit);
476
477   if (Is64Bit) {
478     // MSVC x64's __chkstk and cygwin/mingw's ___chkstk_ms do not adjust %rsp
479     // themselves. It also does not clobber %rax so we can reuse it when
480     // adjusting %rsp.
481     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SUB64rr), X86::RSP)
482         .addReg(X86::RSP)
483         .addReg(X86::RAX);
484   }
485 }
486
487 /// emitPrologue - Push callee-saved registers onto the stack, which
488 /// automatically adjust the stack pointer. Adjust the stack pointer to allocate
489 /// space for local variables. Also emit labels used by the exception handler to
490 /// generate the exception handling frames.
491
492 /*
493   Here's a gist of what gets emitted:
494
495   ; Establish frame pointer, if needed
496   [if needs FP]
497       push  %rbp
498       .cfi_def_cfa_offset 16
499       .cfi_offset %rbp, -16
500       .seh_pushreg %rpb
501       mov  %rsp, %rbp
502       .cfi_def_cfa_register %rbp
503
504   ; Spill general-purpose registers
505   [for all callee-saved GPRs]
506       pushq %<reg>
507       [if not needs FP]
508          .cfi_def_cfa_offset (offset from RETADDR)
509       .seh_pushreg %<reg>
510
511   ; If the required stack alignment > default stack alignment
512   ; rsp needs to be re-aligned.  This creates a "re-alignment gap"
513   ; of unknown size in the stack frame.
514   [if stack needs re-alignment]
515       and  $MASK, %rsp
516
517   ; Allocate space for locals
518   [if target is Windows and allocated space > 4096 bytes]
519       ; Windows needs special care for allocations larger
520       ; than one page.
521       mov $NNN, %rax
522       call ___chkstk_ms/___chkstk
523       sub  %rax, %rsp
524   [else]
525       sub  $NNN, %rsp
526
527   [if needs FP]
528       .seh_stackalloc (size of XMM spill slots)
529       .seh_setframe %rbp, SEHFrameOffset ; = size of all spill slots
530   [else]
531       .seh_stackalloc NNN
532
533   ; Spill XMMs
534   ; Note, that while only Windows 64 ABI specifies XMMs as callee-preserved,
535   ; they may get spilled on any platform, if the current function
536   ; calls @llvm.eh.unwind.init
537   [if needs FP]
538       [for all callee-saved XMM registers]
539           movaps  %<xmm reg>, -MMM(%rbp)
540       [for all callee-saved XMM registers]
541           .seh_savexmm %<xmm reg>, (-MMM + SEHFrameOffset)
542               ; i.e. the offset relative to (%rbp - SEHFrameOffset)
543   [else]
544       [for all callee-saved XMM registers]
545           movaps  %<xmm reg>, KKK(%rsp)
546       [for all callee-saved XMM registers]
547           .seh_savexmm %<xmm reg>, KKK
548
549   .seh_endprologue
550
551   [if needs base pointer]
552       mov  %rsp, %rbx
553       [if needs to restore base pointer]
554           mov %rsp, -MMM(%rbp)
555
556   ; Emit CFI info
557   [if needs FP]
558       [for all callee-saved registers]
559           .cfi_offset %<reg>, (offset from %rbp)
560   [else]
561        .cfi_def_cfa_offset (offset from RETADDR)
562       [for all callee-saved registers]
563           .cfi_offset %<reg>, (offset from %rsp)
564
565   Notes:
566   - .seh directives are emitted only for Windows 64 ABI
567   - .cfi directives are emitted for all other ABIs
568   - for 32-bit code, substitute %e?? registers for %r??
569 */
570
571 void X86FrameLowering::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
572   MachineBasicBlock &MBB = MF.front(); // Prologue goes in entry BB.
573   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
574   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
575   const Function *Fn = MF.getFunction();
576   const X86RegisterInfo *RegInfo =
577       static_cast<const X86RegisterInfo *>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
578   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
579   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
580   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
581   uint64_t MaxAlign  = MFI->getMaxAlignment(); // Desired stack alignment.
582   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();    // Number of bytes to allocate.
583   bool HasFP = hasFP(MF);
584   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
585   bool Is64Bit = STI.is64Bit();
586   // standard x86_64 and NaCl use 64-bit frame/stack pointers, x32 - 32-bit.
587   const bool Uses64BitFramePtr = STI.isTarget64BitLP64() || STI.isTargetNaCl64();
588   bool IsWin64 = STI.isTargetWin64();
589   // Not necessarily synonymous with IsWin64.
590   bool IsWinEH = MF.getTarget().getMCAsmInfo()->usesWindowsCFI();
591   bool NeedsWinEH = IsWinEH && Fn->needsUnwindTableEntry();
592   bool NeedsDwarfCFI =
593       !IsWinEH && (MMI.hasDebugInfo() || Fn->needsUnwindTableEntry());
594   bool UseLEA = STI.useLeaForSP();
595   unsigned StackAlign = getStackAlignment();
596   unsigned SlotSize = RegInfo->getSlotSize();
597   unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
598   const unsigned MachineFramePtr = STI.isTarget64BitILP32() ?
599                  getX86SubSuperRegister(FramePtr, MVT::i64, false) : FramePtr;
600   unsigned StackPtr = RegInfo->getStackRegister();
601   unsigned BasePtr = RegInfo->getBaseRegister();
602   DebugLoc DL;
603
604   // If we're forcing a stack realignment we can't rely on just the frame
605   // info, we need to know the ABI stack alignment as well in case we
606   // have a call out.  Otherwise just make sure we have some alignment - we'll
607   // go with the minimum SlotSize.
608   if (ForceStackAlign) {
609     if (MFI->hasCalls())
610       MaxAlign = (StackAlign > MaxAlign) ? StackAlign : MaxAlign;
611     else if (MaxAlign < SlotSize)
612       MaxAlign = SlotSize;
613   }
614
615   // Add RETADDR move area to callee saved frame size.
616   int TailCallReturnAddrDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
617   if (TailCallReturnAddrDelta < 0)
618     X86FI->setCalleeSavedFrameSize(
619       X86FI->getCalleeSavedFrameSize() - TailCallReturnAddrDelta);
620
621   bool UseStackProbe = (STI.isOSWindows() && !STI.isTargetMachO());
622
623   // The default stack probe size is 4096 if the function has no stackprobesize
624   // attribute.
625   unsigned StackProbeSize = 4096;
626   if (Fn->hasFnAttribute("stack-probe-size"))
627     Fn->getFnAttribute("stack-probe-size")
628         .getValueAsString()
629         .getAsInteger(0, StackProbeSize);
630
631   // If this is x86-64 and the Red Zone is not disabled, if we are a leaf
632   // function, and use up to 128 bytes of stack space, don't have a frame
633   // pointer, calls, or dynamic alloca then we do not need to adjust the
634   // stack pointer (we fit in the Red Zone). We also check that we don't
635   // push and pop from the stack.
636   if (Is64Bit && !Fn->getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
637                                                    Attribute::NoRedZone) &&
638       !RegInfo->needsStackRealignment(MF) &&
639       !MFI->hasVarSizedObjects() &&                     // No dynamic alloca.
640       !MFI->adjustsStack() &&                           // No calls.
641       !IsWin64 &&                                       // Win64 has no Red Zone
642       !usesTheStack(MF) &&                              // Don't push and pop.
643       !MF.shouldSplitStack()) {                         // Regular stack
644     uint64_t MinSize = X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
645     if (HasFP) MinSize += SlotSize;
646     StackSize = std::max(MinSize, StackSize > 128 ? StackSize - 128 : 0);
647     MFI->setStackSize(StackSize);
648   }
649
650   // Insert stack pointer adjustment for later moving of return addr.  Only
651   // applies to tail call optimized functions where the callee argument stack
652   // size is bigger than the callers.
653   if (TailCallReturnAddrDelta < 0) {
654     MachineInstr *MI =
655       BuildMI(MBB, MBBI, DL,
656               TII.get(getSUBriOpcode(Uses64BitFramePtr, -TailCallReturnAddrDelta)),
657               StackPtr)
658         .addReg(StackPtr)
659         .addImm(-TailCallReturnAddrDelta)
660         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
661     MI->getOperand(3).setIsDead(); // The EFLAGS implicit def is dead.
662   }
663
664   // Mapping for machine moves:
665   //
666   //   DST: VirtualFP AND
667   //        SRC: VirtualFP              => DW_CFA_def_cfa_offset
668   //        ELSE                        => DW_CFA_def_cfa
669   //
670   //   SRC: VirtualFP AND
671   //        DST: Register               => DW_CFA_def_cfa_register
672   //
673   //   ELSE
674   //        OFFSET < 0                  => DW_CFA_offset_extended_sf
675   //        REG < 64                    => DW_CFA_offset + Reg
676   //        ELSE                        => DW_CFA_offset_extended
677
678   uint64_t NumBytes = 0;
679   int stackGrowth = -SlotSize;
680
681   if (HasFP) {
682     // Calculate required stack adjustment.
683     uint64_t FrameSize = StackSize - SlotSize;
684     // If required, include space for extra hidden slot for stashing base pointer.
685     if (X86FI->getRestoreBasePointer())
686       FrameSize += SlotSize;
687     if (RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
688       // Callee-saved registers are pushed on stack before the stack
689       // is realigned.
690       FrameSize -= X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
691       NumBytes = (FrameSize + MaxAlign - 1) / MaxAlign * MaxAlign;
692     } else {
693       NumBytes = FrameSize - X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
694     }
695
696     // Get the offset of the stack slot for the EBP register, which is
697     // guaranteed to be the last slot by processFunctionBeforeFrameFinalized.
698     // Update the frame offset adjustment.
699     MFI->setOffsetAdjustment(-NumBytes);
700
701     // Save EBP/RBP into the appropriate stack slot.
702     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Is64Bit ? X86::PUSH64r : X86::PUSH32r))
703       .addReg(MachineFramePtr, RegState::Kill)
704       .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
705
706     if (NeedsDwarfCFI) {
707       // Mark the place where EBP/RBP was saved.
708       // Define the current CFA rule to use the provided offset.
709       assert(StackSize);
710       unsigned CFIIndex = MMI.addFrameInst(
711           MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, 2 * stackGrowth));
712       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
713           .addCFIIndex(CFIIndex);
714
715       // Change the rule for the FramePtr to be an "offset" rule.
716       unsigned DwarfFramePtr = RegInfo->getDwarfRegNum(MachineFramePtr, true);
717       CFIIndex = MMI.addFrameInst(
718           MCCFIInstruction::createOffset(nullptr,
719                                          DwarfFramePtr, 2 * stackGrowth));
720       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
721           .addCFIIndex(CFIIndex);
722     }
723
724     if (NeedsWinEH) {
725       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_PushReg))
726           .addImm(FramePtr)
727           .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
728     }
729
730     // Update EBP with the new base value.
731     BuildMI(MBB, MBBI, DL,
732             TII.get(Uses64BitFramePtr ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr), FramePtr)
733         .addReg(StackPtr)
734         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
735
736     if (NeedsDwarfCFI) {
737       // Mark effective beginning of when frame pointer becomes valid.
738       // Define the current CFA to use the EBP/RBP register.
739       unsigned DwarfFramePtr = RegInfo->getDwarfRegNum(MachineFramePtr, true);
740       unsigned CFIIndex = MMI.addFrameInst(
741           MCCFIInstruction::createDefCfaRegister(nullptr, DwarfFramePtr));
742       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
743           .addCFIIndex(CFIIndex);
744     }
745
746     // Mark the FramePtr as live-in in every block.
747     for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
748       I->addLiveIn(MachineFramePtr);
749   } else {
750     NumBytes = StackSize - X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
751   }
752
753   // Skip the callee-saved push instructions.
754   bool PushedRegs = false;
755   int StackOffset = 2 * stackGrowth;
756
757   while (MBBI != MBB.end() &&
758          (MBBI->getOpcode() == X86::PUSH32r ||
759           MBBI->getOpcode() == X86::PUSH64r)) {
760     PushedRegs = true;
761     unsigned Reg = MBBI->getOperand(0).getReg();
762     ++MBBI;
763
764     if (!HasFP && NeedsDwarfCFI) {
765       // Mark callee-saved push instruction.
766       // Define the current CFA rule to use the provided offset.
767       assert(StackSize);
768       unsigned CFIIndex = MMI.addFrameInst(
769           MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, StackOffset));
770       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
771           .addCFIIndex(CFIIndex);
772       StackOffset += stackGrowth;
773     }
774
775     if (NeedsWinEH) {
776       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_PushReg)).addImm(Reg).setMIFlag(
777           MachineInstr::FrameSetup);
778     }
779   }
780
781   // Realign stack after we pushed callee-saved registers (so that we'll be
782   // able to calculate their offsets from the frame pointer).
783   if (RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
784     assert(HasFP && "There should be a frame pointer if stack is realigned.");
785     uint64_t Val = -MaxAlign;
786     MachineInstr *MI =
787       BuildMI(MBB, MBBI, DL,
788               TII.get(getANDriOpcode(Uses64BitFramePtr, Val)), StackPtr)
789       .addReg(StackPtr)
790       .addImm(Val)
791       .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
792
793     // The EFLAGS implicit def is dead.
794     MI->getOperand(3).setIsDead();
795   }
796
797   // If there is an SUB32ri of ESP immediately before this instruction, merge
798   // the two. This can be the case when tail call elimination is enabled and
799   // the callee has more arguments then the caller.
800   NumBytes -= mergeSPUpdates(MBB, MBBI, StackPtr, true);
801
802   // If there is an ADD32ri or SUB32ri of ESP immediately after this
803   // instruction, merge the two instructions.
804   mergeSPUpdatesDown(MBB, MBBI, StackPtr, &NumBytes);
805
806   // Adjust stack pointer: ESP -= numbytes.
807
808   // Windows and cygwin/mingw require a prologue helper routine when allocating
809   // more than 4K bytes on the stack.  Windows uses __chkstk and cygwin/mingw
810   // uses __alloca.  __alloca and the 32-bit version of __chkstk will probe the
811   // stack and adjust the stack pointer in one go.  The 64-bit version of
812   // __chkstk is only responsible for probing the stack.  The 64-bit prologue is
813   // responsible for adjusting the stack pointer.  Touching the stack at 4K
814   // increments is necessary to ensure that the guard pages used by the OS
815   // virtual memory manager are allocated in correct sequence.
816   if (NumBytes >= StackProbeSize && UseStackProbe) {
817     // Check whether EAX is livein for this function.
818     bool isEAXAlive = isEAXLiveIn(MF);
819
820     if (isEAXAlive) {
821       // Sanity check that EAX is not livein for this function.
822       // It should not be, so throw an assert.
823       assert(!Is64Bit && "EAX is livein in x64 case!");
824
825       // Save EAX
826       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::PUSH32r))
827         .addReg(X86::EAX, RegState::Kill)
828         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
829     }
830
831     if (Is64Bit) {
832       // Handle the 64-bit Windows ABI case where we need to call __chkstk.
833       // Function prologue is responsible for adjusting the stack pointer.
834       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::MOV64ri), X86::RAX)
835         .addImm(NumBytes)
836         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
837     } else {
838       // Allocate NumBytes-4 bytes on stack in case of isEAXAlive.
839       // We'll also use 4 already allocated bytes for EAX.
840       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::MOV32ri), X86::EAX)
841         .addImm(isEAXAlive ? NumBytes - 4 : NumBytes)
842         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
843     }
844
845     // Save a pointer to the MI where we set AX.
846     MachineBasicBlock::iterator SetRAX = MBBI;
847     --SetRAX;
848
849     // Call __chkstk, __chkstk_ms, or __alloca.
850     emitStackProbeCall(MF, MBB, MBBI, DL);
851
852     // Apply the frame setup flag to all inserted instrs.
853     for (; SetRAX != MBBI; ++SetRAX)
854       SetRAX->setFlag(MachineInstr::FrameSetup);
855
856     if (isEAXAlive) {
857       // Restore EAX
858       MachineInstr *MI = addRegOffset(BuildMI(MF, DL, TII.get(X86::MOV32rm),
859                                               X86::EAX),
860                                       StackPtr, false, NumBytes - 4);
861       MI->setFlag(MachineInstr::FrameSetup);
862       MBB.insert(MBBI, MI);
863     }
864   } else if (NumBytes) {
865     emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, -(int64_t)NumBytes, Is64Bit, Uses64BitFramePtr,
866                  UseLEA, TII, *RegInfo);
867   }
868
869   int SEHFrameOffset = 0;
870   if (NeedsWinEH) {
871     if (HasFP) {
872       // We need to set frame base offset low enough such that all saved
873       // register offsets would be positive relative to it, but we can't
874       // just use NumBytes, because .seh_setframe offset must be <=240.
875       // So we pretend to have only allocated enough space to spill the
876       // non-volatile registers.
877       // We don't care about the rest of stack allocation, because unwinder
878       // will restore SP to (BP - SEHFrameOffset)
879       for (const CalleeSavedInfo &Info : MFI->getCalleeSavedInfo()) {
880         int offset = MFI->getObjectOffset(Info.getFrameIdx());
881         SEHFrameOffset = std::max(SEHFrameOffset, std::abs(offset));
882       }
883       SEHFrameOffset += SEHFrameOffset % 16; // ensure alignmant
884
885       // This only needs to account for XMM spill slots, GPR slots
886       // are covered by the .seh_pushreg's emitted above.
887       unsigned Size = SEHFrameOffset - X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
888       if (Size) {
889         BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_StackAlloc))
890             .addImm(Size)
891             .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
892       }
893
894       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_SetFrame))
895           .addImm(FramePtr)
896           .addImm(SEHFrameOffset)
897           .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
898     } else {
899       // SP will be the base register for restoring XMMs
900       if (NumBytes) {
901         BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_StackAlloc))
902             .addImm(NumBytes)
903             .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
904       }
905     }
906   }
907
908   // Skip the rest of register spilling code
909   while (MBBI != MBB.end() && MBBI->getFlag(MachineInstr::FrameSetup))
910     ++MBBI;
911
912   // Emit SEH info for non-GPRs
913   if (NeedsWinEH) {
914     for (const CalleeSavedInfo &Info : MFI->getCalleeSavedInfo()) {
915       unsigned Reg = Info.getReg();
916       if (X86::GR64RegClass.contains(Reg) || X86::GR32RegClass.contains(Reg))
917         continue;
918       assert(X86::FR64RegClass.contains(Reg) && "Unexpected register class");
919
920       int Offset = getFrameIndexOffset(MF, Info.getFrameIdx());
921       Offset += SEHFrameOffset;
922
923       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_SaveXMM))
924           .addImm(Reg)
925           .addImm(Offset)
926           .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
927     }
928
929     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_EndPrologue))
930         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
931   }
932
933   // If we need a base pointer, set it up here. It's whatever the value
934   // of the stack pointer is at this point. Any variable size objects
935   // will be allocated after this, so we can still use the base pointer
936   // to reference locals.
937   if (RegInfo->hasBasePointer(MF)) {
938     // Update the base pointer with the current stack pointer.
939     unsigned Opc = Uses64BitFramePtr ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr;
940     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), BasePtr)
941       .addReg(StackPtr)
942       .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
943     if (X86FI->getRestoreBasePointer()) {
944       // Stash value of base pointer.  Saving RSP instead of EBP shortens dependence chain.
945       unsigned Opm = Uses64BitFramePtr ? X86::MOV64mr : X86::MOV32mr;
946       addRegOffset(BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opm)),
947                    FramePtr, true, X86FI->getRestoreBasePointerOffset())
948         .addReg(StackPtr)
949         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
950     }
951   }
952
953   if (((!HasFP && NumBytes) || PushedRegs) && NeedsDwarfCFI) {
954     // Mark end of stack pointer adjustment.
955     if (!HasFP && NumBytes) {
956       // Define the current CFA rule to use the provided offset.
957       assert(StackSize);
958       unsigned CFIIndex = MMI.addFrameInst(
959           MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr,
960                                                -StackSize + stackGrowth));
961
962       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
963           .addCFIIndex(CFIIndex);
964     }
965
966     // Emit DWARF info specifying the offsets of the callee-saved registers.
967     if (PushedRegs)
968       emitCalleeSavedFrameMoves(MBB, MBBI, DL);
969   }
970 }
971
972 void X86FrameLowering::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
973                                     MachineBasicBlock &MBB) const {
974   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
975   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
976   const X86RegisterInfo *RegInfo =
977       static_cast<const X86RegisterInfo *>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
978   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
979   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
980   assert(MBBI != MBB.end() && "Returning block has no instructions");
981   unsigned RetOpcode = MBBI->getOpcode();
982   DebugLoc DL = MBBI->getDebugLoc();
983   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
984   bool Is64Bit = STI.is64Bit();
985   // standard x86_64 and NaCl use 64-bit frame/stack pointers, x32 - 32-bit.
986   const bool Uses64BitFramePtr = STI.isTarget64BitLP64() || STI.isTargetNaCl64();
987   const bool Is64BitILP32 = STI.isTarget64BitILP32();
988   bool UseLEA = STI.useLeaForSP();
989   unsigned StackAlign = getStackAlignment();
990   unsigned SlotSize = RegInfo->getSlotSize();
991   unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
992   unsigned MachineFramePtr = Is64BitILP32 ?
993              getX86SubSuperRegister(FramePtr, MVT::i64, false) : FramePtr;
994   unsigned StackPtr = RegInfo->getStackRegister();
995
996   bool IsWinEH = MF.getTarget().getMCAsmInfo()->usesWindowsCFI();
997   bool NeedsWinEH = IsWinEH && MF.getFunction()->needsUnwindTableEntry();
998
999   switch (RetOpcode) {
1000   default:
1001     llvm_unreachable("Can only insert epilog into returning blocks");
1002   case X86::RETQ:
1003   case X86::RETL:
1004   case X86::RETIL:
1005   case X86::RETIQ:
1006   case X86::TCRETURNdi:
1007   case X86::TCRETURNri:
1008   case X86::TCRETURNmi:
1009   case X86::TCRETURNdi64:
1010   case X86::TCRETURNri64:
1011   case X86::TCRETURNmi64:
1012   case X86::EH_RETURN:
1013   case X86::EH_RETURN64:
1014     break;  // These are ok
1015   }
1016
1017   // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo.
1018   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
1019   uint64_t MaxAlign  = MFI->getMaxAlignment();
1020   unsigned CSSize = X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
1021   uint64_t NumBytes = 0;
1022
1023   // If we're forcing a stack realignment we can't rely on just the frame
1024   // info, we need to know the ABI stack alignment as well in case we
1025   // have a call out.  Otherwise just make sure we have some alignment - we'll
1026   // go with the minimum.
1027   if (ForceStackAlign) {
1028     if (MFI->hasCalls())
1029       MaxAlign = (StackAlign > MaxAlign) ? StackAlign : MaxAlign;
1030     else
1031       MaxAlign = MaxAlign ? MaxAlign : 4;
1032   }
1033
1034   if (hasFP(MF)) {
1035     // Calculate required stack adjustment.
1036     uint64_t FrameSize = StackSize - SlotSize;
1037     if (RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
1038       // Callee-saved registers were pushed on stack before the stack
1039       // was realigned.
1040       FrameSize -= CSSize;
1041       NumBytes = (FrameSize + MaxAlign - 1) / MaxAlign * MaxAlign;
1042     } else {
1043       NumBytes = FrameSize - CSSize;
1044     }
1045
1046     // Pop EBP.
1047     BuildMI(MBB, MBBI, DL,
1048             TII.get(Is64Bit ? X86::POP64r : X86::POP32r), MachineFramePtr);
1049   } else {
1050     NumBytes = StackSize - CSSize;
1051   }
1052
1053   // Skip the callee-saved pop instructions.
1054   while (MBBI != MBB.begin()) {
1055     MachineBasicBlock::iterator PI = std::prev(MBBI);
1056     unsigned Opc = PI->getOpcode();
1057
1058     if (Opc != X86::POP32r && Opc != X86::POP64r && Opc != X86::DBG_VALUE &&
1059         !PI->isTerminator())
1060       break;
1061
1062     --MBBI;
1063   }
1064   MachineBasicBlock::iterator FirstCSPop = MBBI;
1065
1066   DL = MBBI->getDebugLoc();
1067
1068   // If there is an ADD32ri or SUB32ri of ESP immediately before this
1069   // instruction, merge the two instructions.
1070   if (NumBytes || MFI->hasVarSizedObjects())
1071     mergeSPUpdatesUp(MBB, MBBI, StackPtr, &NumBytes);
1072
1073   // If dynamic alloca is used, then reset esp to point to the last callee-saved
1074   // slot before popping them off! Same applies for the case, when stack was
1075   // realigned.
1076   if (RegInfo->needsStackRealignment(MF) || MFI->hasVarSizedObjects()) {
1077     if (RegInfo->needsStackRealignment(MF))
1078       MBBI = FirstCSPop;
1079     if (CSSize != 0) {
1080       unsigned Opc = getLEArOpcode(Uses64BitFramePtr);
1081       addRegOffset(BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), StackPtr),
1082                    FramePtr, false, -CSSize);
1083       --MBBI;
1084     } else {
1085       unsigned Opc = (Uses64BitFramePtr ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr);
1086       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), StackPtr)
1087         .addReg(FramePtr);
1088       --MBBI;
1089     }
1090   } else if (NumBytes) {
1091     // Adjust stack pointer back: ESP += numbytes.
1092     emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, NumBytes, Is64Bit, Uses64BitFramePtr, UseLEA,
1093                  TII, *RegInfo);
1094     --MBBI;
1095   }
1096
1097   // Windows unwinder will not invoke function's exception handler if IP is
1098   // either in prologue or in epilogue.  This behavior causes a problem when a
1099   // call immediately precedes an epilogue, because the return address points
1100   // into the epilogue.  To cope with that, we insert an epilogue marker here,
1101   // then replace it with a 'nop' if it ends up immediately after a CALL in the
1102   // final emitted code.
1103   if (NeedsWinEH)
1104     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::SEH_Epilogue));
1105
1106   // We're returning from function via eh_return.
1107   if (RetOpcode == X86::EH_RETURN || RetOpcode == X86::EH_RETURN64) {
1108     MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
1109     MachineOperand &DestAddr  = MBBI->getOperand(0);
1110     assert(DestAddr.isReg() && "Offset should be in register!");
1111     BuildMI(MBB, MBBI, DL,
1112             TII.get(Uses64BitFramePtr ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr),
1113             StackPtr).addReg(DestAddr.getReg());
1114   } else if (RetOpcode == X86::TCRETURNri || RetOpcode == X86::TCRETURNdi ||
1115              RetOpcode == X86::TCRETURNmi ||
1116              RetOpcode == X86::TCRETURNri64 || RetOpcode == X86::TCRETURNdi64 ||
1117              RetOpcode == X86::TCRETURNmi64) {
1118     bool isMem = RetOpcode == X86::TCRETURNmi || RetOpcode == X86::TCRETURNmi64;
1119     // Tail call return: adjust the stack pointer and jump to callee.
1120     MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
1121     MachineOperand &JumpTarget = MBBI->getOperand(0);
1122     MachineOperand &StackAdjust = MBBI->getOperand(isMem ? 5 : 1);
1123     assert(StackAdjust.isImm() && "Expecting immediate value.");
1124
1125     // Adjust stack pointer.
1126     int StackAdj = StackAdjust.getImm();
1127     int MaxTCDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
1128     int Offset = 0;
1129     assert(MaxTCDelta <= 0 && "MaxTCDelta should never be positive");
1130
1131     // Incoporate the retaddr area.
1132     Offset = StackAdj-MaxTCDelta;
1133     assert(Offset >= 0 && "Offset should never be negative");
1134
1135     if (Offset) {
1136       // Check for possible merge with preceding ADD instruction.
1137       Offset += mergeSPUpdates(MBB, MBBI, StackPtr, true);
1138       emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, Offset, Is64Bit, Uses64BitFramePtr,
1139                    UseLEA, TII, *RegInfo);
1140     }
1141
1142     // Jump to label or value in register.
1143     bool IsWin64 = STI.isTargetWin64();
1144     if (RetOpcode == X86::TCRETURNdi || RetOpcode == X86::TCRETURNdi64) {
1145       unsigned Op = (RetOpcode == X86::TCRETURNdi)
1146                         ? X86::TAILJMPd
1147                         : (IsWin64 ? X86::TAILJMPd64_REX : X86::TAILJMPd64);
1148       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Op));
1149       if (JumpTarget.isGlobal())
1150         MIB.addGlobalAddress(JumpTarget.getGlobal(), JumpTarget.getOffset(),
1151                              JumpTarget.getTargetFlags());
1152       else {
1153         assert(JumpTarget.isSymbol());
1154         MIB.addExternalSymbol(JumpTarget.getSymbolName(),
1155                               JumpTarget.getTargetFlags());
1156       }
1157     } else if (RetOpcode == X86::TCRETURNmi || RetOpcode == X86::TCRETURNmi64) {
1158       unsigned Op = (RetOpcode == X86::TCRETURNmi)
1159                         ? X86::TAILJMPm
1160                         : (IsWin64 ? X86::TAILJMPm64_REX : X86::TAILJMPm64);
1161       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Op));
1162       for (unsigned i = 0; i != 5; ++i)
1163         MIB.addOperand(MBBI->getOperand(i));
1164     } else if (RetOpcode == X86::TCRETURNri64) {
1165       BuildMI(MBB, MBBI, DL,
1166               TII.get(IsWin64 ? X86::TAILJMPr64_REX : X86::TAILJMPr64))
1167           .addReg(JumpTarget.getReg(), RegState::Kill);
1168     } else {
1169       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::TAILJMPr)).
1170         addReg(JumpTarget.getReg(), RegState::Kill);
1171     }
1172
1173     MachineInstr *NewMI = std::prev(MBBI);
1174     NewMI->copyImplicitOps(MF, MBBI);
1175
1176     // Delete the pseudo instruction TCRETURN.
1177     MBB.erase(MBBI);
1178   } else if ((RetOpcode == X86::RETQ || RetOpcode == X86::RETL ||
1179               RetOpcode == X86::RETIQ || RetOpcode == X86::RETIL) &&
1180              (X86FI->getTCReturnAddrDelta() < 0)) {
1181     // Add the return addr area delta back since we are not tail calling.
1182     int delta = -1*X86FI->getTCReturnAddrDelta();
1183     MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
1184
1185     // Check for possible merge with preceding ADD instruction.
1186     delta += mergeSPUpdates(MBB, MBBI, StackPtr, true);
1187     emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, delta, Is64Bit, Uses64BitFramePtr, UseLEA, TII,
1188                  *RegInfo);
1189   }
1190 }
1191
1192 int X86FrameLowering::getFrameIndexOffset(const MachineFunction &MF,
1193                                           int FI) const {
1194   const X86RegisterInfo *RegInfo =
1195       static_cast<const X86RegisterInfo *>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1196   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
1197   int Offset = MFI->getObjectOffset(FI) - getOffsetOfLocalArea();
1198   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
1199
1200   if (RegInfo->hasBasePointer(MF)) {
1201     assert (hasFP(MF) && "VLAs and dynamic stack realign, but no FP?!");
1202     if (FI < 0) {
1203       // Skip the saved EBP.
1204       return Offset + RegInfo->getSlotSize();
1205     } else {
1206       assert((-(Offset + StackSize)) % MFI->getObjectAlignment(FI) == 0);
1207       return Offset + StackSize;
1208     }
1209   } else if (RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
1210     if (FI < 0) {
1211       // Skip the saved EBP.
1212       return Offset + RegInfo->getSlotSize();
1213     } else {
1214       assert((-(Offset + StackSize)) % MFI->getObjectAlignment(FI) == 0);
1215       return Offset + StackSize;
1216     }
1217     // FIXME: Support tail calls
1218   } else {
1219     if (!hasFP(MF))
1220       return Offset + StackSize;
1221
1222     // Skip the saved EBP.
1223     Offset += RegInfo->getSlotSize();
1224
1225     // Skip the RETADDR move area
1226     const X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
1227     int TailCallReturnAddrDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
1228     if (TailCallReturnAddrDelta < 0)
1229       Offset -= TailCallReturnAddrDelta;
1230   }
1231
1232   return Offset;
1233 }
1234
1235 int X86FrameLowering::getFrameIndexReference(const MachineFunction &MF, int FI,
1236                                              unsigned &FrameReg) const {
1237   const X86RegisterInfo *RegInfo =
1238       static_cast<const X86RegisterInfo *>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1239   // We can't calculate offset from frame pointer if the stack is realigned,
1240   // so enforce usage of stack/base pointer.  The base pointer is used when we
1241   // have dynamic allocas in addition to dynamic realignment.
1242   if (RegInfo->hasBasePointer(MF))
1243     FrameReg = RegInfo->getBaseRegister();
1244   else if (RegInfo->needsStackRealignment(MF))
1245     FrameReg = RegInfo->getStackRegister();
1246   else
1247     FrameReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
1248   return getFrameIndexOffset(MF, FI);
1249 }
1250
1251 // Simplified from getFrameIndexOffset keeping only StackPointer cases
1252 int X86FrameLowering::getFrameIndexOffsetFromSP(const MachineFunction &MF, int FI) const {
1253   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
1254   // Does not include any dynamic realign.
1255   const uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
1256   {
1257 #ifndef NDEBUG
1258     const X86RegisterInfo *RegInfo =
1259       static_cast<const X86RegisterInfo*>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1260     // Note: LLVM arranges the stack as:
1261     // Args > Saved RetPC (<--FP) > CSRs > dynamic alignment (<--BP)
1262     //      > "Stack Slots" (<--SP)
1263     // We can always address StackSlots from RSP.  We can usually (unless
1264     // needsStackRealignment) address CSRs from RSP, but sometimes need to
1265     // address them from RBP.  FixedObjects can be placed anywhere in the stack
1266     // frame depending on their specific requirements (i.e. we can actually
1267     // refer to arguments to the function which are stored in the *callers*
1268     // frame).  As a result, THE RESULT OF THIS CALL IS MEANINGLESS FOR CSRs
1269     // AND FixedObjects IFF needsStackRealignment or hasVarSizedObject.
1270
1271     assert(!RegInfo->hasBasePointer(MF) && "we don't handle this case");
1272
1273     // We don't handle tail calls, and shouldn't be seeing them
1274     // either.
1275     int TailCallReturnAddrDelta =
1276         MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>()->getTCReturnAddrDelta();
1277     assert(!(TailCallReturnAddrDelta < 0) && "we don't handle this case!");
1278 #endif
1279   }
1280
1281   // This is how the math works out:
1282   //
1283   //  %rsp grows (i.e. gets lower) left to right. Each box below is
1284   //  one word (eight bytes).  Obj0 is the stack slot we're trying to
1285   //  get to.
1286   //
1287   //    ----------------------------------
1288   //    | BP | Obj0 | Obj1 | ... | ObjN |
1289   //    ----------------------------------
1290   //    ^    ^      ^                   ^
1291   //    A    B      C                   E
1292   //
1293   // A is the incoming stack pointer.
1294   // (B - A) is the local area offset (-8 for x86-64) [1]
1295   // (C - A) is the Offset returned by MFI->getObjectOffset for Obj0 [2]
1296   //
1297   // |(E - B)| is the StackSize (absolute value, positive).  For a
1298   // stack that grown down, this works out to be (B - E). [3]
1299   //
1300   // E is also the value of %rsp after stack has been set up, and we
1301   // want (C - E) -- the value we can add to %rsp to get to Obj0.  Now
1302   // (C - E) == (C - A) - (B - A) + (B - E)
1303   //            { Using [1], [2] and [3] above }
1304   //         == getObjectOffset - LocalAreaOffset + StackSize
1305   //
1306
1307   // Get the Offset from the StackPointer
1308   int Offset = MFI->getObjectOffset(FI) - getOffsetOfLocalArea();
1309
1310   return Offset + StackSize;
1311 }
1312 // Simplified from getFrameIndexReference keeping only StackPointer cases
1313 int X86FrameLowering::getFrameIndexReferenceFromSP(const MachineFunction &MF, int FI,
1314                                                   unsigned &FrameReg) const {
1315   const X86RegisterInfo *RegInfo =
1316     static_cast<const X86RegisterInfo*>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1317
1318   assert(!RegInfo->hasBasePointer(MF) && "we don't handle this case");
1319
1320   FrameReg = RegInfo->getStackRegister();
1321   return getFrameIndexOffsetFromSP(MF, FI);
1322 }
1323
1324 bool X86FrameLowering::assignCalleeSavedSpillSlots(
1325     MachineFunction &MF, const TargetRegisterInfo *TRI,
1326     std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI) const {
1327   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
1328   const X86RegisterInfo *RegInfo =
1329       static_cast<const X86RegisterInfo *>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1330   unsigned SlotSize = RegInfo->getSlotSize();
1331   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
1332
1333   unsigned CalleeSavedFrameSize = 0;
1334   int SpillSlotOffset = getOffsetOfLocalArea() + X86FI->getTCReturnAddrDelta();
1335
1336   if (hasFP(MF)) {
1337     // emitPrologue always spills frame register the first thing.
1338     SpillSlotOffset -= SlotSize;
1339     MFI->CreateFixedSpillStackObject(SlotSize, SpillSlotOffset);
1340
1341     // Since emitPrologue and emitEpilogue will handle spilling and restoring of
1342     // the frame register, we can delete it from CSI list and not have to worry
1343     // about avoiding it later.
1344     unsigned FPReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
1345     for (unsigned i = 0; i < CSI.size(); ++i) {
1346       if (TRI->regsOverlap(CSI[i].getReg(),FPReg)) {
1347         CSI.erase(CSI.begin() + i);
1348         break;
1349       }
1350     }
1351   }
1352
1353   // Assign slots for GPRs. It increases frame size.
1354   for (unsigned i = CSI.size(); i != 0; --i) {
1355     unsigned Reg = CSI[i - 1].getReg();
1356
1357     if (!X86::GR64RegClass.contains(Reg) && !X86::GR32RegClass.contains(Reg))
1358       continue;
1359
1360     SpillSlotOffset -= SlotSize;
1361     CalleeSavedFrameSize += SlotSize;
1362
1363     int SlotIndex = MFI->CreateFixedSpillStackObject(SlotSize, SpillSlotOffset);
1364     CSI[i - 1].setFrameIdx(SlotIndex);
1365   }
1366
1367   X86FI->setCalleeSavedFrameSize(CalleeSavedFrameSize);
1368
1369   // Assign slots for XMMs.
1370   for (unsigned i = CSI.size(); i != 0; --i) {
1371     unsigned Reg = CSI[i - 1].getReg();
1372     if (X86::GR64RegClass.contains(Reg) || X86::GR32RegClass.contains(Reg))
1373       continue;
1374
1375     const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getMinimalPhysRegClass(Reg);
1376     // ensure alignment
1377     SpillSlotOffset -= std::abs(SpillSlotOffset) % RC->getAlignment();
1378     // spill into slot
1379     SpillSlotOffset -= RC->getSize();
1380     int SlotIndex =
1381         MFI->CreateFixedSpillStackObject(RC->getSize(), SpillSlotOffset);
1382     CSI[i - 1].setFrameIdx(SlotIndex);
1383     MFI->ensureMaxAlignment(RC->getAlignment());
1384   }
1385
1386   return true;
1387 }
1388
1389 bool X86FrameLowering::spillCalleeSavedRegisters(
1390     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MI,
1391     const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1392     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1393   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
1394
1395   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1396   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1397   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
1398
1399   // Push GPRs. It increases frame size.
1400   unsigned Opc = STI.is64Bit() ? X86::PUSH64r : X86::PUSH32r;
1401   for (unsigned i = CSI.size(); i != 0; --i) {
1402     unsigned Reg = CSI[i - 1].getReg();
1403
1404     if (!X86::GR64RegClass.contains(Reg) && !X86::GR32RegClass.contains(Reg))
1405       continue;
1406     // Add the callee-saved register as live-in. It's killed at the spill.
1407     MBB.addLiveIn(Reg);
1408
1409     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Opc)).addReg(Reg, RegState::Kill)
1410       .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
1411   }
1412
1413   // Make XMM regs spilled. X86 does not have ability of push/pop XMM.
1414   // It can be done by spilling XMMs to stack frame.
1415   for (unsigned i = CSI.size(); i != 0; --i) {
1416     unsigned Reg = CSI[i-1].getReg();
1417     if (X86::GR64RegClass.contains(Reg) ||
1418         X86::GR32RegClass.contains(Reg))
1419       continue;
1420     // Add the callee-saved register as live-in. It's killed at the spill.
1421     MBB.addLiveIn(Reg);
1422     const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
1423
1424     TII.storeRegToStackSlot(MBB, MI, Reg, true, CSI[i - 1].getFrameIdx(), RC,
1425                             TRI);
1426     --MI;
1427     MI->setFlag(MachineInstr::FrameSetup);
1428     ++MI;
1429   }
1430
1431   return true;
1432 }
1433
1434 bool X86FrameLowering::restoreCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
1435                                                MachineBasicBlock::iterator MI,
1436                                         const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1437                                           const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1438   if (CSI.empty())
1439     return false;
1440
1441   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
1442
1443   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1444   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1445   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
1446
1447   // Reload XMMs from stack frame.
1448   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
1449     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
1450     if (X86::GR64RegClass.contains(Reg) ||
1451         X86::GR32RegClass.contains(Reg))
1452       continue;
1453
1454     const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
1455     TII.loadRegFromStackSlot(MBB, MI, Reg, CSI[i].getFrameIdx(), RC, TRI);
1456   }
1457
1458   // POP GPRs.
1459   unsigned Opc = STI.is64Bit() ? X86::POP64r : X86::POP32r;
1460   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
1461     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
1462     if (!X86::GR64RegClass.contains(Reg) &&
1463         !X86::GR32RegClass.contains(Reg))
1464       continue;
1465
1466     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Opc), Reg);
1467   }
1468   return true;
1469 }
1470
1471 void
1472 X86FrameLowering::processFunctionBeforeCalleeSavedScan(MachineFunction &MF,
1473                                                        RegScavenger *RS) const {
1474   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
1475   const X86RegisterInfo *RegInfo =
1476       static_cast<const X86RegisterInfo *>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1477   unsigned SlotSize = RegInfo->getSlotSize();
1478
1479   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
1480   int64_t TailCallReturnAddrDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
1481
1482   if (TailCallReturnAddrDelta < 0) {
1483     // create RETURNADDR area
1484     //   arg
1485     //   arg
1486     //   RETADDR
1487     //   { ...
1488     //     RETADDR area
1489     //     ...
1490     //   }
1491     //   [EBP]
1492     MFI->CreateFixedObject(-TailCallReturnAddrDelta,
1493                            TailCallReturnAddrDelta - SlotSize, true);
1494   }
1495
1496   // Spill the BasePtr if it's used.
1497   if (RegInfo->hasBasePointer(MF))
1498     MF.getRegInfo().setPhysRegUsed(RegInfo->getBaseRegister());
1499 }
1500
1501 static bool
1502 HasNestArgument(const MachineFunction *MF) {
1503   const Function *F = MF->getFunction();
1504   for (Function::const_arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
1505        I != E; I++) {
1506     if (I->hasNestAttr())
1507       return true;
1508   }
1509   return false;
1510 }
1511
1512 /// GetScratchRegister - Get a temp register for performing work in the
1513 /// segmented stack and the Erlang/HiPE stack prologue. Depending on platform
1514 /// and the properties of the function either one or two registers will be
1515 /// needed. Set primary to true for the first register, false for the second.
1516 static unsigned
1517 GetScratchRegister(bool Is64Bit, bool IsLP64, const MachineFunction &MF, bool Primary) {
1518   CallingConv::ID CallingConvention = MF.getFunction()->getCallingConv();
1519
1520   // Erlang stuff.
1521   if (CallingConvention == CallingConv::HiPE) {
1522     if (Is64Bit)
1523       return Primary ? X86::R14 : X86::R13;
1524     else
1525       return Primary ? X86::EBX : X86::EDI;
1526   }
1527
1528   if (Is64Bit) {
1529     if (IsLP64)
1530       return Primary ? X86::R11 : X86::R12;
1531     else
1532       return Primary ? X86::R11D : X86::R12D;
1533   }
1534
1535   bool IsNested = HasNestArgument(&MF);
1536
1537   if (CallingConvention == CallingConv::X86_FastCall ||
1538       CallingConvention == CallingConv::Fast) {
1539     if (IsNested)
1540       report_fatal_error("Segmented stacks does not support fastcall with "
1541                          "nested function.");
1542     return Primary ? X86::EAX : X86::ECX;
1543   }
1544   if (IsNested)
1545     return Primary ? X86::EDX : X86::EAX;
1546   return Primary ? X86::ECX : X86::EAX;
1547 }
1548
1549 // The stack limit in the TCB is set to this many bytes above the actual stack
1550 // limit.
1551 static const uint64_t kSplitStackAvailable = 256;
1552
1553 void
1554 X86FrameLowering::adjustForSegmentedStacks(MachineFunction &MF) const {
1555   MachineBasicBlock &prologueMBB = MF.front();
1556   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
1557   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1558   uint64_t StackSize;
1559   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
1560   bool Is64Bit = STI.is64Bit();
1561   const bool IsLP64 = STI.isTarget64BitLP64();
1562   unsigned TlsReg, TlsOffset;
1563   DebugLoc DL;
1564
1565   unsigned ScratchReg = GetScratchRegister(Is64Bit, IsLP64, MF, true);
1566   assert(!MF.getRegInfo().isLiveIn(ScratchReg) &&
1567          "Scratch register is live-in");
1568
1569   if (MF.getFunction()->isVarArg())
1570     report_fatal_error("Segmented stacks do not support vararg functions.");
1571   if (!STI.isTargetLinux() && !STI.isTargetDarwin() && !STI.isTargetWin32() &&
1572       !STI.isTargetWin64() && !STI.isTargetFreeBSD() &&
1573       !STI.isTargetDragonFly())
1574     report_fatal_error("Segmented stacks not supported on this platform.");
1575
1576   // Eventually StackSize will be calculated by a link-time pass; which will
1577   // also decide whether checking code needs to be injected into this particular
1578   // prologue.
1579   StackSize = MFI->getStackSize();
1580
1581   // Do not generate a prologue for functions with a stack of size zero
1582   if (StackSize == 0)
1583     return;
1584
1585   MachineBasicBlock *allocMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
1586   MachineBasicBlock *checkMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
1587   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
1588   bool IsNested = false;
1589
1590   // We need to know if the function has a nest argument only in 64 bit mode.
1591   if (Is64Bit)
1592     IsNested = HasNestArgument(&MF);
1593
1594   // The MOV R10, RAX needs to be in a different block, since the RET we emit in
1595   // allocMBB needs to be last (terminating) instruction.
1596
1597   for (MachineBasicBlock::livein_iterator i = prologueMBB.livein_begin(),
1598          e = prologueMBB.livein_end(); i != e; i++) {
1599     allocMBB->addLiveIn(*i);
1600     checkMBB->addLiveIn(*i);
1601   }
1602
1603   if (IsNested)
1604     allocMBB->addLiveIn(IsLP64 ? X86::R10 : X86::R10D);
1605
1606   MF.push_front(allocMBB);
1607   MF.push_front(checkMBB);
1608
1609   // When the frame size is less than 256 we just compare the stack
1610   // boundary directly to the value of the stack pointer, per gcc.
1611   bool CompareStackPointer = StackSize < kSplitStackAvailable;
1612
1613   // Read the limit off the current stacklet off the stack_guard location.
1614   if (Is64Bit) {
1615     if (STI.isTargetLinux()) {
1616       TlsReg = X86::FS;
1617       TlsOffset = IsLP64 ? 0x70 : 0x40;
1618     } else if (STI.isTargetDarwin()) {
1619       TlsReg = X86::GS;
1620       TlsOffset = 0x60 + 90*8; // See pthread_machdep.h. Steal TLS slot 90.
1621     } else if (STI.isTargetWin64()) {
1622       TlsReg = X86::GS;
1623       TlsOffset = 0x28; // pvArbitrary, reserved for application use
1624     } else if (STI.isTargetFreeBSD()) {
1625       TlsReg = X86::FS;
1626       TlsOffset = 0x18;
1627     } else if (STI.isTargetDragonFly()) {
1628       TlsReg = X86::FS;
1629       TlsOffset = 0x20; // use tls_tcb.tcb_segstack
1630     } else {
1631       report_fatal_error("Segmented stacks not supported on this platform.");
1632     }
1633
1634     if (CompareStackPointer)
1635       ScratchReg = IsLP64 ? X86::RSP : X86::ESP;
1636     else
1637       BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(IsLP64 ? X86::LEA64r : X86::LEA64_32r), ScratchReg).addReg(X86::RSP)
1638         .addImm(1).addReg(0).addImm(-StackSize).addReg(0);
1639
1640     BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(IsLP64 ? X86::CMP64rm : X86::CMP32rm)).addReg(ScratchReg)
1641       .addReg(0).addImm(1).addReg(0).addImm(TlsOffset).addReg(TlsReg);
1642   } else {
1643     if (STI.isTargetLinux()) {
1644       TlsReg = X86::GS;
1645       TlsOffset = 0x30;
1646     } else if (STI.isTargetDarwin()) {
1647       TlsReg = X86::GS;
1648       TlsOffset = 0x48 + 90*4;
1649     } else if (STI.isTargetWin32()) {
1650       TlsReg = X86::FS;
1651       TlsOffset = 0x14; // pvArbitrary, reserved for application use
1652     } else if (STI.isTargetDragonFly()) {
1653       TlsReg = X86::FS;
1654       TlsOffset = 0x10; // use tls_tcb.tcb_segstack
1655     } else if (STI.isTargetFreeBSD()) {
1656       report_fatal_error("Segmented stacks not supported on FreeBSD i386.");
1657     } else {
1658       report_fatal_error("Segmented stacks not supported on this platform.");
1659     }
1660
1661     if (CompareStackPointer)
1662       ScratchReg = X86::ESP;
1663     else
1664       BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(X86::LEA32r), ScratchReg).addReg(X86::ESP)
1665         .addImm(1).addReg(0).addImm(-StackSize).addReg(0);
1666
1667     if (STI.isTargetLinux() || STI.isTargetWin32() || STI.isTargetWin64() ||
1668         STI.isTargetDragonFly()) {
1669       BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(X86::CMP32rm)).addReg(ScratchReg)
1670         .addReg(0).addImm(0).addReg(0).addImm(TlsOffset).addReg(TlsReg);
1671     } else if (STI.isTargetDarwin()) {
1672
1673       // TlsOffset doesn't fit into a mod r/m byte so we need an extra register.
1674       unsigned ScratchReg2;
1675       bool SaveScratch2;
1676       if (CompareStackPointer) {
1677         // The primary scratch register is available for holding the TLS offset.
1678         ScratchReg2 = GetScratchRegister(Is64Bit, IsLP64, MF, true);
1679         SaveScratch2 = false;
1680       } else {
1681         // Need to use a second register to hold the TLS offset
1682         ScratchReg2 = GetScratchRegister(Is64Bit, IsLP64, MF, false);
1683
1684         // Unfortunately, with fastcc the second scratch register may hold an
1685         // argument.
1686         SaveScratch2 = MF.getRegInfo().isLiveIn(ScratchReg2);
1687       }
1688
1689       // If Scratch2 is live-in then it needs to be saved.
1690       assert((!MF.getRegInfo().isLiveIn(ScratchReg2) || SaveScratch2) &&
1691              "Scratch register is live-in and not saved");
1692
1693       if (SaveScratch2)
1694         BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(X86::PUSH32r))
1695           .addReg(ScratchReg2, RegState::Kill);
1696
1697       BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(X86::MOV32ri), ScratchReg2)
1698         .addImm(TlsOffset);
1699       BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(X86::CMP32rm))
1700         .addReg(ScratchReg)
1701         .addReg(ScratchReg2).addImm(1).addReg(0)
1702         .addImm(0)
1703         .addReg(TlsReg);
1704
1705       if (SaveScratch2)
1706         BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(X86::POP32r), ScratchReg2);
1707     }
1708   }
1709
1710   // This jump is taken if SP >= (Stacklet Limit + Stack Space required).
1711   // It jumps to normal execution of the function body.
1712   BuildMI(checkMBB, DL, TII.get(X86::JA_1)).addMBB(&prologueMBB);
1713
1714   // On 32 bit we first push the arguments size and then the frame size. On 64
1715   // bit, we pass the stack frame size in r10 and the argument size in r11.
1716   if (Is64Bit) {
1717     // Functions with nested arguments use R10, so it needs to be saved across
1718     // the call to _morestack
1719
1720     const unsigned RegAX = IsLP64 ? X86::RAX : X86::EAX;
1721     const unsigned Reg10 = IsLP64 ? X86::R10 : X86::R10D;
1722     const unsigned Reg11 = IsLP64 ? X86::R11 : X86::R11D;
1723     const unsigned MOVrr = IsLP64 ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr;
1724     const unsigned MOVri = IsLP64 ? X86::MOV64ri : X86::MOV32ri;
1725
1726     if (IsNested)
1727       BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(MOVrr), RegAX).addReg(Reg10);
1728
1729     BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(MOVri), Reg10)
1730       .addImm(StackSize);
1731     BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(MOVri), Reg11)
1732       .addImm(X86FI->getArgumentStackSize());
1733     MF.getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg10);
1734     MF.getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg11);
1735   } else {
1736     BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(X86::PUSHi32))
1737       .addImm(X86FI->getArgumentStackSize());
1738     BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(X86::PUSHi32))
1739       .addImm(StackSize);
1740   }
1741
1742   // __morestack is in libgcc
1743   if (Is64Bit && MF.getTarget().getCodeModel() == CodeModel::Large) {
1744     // Under the large code model, we cannot assume that __morestack lives
1745     // within 2^31 bytes of the call site, so we cannot use pc-relative
1746     // addressing. We cannot perform the call via a temporary register,
1747     // as the rax register may be used to store the static chain, and all
1748     // other suitable registers may be either callee-save or used for
1749     // parameter passing. We cannot use the stack at this point either
1750     // because __morestack manipulates the stack directly.
1751     //
1752     // To avoid these issues, perform an indirect call via a read-only memory
1753     // location containing the address.
1754     //
1755     // This solution is not perfect, as it assumes that the .rodata section
1756     // is laid out within 2^31 bytes of each function body, but this seems
1757     // to be sufficient for JIT.
1758     BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(X86::CALL64m))
1759         .addReg(X86::RIP)
1760         .addImm(0)
1761         .addReg(0)
1762         .addExternalSymbol("__morestack_addr")
1763         .addReg(0);
1764     MF.getMMI().setUsesMorestackAddr(true);
1765   } else {
1766     if (Is64Bit)
1767       BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(X86::CALL64pcrel32))
1768         .addExternalSymbol("__morestack");
1769     else
1770       BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(X86::CALLpcrel32))
1771         .addExternalSymbol("__morestack");
1772   }
1773
1774   if (IsNested)
1775     BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(X86::MORESTACK_RET_RESTORE_R10));
1776   else
1777     BuildMI(allocMBB, DL, TII.get(X86::MORESTACK_RET));
1778
1779   allocMBB->addSuccessor(&prologueMBB);
1780
1781   checkMBB->addSuccessor(allocMBB);
1782   checkMBB->addSuccessor(&prologueMBB);
1783
1784 #ifdef XDEBUG
1785   MF.verify();
1786 #endif
1787 }
1788
1789 /// Erlang programs may need a special prologue to handle the stack size they
1790 /// might need at runtime. That is because Erlang/OTP does not implement a C
1791 /// stack but uses a custom implementation of hybrid stack/heap architecture.
1792 /// (for more information see Eric Stenman's Ph.D. thesis:
1793 /// http://publications.uu.se/uu/fulltext/nbn_se_uu_diva-2688.pdf)
1794 ///
1795 /// CheckStack:
1796 ///       temp0 = sp - MaxStack
1797 ///       if( temp0 < SP_LIMIT(P) ) goto IncStack else goto OldStart
1798 /// OldStart:
1799 ///       ...
1800 /// IncStack:
1801 ///       call inc_stack   # doubles the stack space
1802 ///       temp0 = sp - MaxStack
1803 ///       if( temp0 < SP_LIMIT(P) ) goto IncStack else goto OldStart
1804 void X86FrameLowering::adjustForHiPEPrologue(MachineFunction &MF) const {
1805   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1806   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
1807   const unsigned SlotSize =
1808       static_cast<const X86RegisterInfo *>(MF.getSubtarget().getRegisterInfo())
1809           ->getSlotSize();
1810   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
1811   const bool Is64Bit = STI.is64Bit();
1812   const bool IsLP64 = STI.isTarget64BitLP64();
1813   DebugLoc DL;
1814   // HiPE-specific values
1815   const unsigned HipeLeafWords = 24;
1816   const unsigned CCRegisteredArgs = Is64Bit ? 6 : 5;
1817   const unsigned Guaranteed = HipeLeafWords * SlotSize;
1818   unsigned CallerStkArity = MF.getFunction()->arg_size() > CCRegisteredArgs ?
1819                             MF.getFunction()->arg_size() - CCRegisteredArgs : 0;
1820   unsigned MaxStack = MFI->getStackSize() + CallerStkArity*SlotSize + SlotSize;
1821
1822   assert(STI.isTargetLinux() &&
1823          "HiPE prologue is only supported on Linux operating systems.");
1824
1825   // Compute the largest caller's frame that is needed to fit the callees'
1826   // frames. This 'MaxStack' is computed from:
1827   //
1828   // a) the fixed frame size, which is the space needed for all spilled temps,
1829   // b) outgoing on-stack parameter areas, and
1830   // c) the minimum stack space this function needs to make available for the
1831   //    functions it calls (a tunable ABI property).
1832   if (MFI->hasCalls()) {
1833     unsigned MoreStackForCalls = 0;
1834
1835     for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), MBBE = MF.end();
1836          MBBI != MBBE; ++MBBI)
1837       for (MachineBasicBlock::iterator MI = MBBI->begin(), ME = MBBI->end();
1838            MI != ME; ++MI) {
1839         if (!MI->isCall())
1840           continue;
1841
1842         // Get callee operand.
1843         const MachineOperand &MO = MI->getOperand(0);
1844
1845         // Only take account of global function calls (no closures etc.).
1846         if (!MO.isGlobal())
1847           continue;
1848
1849         const Function *F = dyn_cast<Function>(MO.getGlobal());
1850         if (!F)
1851           continue;
1852
1853         // Do not update 'MaxStack' for primitive and built-in functions
1854         // (encoded with names either starting with "erlang."/"bif_" or not
1855         // having a ".", such as a simple <Module>.<Function>.<Arity>, or an
1856         // "_", such as the BIF "suspend_0") as they are executed on another
1857         // stack.
1858         if (F->getName().find("erlang.") != StringRef::npos ||
1859             F->getName().find("bif_") != StringRef::npos ||
1860             F->getName().find_first_of("._") == StringRef::npos)
1861           continue;
1862
1863         unsigned CalleeStkArity =
1864           F->arg_size() > CCRegisteredArgs ? F->arg_size()-CCRegisteredArgs : 0;
1865         if (HipeLeafWords - 1 > CalleeStkArity)
1866           MoreStackForCalls = std::max(MoreStackForCalls,
1867                                (HipeLeafWords - 1 - CalleeStkArity) * SlotSize);
1868       }
1869     MaxStack += MoreStackForCalls;
1870   }
1871
1872   // If the stack frame needed is larger than the guaranteed then runtime checks
1873   // and calls to "inc_stack_0" BIF should be inserted in the assembly prologue.
1874   if (MaxStack > Guaranteed) {
1875     MachineBasicBlock &prologueMBB = MF.front();
1876     MachineBasicBlock *stackCheckMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
1877     MachineBasicBlock *incStackMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
1878
1879     for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = prologueMBB.livein_begin(),
1880            E = prologueMBB.livein_end(); I != E; I++) {
1881       stackCheckMBB->addLiveIn(*I);
1882       incStackMBB->addLiveIn(*I);
1883     }
1884
1885     MF.push_front(incStackMBB);
1886     MF.push_front(stackCheckMBB);
1887
1888     unsigned ScratchReg, SPReg, PReg, SPLimitOffset;
1889     unsigned LEAop, CMPop, CALLop;
1890     if (Is64Bit) {
1891       SPReg = X86::RSP;
1892       PReg  = X86::RBP;
1893       LEAop = X86::LEA64r;
1894       CMPop = X86::CMP64rm;
1895       CALLop = X86::CALL64pcrel32;
1896       SPLimitOffset = 0x90;
1897     } else {
1898       SPReg = X86::ESP;
1899       PReg  = X86::EBP;
1900       LEAop = X86::LEA32r;
1901       CMPop = X86::CMP32rm;
1902       CALLop = X86::CALLpcrel32;
1903       SPLimitOffset = 0x4c;
1904     }
1905
1906     ScratchReg = GetScratchRegister(Is64Bit, IsLP64, MF, true);
1907     assert(!MF.getRegInfo().isLiveIn(ScratchReg) &&
1908            "HiPE prologue scratch register is live-in");
1909
1910     // Create new MBB for StackCheck:
1911     addRegOffset(BuildMI(stackCheckMBB, DL, TII.get(LEAop), ScratchReg),
1912                  SPReg, false, -MaxStack);
1913     // SPLimitOffset is in a fixed heap location (pointed by BP).
1914     addRegOffset(BuildMI(stackCheckMBB, DL, TII.get(CMPop))
1915                  .addReg(ScratchReg), PReg, false, SPLimitOffset);
1916     BuildMI(stackCheckMBB, DL, TII.get(X86::JAE_1)).addMBB(&prologueMBB);
1917
1918     // Create new MBB for IncStack:
1919     BuildMI(incStackMBB, DL, TII.get(CALLop)).
1920       addExternalSymbol("inc_stack_0");
1921     addRegOffset(BuildMI(incStackMBB, DL, TII.get(LEAop), ScratchReg),
1922                  SPReg, false, -MaxStack);
1923     addRegOffset(BuildMI(incStackMBB, DL, TII.get(CMPop))
1924                  .addReg(ScratchReg), PReg, false, SPLimitOffset);
1925     BuildMI(incStackMBB, DL, TII.get(X86::JLE_1)).addMBB(incStackMBB);
1926
1927     stackCheckMBB->addSuccessor(&prologueMBB, 99);
1928     stackCheckMBB->addSuccessor(incStackMBB, 1);
1929     incStackMBB->addSuccessor(&prologueMBB, 99);
1930     incStackMBB->addSuccessor(incStackMBB, 1);
1931   }
1932 #ifdef XDEBUG
1933   MF.verify();
1934 #endif
1935 }
1936
1937 void X86FrameLowering::
1938 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
1939                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
1940   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1941   const X86RegisterInfo &RegInfo = *static_cast<const X86RegisterInfo *>(
1942                                        MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1943   unsigned StackPtr = RegInfo.getStackRegister();
1944   bool reserveCallFrame = hasReservedCallFrame(MF);
1945   int Opcode = I->getOpcode();
1946   bool isDestroy = Opcode == TII.getCallFrameDestroyOpcode();
1947   const X86Subtarget &STI = MF.getTarget().getSubtarget<X86Subtarget>();
1948   bool IsLP64 = STI.isTarget64BitLP64();
1949   DebugLoc DL = I->getDebugLoc();
1950   uint64_t Amount = !reserveCallFrame ? I->getOperand(0).getImm() : 0;
1951   uint64_t InternalAmt = (isDestroy || Amount) ? I->getOperand(1).getImm() : 0;
1952   I = MBB.erase(I);
1953
1954   if (!reserveCallFrame) {
1955     // If the stack pointer can be changed after prologue, turn the
1956     // adjcallstackup instruction into a 'sub ESP, <amt>' and the
1957     // adjcallstackdown instruction into 'add ESP, <amt>'
1958     if (Amount == 0)
1959       return;
1960
1961     // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
1962     // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
1963     // alignment boundary.
1964     unsigned StackAlign = MF.getTarget()
1965                               .getSubtargetImpl()
1966                               ->getFrameLowering()
1967                               ->getStackAlignment();
1968     Amount = (Amount + StackAlign - 1) / StackAlign * StackAlign;
1969
1970     MachineInstr *New = nullptr;
1971
1972     // Factor out the amount that gets handled inside the sequence
1973     // (Pushes of argument for frame setup, callee pops for frame destroy)
1974     Amount -= InternalAmt;
1975
1976     if (Amount) {
1977       if (Opcode == TII.getCallFrameSetupOpcode()) {
1978         New = BuildMI(MF, DL, TII.get(getSUBriOpcode(IsLP64, Amount)), StackPtr)
1979           .addReg(StackPtr).addImm(Amount);
1980       } else {
1981         assert(Opcode == TII.getCallFrameDestroyOpcode());
1982
1983         unsigned Opc = getADDriOpcode(IsLP64, Amount);
1984         New = BuildMI(MF, DL, TII.get(Opc), StackPtr)
1985           .addReg(StackPtr).addImm(Amount);
1986       }
1987     }
1988
1989     if (New) {
1990       // The EFLAGS implicit def is dead.
1991       New->getOperand(3).setIsDead();
1992
1993       // Replace the pseudo instruction with a new instruction.
1994       MBB.insert(I, New);
1995     }
1996
1997     return;
1998   }
1999
2000   if (Opcode == TII.getCallFrameDestroyOpcode() && InternalAmt) {
2001     // If we are performing frame pointer elimination and if the callee pops
2002     // something off the stack pointer, add it back.  We do this until we have
2003     // more advanced stack pointer tracking ability.
2004     unsigned Opc = getSUBriOpcode(IsLP64, InternalAmt);
2005     MachineInstr *New = BuildMI(MF, DL, TII.get(Opc), StackPtr)
2006       .addReg(StackPtr).addImm(InternalAmt);
2007
2008     // The EFLAGS implicit def is dead.
2009     New->getOperand(3).setIsDead();
2010
2011     // We are not tracking the stack pointer adjustment by the callee, so make
2012     // sure we restore the stack pointer immediately after the call, there may
2013     // be spill code inserted between the CALL and ADJCALLSTACKUP instructions.
2014     MachineBasicBlock::iterator B = MBB.begin();
2015     while (I != B && !std::prev(I)->isCall())
2016       --I;
2017     MBB.insert(I, New);
2018   }
2019 }
2020