[WinEHPrepare] Turn terminatepad into a cleanuppad + call + cleanupret
[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 "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
45 #include <memory>
46
47 using namespace llvm;
48 using namespace llvm::PatternMatch;
49
50 #define DEBUG_TYPE "winehprepare"
51
52 static cl::opt<bool> DisableDemotion(
53     "disable-demotion", cl::Hidden,
54     cl::desc(
55         "Clone multicolor basic blocks but do not demote cross funclet values"),
56     cl::init(false));
57
58 static cl::opt<bool> DisableCleanups(
59     "disable-cleanups", cl::Hidden,
60     cl::desc("Do not remove implausible terminators or other similar cleanups"),
61     cl::init(false));
62
63 namespace {
64
65 // This map is used to model frame variable usage during outlining, to
66 // construct a structure type to hold the frame variables in a frame
67 // allocation block, and to remap the frame variable allocas (including
68 // spill locations as needed) to GEPs that get the variable from the
69 // frame allocation structure.
70 typedef MapVector<Value *, TinyPtrVector<AllocaInst *>> FrameVarInfoMap;
71
72 // TinyPtrVector cannot hold nullptr, so we need our own sentinel that isn't
73 // quite null.
74 AllocaInst *getCatchObjectSentinel() {
75   return static_cast<AllocaInst *>(nullptr) + 1;
76 }
77
78 typedef SmallSet<BasicBlock *, 4> VisitedBlockSet;
79
80 class LandingPadActions;
81 class LandingPadMap;
82
83 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CatchHandler *> CatchHandlerMapTy;
84 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CleanupHandler *> CleanupHandlerMapTy;
85
86 class WinEHPrepare : public FunctionPass {
87 public:
88   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid.
89   WinEHPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
90       : FunctionPass(ID) {
91     if (TM)
92       TheTriple = TM->getTargetTriple();
93   }
94
95   bool runOnFunction(Function &Fn) override;
96
97   bool doFinalization(Module &M) override;
98
99   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
100
101   const char *getPassName() const override {
102     return "Windows exception handling preparation";
103   }
104
105 private:
106   bool prepareExceptionHandlers(Function &F,
107                                 SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
108   void identifyEHBlocks(Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
109   void promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad);
110   void demoteValuesLiveAcrossHandlers(Function &F,
111                                       SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
112   void findSEHEHReturnPoints(Function &F,
113                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
114   void findCXXEHReturnPoints(Function &F,
115                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
116   void getPossibleReturnTargets(Function *ParentF, Function *HandlerF,
117                                 SetVector<BasicBlock*> &Targets);
118   void completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
119                                 LandingPadInst *OutlinedLPad,
120                                 const LandingPadInst *OriginalLPad,
121                                 FrameVarInfoMap &VarInfo);
122   Function *createHandlerFunc(Function *ParentFn, Type *RetTy,
123                               const Twine &Name, Module *M, Value *&ParentFP);
124   bool outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
125                       LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
126                       FrameVarInfoMap &VarInfo);
127   void addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler);
128
129   void mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad, LandingPadActions &Actions);
130   CatchHandler *findCatchHandler(BasicBlock *BB, BasicBlock *&NextBB,
131                                  VisitedBlockSet &VisitedBlocks);
132   void findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions, BasicBlock *StartBB,
133                            BasicBlock *EndBB);
134
135   void processSEHCatchHandler(CatchHandler *Handler, BasicBlock *StartBB);
136   void insertPHIStores(PHINode *OriginalPHI, AllocaInst *SpillSlot);
137   void
138   insertPHIStore(BasicBlock *PredBlock, Value *PredVal, AllocaInst *SpillSlot,
139                  SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock *, Value *>> &Worklist);
140   AllocaInst *insertPHILoads(PHINode *PN, Function &F);
141   void replaceUseWithLoad(Value *V, Use &U, AllocaInst *&SpillSlot,
142                           DenseMap<BasicBlock *, Value *> &Loads, Function &F);
143   void demoteNonlocalUses(Value *V, std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB,
144                           Function &F);
145   bool prepareExplicitEH(Function &F,
146                          SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
147   void replaceTerminatePadWithCleanup(Function &F);
148   void colorFunclets(Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
149   void demotePHIsOnFunclets(Function &F);
150   void demoteUsesBetweenFunclets(Function &F);
151   void demoteArgumentUses(Function &F);
152   void cloneCommonBlocks(Function &F,
153                          SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
154   void removeImplausibleTerminators(Function &F);
155   void cleanupPreparedFunclets(Function &F);
156   void verifyPreparedFunclets(Function &F);
157
158   Triple TheTriple;
159
160   // All fields are reset by runOnFunction.
161   DominatorTree *DT = nullptr;
162   const TargetLibraryInfo *LibInfo = nullptr;
163   EHPersonality Personality = EHPersonality::Unknown;
164   CatchHandlerMapTy CatchHandlerMap;
165   CleanupHandlerMapTy CleanupHandlerMap;
166   DenseMap<const LandingPadInst *, LandingPadMap> LPadMaps;
167   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> NormalBlocks;
168   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> EHBlocks;
169   SetVector<BasicBlock *> EHReturnBlocks;
170
171   // This maps landing pad instructions found in outlined handlers to
172   // the landing pad instruction in the parent function from which they
173   // were cloned.  The cloned/nested landing pad is used as the key
174   // because the landing pad may be cloned into multiple handlers.
175   // This map will be used to add the llvm.eh.actions call to the nested
176   // landing pads after all handlers have been outlined.
177   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> NestedLPtoOriginalLP;
178
179   // This maps blocks in the parent function which are destinations of
180   // catch handlers to cloned blocks in (other) outlined handlers. This
181   // handles the case where a nested landing pads has a catch handler that
182   // returns to a handler function rather than the parent function.
183   // The original block is used as the key here because there should only
184   // ever be one handler function from which the cloned block is not pruned.
185   // The original block will be pruned from the parent function after all
186   // handlers have been outlined.  This map will be used to adjust the
187   // return instructions of handlers which return to the block that was
188   // outlined into a handler.  This is done after all handlers have been
189   // outlined but before the outlined code is pruned from the parent function.
190   DenseMap<const BasicBlock *, BasicBlock *> LPadTargetBlocks;
191
192   // Map from outlined handler to call to parent local address. Only used for
193   // 32-bit EH.
194   DenseMap<Function *, Value *> HandlerToParentFP;
195
196   AllocaInst *SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
197
198   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> BlockColors;
199   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> FuncletBlocks;
200   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> FuncletChildren;
201 };
202
203 class WinEHFrameVariableMaterializer : public ValueMaterializer {
204 public:
205   WinEHFrameVariableMaterializer(Function *OutlinedFn, Value *ParentFP,
206                                  FrameVarInfoMap &FrameVarInfo);
207   ~WinEHFrameVariableMaterializer() override {}
208
209   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
210
211   void escapeCatchObject(Value *V);
212
213 private:
214   FrameVarInfoMap &FrameVarInfo;
215   IRBuilder<> Builder;
216 };
217
218 class LandingPadMap {
219 public:
220   LandingPadMap() : OriginLPad(nullptr) {}
221   void mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad);
222
223   bool isInitialized() { return OriginLPad != nullptr; }
224
225   bool isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const;
226   bool isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const;
227
228   void remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
229                      Value *SelectorValue) const;
230
231 private:
232   const LandingPadInst *OriginLPad;
233   // We will normally only see one of each of these instructions, but
234   // if more than one occurs for some reason we can handle that.
235   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedEHPtrs;
236   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedSelectors;
237 };
238
239 class WinEHCloningDirectorBase : public CloningDirector {
240 public:
241   WinEHCloningDirectorBase(Function *HandlerFn, Value *ParentFP,
242                            FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
243       : Materializer(HandlerFn, ParentFP, VarInfo),
244         SelectorIDType(Type::getInt32Ty(HandlerFn->getContext())),
245         Int8PtrType(Type::getInt8PtrTy(HandlerFn->getContext())),
246         LPadMap(LPadMap), ParentFP(ParentFP) {}
247
248   CloningAction handleInstruction(ValueToValueMapTy &VMap,
249                                   const Instruction *Inst,
250                                   BasicBlock *NewBB) override;
251
252   virtual CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
253                                          const Instruction *Inst,
254                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
255   virtual CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
256                                        const Instruction *Inst,
257                                        BasicBlock *NewBB) = 0;
258   virtual CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
259                                         const Instruction *Inst,
260                                         BasicBlock *NewBB) = 0;
261   virtual CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
262                                          const IndirectBrInst *IBr,
263                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
264   virtual CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
265                                      const InvokeInst *Invoke,
266                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
267   virtual CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
268                                      const ResumeInst *Resume,
269                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
270   virtual CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
271                                       const CmpInst *Compare,
272                                       BasicBlock *NewBB) = 0;
273   virtual CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
274                                          const LandingPadInst *LPad,
275                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
276
277   ValueMaterializer *getValueMaterializer() override { return &Materializer; }
278
279 protected:
280   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer;
281   Type *SelectorIDType;
282   Type *Int8PtrType;
283   LandingPadMap &LPadMap;
284
285   /// The value representing the parent frame pointer.
286   Value *ParentFP;
287 };
288
289 class WinEHCatchDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
290 public:
291   WinEHCatchDirector(
292       Function *CatchFn, Value *ParentFP, Value *Selector,
293       FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap,
294       DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPads,
295       DominatorTree *DT, SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks)
296       : WinEHCloningDirectorBase(CatchFn, ParentFP, VarInfo, LPadMap),
297         CurrentSelector(Selector->stripPointerCasts()),
298         ExceptionObjectVar(nullptr), NestedLPtoOriginalLP(NestedLPads),
299         DT(DT), EHBlocks(EHBlocks) {}
300
301   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
302                                  const Instruction *Inst,
303                                  BasicBlock *NewBB) override;
304   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
305                                BasicBlock *NewBB) override;
306   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
307                                 const Instruction *Inst,
308                                 BasicBlock *NewBB) override;
309   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
310                                  const IndirectBrInst *IBr,
311                                  BasicBlock *NewBB) override;
312   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
313                              BasicBlock *NewBB) override;
314   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
315                              BasicBlock *NewBB) override;
316   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
317                               BasicBlock *NewBB) override;
318   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
319                                  const LandingPadInst *LPad,
320                                  BasicBlock *NewBB) override;
321
322   Value *getExceptionVar() { return ExceptionObjectVar; }
323   TinyPtrVector<BasicBlock *> &getReturnTargets() { return ReturnTargets; }
324
325 private:
326   Value *CurrentSelector;
327
328   Value *ExceptionObjectVar;
329   TinyPtrVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
330
331   // This will be a reference to the field of the same name in the WinEHPrepare
332   // object which instantiates this WinEHCatchDirector object.
333   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPtoOriginalLP;
334   DominatorTree *DT;
335   SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks;
336 };
337
338 class WinEHCleanupDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
339 public:
340   WinEHCleanupDirector(Function *CleanupFn, Value *ParentFP,
341                        FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
342       : WinEHCloningDirectorBase(CleanupFn, ParentFP, VarInfo,
343                                  LPadMap) {}
344
345   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
346                                  const Instruction *Inst,
347                                  BasicBlock *NewBB) override;
348   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
349                                BasicBlock *NewBB) override;
350   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
351                                 const Instruction *Inst,
352                                 BasicBlock *NewBB) override;
353   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
354                                  const IndirectBrInst *IBr,
355                                  BasicBlock *NewBB) override;
356   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
357                              BasicBlock *NewBB) override;
358   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
359                              BasicBlock *NewBB) override;
360   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
361                               BasicBlock *NewBB) override;
362   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
363                                  const LandingPadInst *LPad,
364                                  BasicBlock *NewBB) override;
365 };
366
367 class LandingPadActions {
368 public:
369   LandingPadActions() : HasCleanupHandlers(false) {}
370
371   void insertCatchHandler(CatchHandler *Action) { Actions.push_back(Action); }
372   void insertCleanupHandler(CleanupHandler *Action) {
373     Actions.push_back(Action);
374     HasCleanupHandlers = true;
375   }
376
377   bool includesCleanup() const { return HasCleanupHandlers; }
378
379   SmallVectorImpl<ActionHandler *> &actions() { return Actions; }
380   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator begin() { return Actions.begin(); }
381   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator end() { return Actions.end(); }
382
383 private:
384   // Note that this class does not own the ActionHandler objects in this vector.
385   // The ActionHandlers are owned by the CatchHandlerMap and CleanupHandlerMap
386   // in the WinEHPrepare class.
387   SmallVector<ActionHandler *, 4> Actions;
388   bool HasCleanupHandlers;
389 };
390
391 } // end anonymous namespace
392
393 char WinEHPrepare::ID = 0;
394 INITIALIZE_TM_PASS(WinEHPrepare, "winehprepare", "Prepare Windows exceptions",
395                    false, false)
396
397 FunctionPass *llvm::createWinEHPass(const TargetMachine *TM) {
398   return new WinEHPrepare(TM);
399 }
400
401 bool WinEHPrepare::runOnFunction(Function &Fn) {
402   if (!Fn.hasPersonalityFn())
403     return false;
404
405   // No need to prepare outlined handlers.
406   if (Fn.hasFnAttribute("wineh-parent"))
407     return false;
408
409   // Classify the personality to see what kind of preparation we need.
410   Personality = classifyEHPersonality(Fn.getPersonalityFn());
411
412   // Do nothing if this is not an MSVC personality.
413   if (!isMSVCEHPersonality(Personality))
414     return false;
415
416   SmallVector<LandingPadInst *, 4> LPads;
417   SmallVector<ResumeInst *, 4> Resumes;
418   SmallVector<BasicBlock *, 4> EntryBlocks;
419   bool ForExplicitEH = false;
420   for (BasicBlock &BB : Fn) {
421     Instruction *First = BB.getFirstNonPHI();
422     if (auto *LP = dyn_cast<LandingPadInst>(First)) {
423       LPads.push_back(LP);
424     } else if (First->isEHPad()) {
425       if (!ForExplicitEH)
426         EntryBlocks.push_back(&Fn.getEntryBlock());
427       if (!isa<CatchEndPadInst>(First) && !isa<CleanupEndPadInst>(First))
428         EntryBlocks.push_back(&BB);
429       ForExplicitEH = true;
430     }
431     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(BB.getTerminator()))
432       Resumes.push_back(Resume);
433   }
434
435   if (ForExplicitEH)
436     return prepareExplicitEH(Fn, EntryBlocks);
437
438   // No need to prepare functions that lack landing pads.
439   if (LPads.empty())
440     return false;
441
442   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
443   LibInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
444
445   // If there were any landing pads, prepareExceptionHandlers will make changes.
446   prepareExceptionHandlers(Fn, LPads);
447   return true;
448 }
449
450 bool WinEHPrepare::doFinalization(Module &M) { return false; }
451
452 void WinEHPrepare::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
453   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
454   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
455 }
456
457 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
458                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB);
459
460 // Finds blocks reachable from the starting set Worklist. Does not follow unwind
461 // edges or blocks listed in StopPoints.
462 static void findReachableBlocks(SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &ReachableBBs,
463                                 SetVector<BasicBlock *> &Worklist,
464                                 const SetVector<BasicBlock *> *StopPoints) {
465   while (!Worklist.empty()) {
466     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
467
468     // Don't cross blocks that we should stop at.
469     if (StopPoints && StopPoints->count(BB))
470       continue;
471
472     if (!ReachableBBs.insert(BB).second)
473       continue; // Already visited.
474
475     // Don't follow unwind edges of invokes.
476     if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB->getTerminator())) {
477       Worklist.insert(II->getNormalDest());
478       continue;
479     }
480
481     // Otherwise, follow all successors.
482     Worklist.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
483   }
484 }
485
486 // Attempt to find an instruction where a block can be split before
487 // a call to llvm.eh.begincatch and its operands.  If the block
488 // begins with the begincatch call or one of its adjacent operands
489 // the block will not be split.
490 static Instruction *findBeginCatchSplitPoint(BasicBlock *BB,
491                                              IntrinsicInst *II) {
492   // If the begincatch call is already the first instruction in the block,
493   // don't split.
494   Instruction *FirstNonPHI = BB->getFirstNonPHI();
495   if (II == FirstNonPHI)
496     return nullptr;
497
498   // If either operand is in the same basic block as the instruction and
499   // isn't used by another instruction before the begincatch call, include it
500   // in the split block.
501   auto *Op0 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(0));
502   auto *Op1 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(1));
503
504   Instruction *I = II->getPrevNode();
505   Instruction *LastI = II;
506
507   while (I == Op0 || I == Op1) {
508     // If the block begins with one of the operands and there are no other
509     // instructions between the operand and the begincatch call, don't split.
510     if (I == FirstNonPHI)
511       return nullptr;
512
513     LastI = I;
514     I = I->getPrevNode();
515   }
516
517   // If there is at least one instruction in the block before the begincatch
518   // call and its operands, split the block at either the begincatch or
519   // its operand.
520   return LastI;
521 }
522
523 /// Find all points where exceptional control rejoins normal control flow via
524 /// llvm.eh.endcatch. Add them to the normal bb reachability worklist.
525 void WinEHPrepare::findCXXEHReturnPoints(
526     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
527   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
528     BasicBlock *BB = BBI;
529     for (Instruction &I : *BB) {
530       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>())) {
531         Instruction *SplitPt =
532             findBeginCatchSplitPoint(BB, cast<IntrinsicInst>(&I));
533         if (SplitPt) {
534           // Split the block before the llvm.eh.begincatch call to allow
535           // cleanup and catch code to be distinguished later.
536           // Do not update BBI because we still need to process the
537           // portion of the block that we are splitting off.
538           SplitBlock(BB, SplitPt, DT);
539           break;
540         }
541       }
542       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
543         // Split the block after the call to llvm.eh.endcatch if there is
544         // anything other than an unconditional branch, or if the successor
545         // starts with a phi.
546         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(I.getNextNode());
547         if (!Br || !Br->isUnconditional() ||
548             isa<PHINode>(Br->getSuccessor(0)->begin())) {
549           DEBUG(dbgs() << "splitting block " << BB->getName()
550                        << " with llvm.eh.endcatch\n");
551           BBI = SplitBlock(BB, I.getNextNode(), DT);
552         }
553         // The next BB is normal control flow.
554         EHReturnBlocks.insert(BB->getTerminator()->getSuccessor(0));
555         break;
556       }
557     }
558   }
559 }
560
561 static bool isCatchAllLandingPad(const BasicBlock *BB) {
562   const LandingPadInst *LP = BB->getLandingPadInst();
563   if (!LP)
564     return false;
565   unsigned N = LP->getNumClauses();
566   return (N > 0 && LP->isCatch(N - 1) &&
567           isa<ConstantPointerNull>(LP->getClause(N - 1)));
568 }
569
570 /// Find all points where exceptions control rejoins normal control flow via
571 /// selector dispatch.
572 void WinEHPrepare::findSEHEHReturnPoints(
573     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
574   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
575     BasicBlock *BB = BBI;
576     // If the landingpad is a catch-all, treat the whole lpad as if it is
577     // reachable from normal control flow.
578     // FIXME: This is imprecise. We need a better way of identifying where a
579     // catch-all starts and cleanups stop. As far as LLVM is concerned, there
580     // is no difference.
581     if (isCatchAllLandingPad(BB)) {
582       EHReturnBlocks.insert(BB);
583       continue;
584     }
585
586     BasicBlock *CatchHandler;
587     BasicBlock *NextBB;
588     Constant *Selector;
589     if (isSelectorDispatch(BB, CatchHandler, Selector, NextBB)) {
590       // Split the edge if there are multiple predecessors. This creates a place
591       // where we can insert EH recovery code.
592       if (!CatchHandler->getSinglePredecessor()) {
593         DEBUG(dbgs() << "splitting EH return edge from " << BB->getName()
594                      << " to " << CatchHandler->getName() << '\n');
595         BBI = CatchHandler = SplitCriticalEdge(
596             BB, std::find(succ_begin(BB), succ_end(BB), CatchHandler));
597       }
598       EHReturnBlocks.insert(CatchHandler);
599     }
600   }
601 }
602
603 void WinEHPrepare::identifyEHBlocks(Function &F, 
604                                     SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
605   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
606                << F.getName() << '\n');
607
608   // Build a set of all non-exceptional blocks and exceptional blocks.
609   // - Non-exceptional blocks are blocks reachable from the entry block while
610   //   not following invoke unwind edges.
611   // - Exceptional blocks are blocks reachable from landingpads. Analysis does
612   //   not follow llvm.eh.endcatch blocks, which mark a transition from
613   //   exceptional to normal control.
614
615   if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
616     findCXXEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
617   else
618     findSEHEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
619
620   DEBUG({
621     dbgs() << "identified the following blocks as EH return points:\n";
622     for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
623       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
624   });
625
626 // Join points should not have phis at this point, unless they are a
627 // landingpad, in which case we will demote their phis later.
628 #ifndef NDEBUG
629   for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
630     assert((BB->isLandingPad() || !isa<PHINode>(BB->begin())) &&
631            "non-lpad EH return block has phi");
632 #endif
633
634   // Normal blocks are the blocks reachable from the entry block and all EH
635   // return points.
636   SetVector<BasicBlock *> Worklist;
637   Worklist = EHReturnBlocks;
638   Worklist.insert(&F.getEntryBlock());
639   findReachableBlocks(NormalBlocks, Worklist, nullptr);
640   DEBUG({
641     dbgs() << "marked the following blocks as normal:\n";
642     for (BasicBlock *BB : NormalBlocks)
643       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
644   });
645
646   // Exceptional blocks are the blocks reachable from landingpads that don't
647   // cross EH return points.
648   Worklist.clear();
649   for (auto *LPI : LPads)
650     Worklist.insert(LPI->getParent());
651   findReachableBlocks(EHBlocks, Worklist, &EHReturnBlocks);
652   DEBUG({
653     dbgs() << "marked the following blocks as exceptional:\n";
654     for (BasicBlock *BB : EHBlocks)
655       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
656   });
657
658 }
659
660 /// Ensure that all values live into and out of exception handlers are stored
661 /// in memory.
662 /// FIXME: This falls down when values are defined in one handler and live into
663 /// another handler. For example, a cleanup defines a value used only by a
664 /// catch handler.
665 void WinEHPrepare::demoteValuesLiveAcrossHandlers(
666     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
667   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
668                << F.getName() << '\n');
669
670   // identifyEHBlocks() should have been called before this function.
671   assert(!NormalBlocks.empty());
672
673   // Try to avoid demoting EH pointer and selector values. They get in the way
674   // of our pattern matching.
675   SmallPtrSet<Instruction *, 10> EHVals;
676   for (BasicBlock &BB : F) {
677     LandingPadInst *LP = BB.getLandingPadInst();
678     if (!LP)
679       continue;
680     EHVals.insert(LP);
681     for (User *U : LP->users()) {
682       auto *EI = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
683       if (!EI)
684         continue;
685       EHVals.insert(EI);
686       for (User *U2 : EI->users()) {
687         if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(U2))
688           EHVals.insert(PN);
689       }
690     }
691   }
692
693   SetVector<Argument *> ArgsToDemote;
694   SetVector<Instruction *> InstrsToDemote;
695   for (BasicBlock &BB : F) {
696     bool IsNormalBB = NormalBlocks.count(&BB);
697     bool IsEHBB = EHBlocks.count(&BB);
698     if (!IsNormalBB && !IsEHBB)
699       continue; // Blocks that are neither normal nor EH are unreachable.
700     for (Instruction &I : BB) {
701       for (Value *Op : I.operands()) {
702         // Don't demote static allocas, constants, and labels.
703         if (isa<Constant>(Op) || isa<BasicBlock>(Op) || isa<InlineAsm>(Op))
704           continue;
705         auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Op);
706         if (AI && AI->isStaticAlloca())
707           continue;
708
709         if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Op)) {
710           if (IsEHBB) {
711             DEBUG(dbgs() << "Demoting argument " << *Arg
712                          << " used by EH instr: " << I << "\n");
713             ArgsToDemote.insert(Arg);
714           }
715           continue;
716         }
717
718         // Don't demote EH values.
719         auto *OpI = cast<Instruction>(Op);
720         if (EHVals.count(OpI))
721           continue;
722
723         BasicBlock *OpBB = OpI->getParent();
724         // If a value is produced and consumed in the same BB, we don't need to
725         // demote it.
726         if (OpBB == &BB)
727           continue;
728         bool IsOpNormalBB = NormalBlocks.count(OpBB);
729         bool IsOpEHBB = EHBlocks.count(OpBB);
730         if (IsNormalBB != IsOpNormalBB || IsEHBB != IsOpEHBB) {
731           DEBUG({
732             dbgs() << "Demoting instruction live in-out from EH:\n";
733             dbgs() << "Instr: " << *OpI << '\n';
734             dbgs() << "User: " << I << '\n';
735           });
736           InstrsToDemote.insert(OpI);
737         }
738       }
739     }
740   }
741
742   // Demote values live into and out of handlers.
743   // FIXME: This demotion is inefficient. We should insert spills at the point
744   // of definition, insert one reload in each handler that uses the value, and
745   // insert reloads in the BB used to rejoin normal control flow.
746   Instruction *AllocaInsertPt = F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt();
747   for (Instruction *I : InstrsToDemote)
748     DemoteRegToStack(*I, false, AllocaInsertPt);
749
750   // Demote arguments separately, and only for uses in EH blocks.
751   for (Argument *Arg : ArgsToDemote) {
752     auto *Slot = new AllocaInst(Arg->getType(), nullptr,
753                                 Arg->getName() + ".reg2mem", AllocaInsertPt);
754     SmallVector<User *, 4> Users(Arg->user_begin(), Arg->user_end());
755     for (User *U : Users) {
756       auto *I = dyn_cast<Instruction>(U);
757       if (I && EHBlocks.count(I->getParent())) {
758         auto *Reload = new LoadInst(Slot, Arg->getName() + ".reload", false, I);
759         U->replaceUsesOfWith(Arg, Reload);
760       }
761     }
762     new StoreInst(Arg, Slot, AllocaInsertPt);
763   }
764
765   // Demote landingpad phis, as the landingpad will be removed from the machine
766   // CFG.
767   for (LandingPadInst *LPI : LPads) {
768     BasicBlock *BB = LPI->getParent();
769     while (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
770       DemotePHIToStack(Phi, AllocaInsertPt);
771   }
772
773   DEBUG(dbgs() << "Demoted " << InstrsToDemote.size() << " instructions and "
774                << ArgsToDemote.size() << " arguments for WinEHPrepare\n\n");
775 }
776
777 bool WinEHPrepare::prepareExceptionHandlers(
778     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
779   // Don't run on functions that are already prepared.
780   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
781     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
782     for (Instruction &Inst : *LPadBB)
783       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
784         return false;
785   }
786
787   identifyEHBlocks(F, LPads);
788   demoteValuesLiveAcrossHandlers(F, LPads);
789
790   // These containers are used to re-map frame variables that are used in
791   // outlined catch and cleanup handlers.  They will be populated as the
792   // handlers are outlined.
793   FrameVarInfoMap FrameVarInfo;
794
795   bool HandlersOutlined = false;
796
797   Module *M = F.getParent();
798   LLVMContext &Context = M->getContext();
799
800   // Create a new function to receive the handler contents.
801   PointerType *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
802   Type *Int32Type = Type::getInt32Ty(Context);
803   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::eh_actions);
804
805   if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
806     // FIXME: Switch the ehptr type to i32 and then switch this.
807     SEHExceptionCodeSlot =
808         new AllocaInst(Int8PtrType, nullptr, "seh_exception_code",
809                        F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt());
810   }
811
812   // In order to handle the case where one outlined catch handler returns
813   // to a block within another outlined catch handler that would otherwise
814   // be unreachable, we need to outline the nested landing pad before we
815   // outline the landing pad which encloses it.
816   if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality))
817     std::sort(LPads.begin(), LPads.end(),
818               [this](LandingPadInst *const &L, LandingPadInst *const &R) {
819                 return DT->properlyDominates(R->getParent(), L->getParent());
820               });
821
822   // This container stores the llvm.eh.recover and IndirectBr instructions
823   // that make up the body of each landing pad after it has been outlined.
824   // We need to defer the population of the target list for the indirectbr
825   // until all landing pads have been outlined so that we can handle the
826   // case of blocks in the target that are reached only from nested
827   // landing pads.
828   SmallVector<std::pair<CallInst*, IndirectBrInst *>, 4> LPadImpls;
829
830   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
831     // Look for evidence that this landingpad has already been processed.
832     bool LPadHasActionList = false;
833     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
834     for (Instruction &Inst : *LPadBB) {
835       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>())) {
836         LPadHasActionList = true;
837         break;
838       }
839     }
840
841     // If we've already outlined the handlers for this landingpad,
842     // there's nothing more to do here.
843     if (LPadHasActionList)
844       continue;
845
846     // If either of the values in the aggregate returned by the landing pad is
847     // extracted and stored to memory, promote the stored value to a register.
848     promoteLandingPadValues(LPad);
849
850     LandingPadActions Actions;
851     mapLandingPadBlocks(LPad, Actions);
852
853     HandlersOutlined |= !Actions.actions().empty();
854     for (ActionHandler *Action : Actions) {
855       if (Action->hasBeenProcessed())
856         continue;
857       BasicBlock *StartBB = Action->getStartBlock();
858
859       // SEH doesn't do any outlining for catches. Instead, pass the handler
860       // basic block addr to llvm.eh.actions and list the block as a return
861       // target.
862       if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
863         if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
864           processSEHCatchHandler(CatchAction, StartBB);
865           continue;
866         }
867       }
868
869       outlineHandler(Action, &F, LPad, StartBB, FrameVarInfo);
870     }
871
872     // Split the block after the landingpad instruction so that it is just a
873     // call to llvm.eh.actions followed by indirectbr.
874     assert(!isa<PHINode>(LPadBB->begin()) && "lpad phi not removed");
875     SplitBlock(LPadBB, LPad->getNextNode(), DT);
876     // Erase the branch inserted by the split so we can insert indirectbr.
877     LPadBB->getTerminator()->eraseFromParent();
878
879     // Replace all extracted values with undef and ultimately replace the
880     // landingpad with undef.
881     SmallVector<Instruction *, 4> SEHCodeUses;
882     SmallVector<Instruction *, 4> EHUndefs;
883     for (User *U : LPad->users()) {
884       auto *E = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
885       if (!E)
886         continue;
887       assert(E->getNumIndices() == 1 &&
888              "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
889       unsigned Idx = *E->idx_begin();
890       assert((Idx == 0 || Idx == 1) && "unexpected index");
891       if (Idx == 0 && isAsynchronousEHPersonality(Personality))
892         SEHCodeUses.push_back(E);
893       else
894         EHUndefs.push_back(E);
895     }
896     for (Instruction *E : EHUndefs) {
897       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
898       E->eraseFromParent();
899     }
900     LPad->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LPad->getType()));
901
902     // Rewrite uses of the exception pointer to loads of an alloca.
903     while (!SEHCodeUses.empty()) {
904       Instruction *E = SEHCodeUses.pop_back_val();
905       SmallVector<Use *, 4> Uses;
906       for (Use &U : E->uses())
907         Uses.push_back(&U);
908       for (Use *U : Uses) {
909         auto *I = cast<Instruction>(U->getUser());
910         if (isa<ResumeInst>(I))
911           continue;
912         if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I))
913           SEHCodeUses.push_back(Phi);
914         else
915           U->set(new LoadInst(SEHExceptionCodeSlot, "sehcode", false, I));
916       }
917       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
918       E->eraseFromParent();
919     }
920
921     // Add a call to describe the actions for this landing pad.
922     std::vector<Value *> ActionArgs;
923     for (ActionHandler *Action : Actions) {
924       // Action codes from docs are: 0 cleanup, 1 catch.
925       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
926         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 1));
927         ActionArgs.push_back(CatchAction->getSelector());
928         // Find the frame escape index of the exception object alloca in the
929         // parent.
930         int FrameEscapeIdx = -1;
931         Value *EHObj = const_cast<Value *>(CatchAction->getExceptionVar());
932         if (EHObj && !isa<ConstantPointerNull>(EHObj)) {
933           auto I = FrameVarInfo.find(EHObj);
934           assert(I != FrameVarInfo.end() &&
935                  "failed to map llvm.eh.begincatch var");
936           FrameEscapeIdx = std::distance(FrameVarInfo.begin(), I);
937         }
938         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, FrameEscapeIdx));
939       } else {
940         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 0));
941       }
942       ActionArgs.push_back(Action->getHandlerBlockOrFunc());
943     }
944     CallInst *Recover =
945         CallInst::Create(ActionIntrin, ActionArgs, "recover", LPadBB);
946
947     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
948     for (ActionHandler *Action : Actions) {
949       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
950         const auto &CatchTargets = CatchAction->getReturnTargets();
951         ReturnTargets.insert(CatchTargets.begin(), CatchTargets.end());
952       }
953     }
954     IndirectBrInst *Branch =
955         IndirectBrInst::Create(Recover, ReturnTargets.size(), LPadBB);
956     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets)
957       Branch->addDestination(Target);
958
959     if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
960       // C++ EH must repopulate the targets later to handle the case of
961       // targets that are reached indirectly through nested landing pads.
962       LPadImpls.push_back(std::make_pair(Recover, Branch));
963     }
964
965   } // End for each landingpad
966
967   // If nothing got outlined, there is no more processing to be done.
968   if (!HandlersOutlined)
969     return false;
970
971   // Replace any nested landing pad stubs with the correct action handler.
972   // This must be done before we remove unreachable blocks because it
973   // cleans up references to outlined blocks that will be deleted.
974   for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP)
975     completeNestedLandingPad(&F, LPadPair.first, LPadPair.second, FrameVarInfo);
976   NestedLPtoOriginalLP.clear();
977
978   // Update the indirectbr instructions' target lists if necessary.
979   SetVector<BasicBlock*> CheckedTargets;
980   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
981   for (auto &LPadImplPair : LPadImpls) {
982     IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPadImplPair.first);
983     IndirectBrInst *Branch = LPadImplPair.second;
984
985     // Get a list of handlers called by 
986     parseEHActions(Recover, ActionList);
987
988     // Add an indirect branch listing possible successors of the catch handlers.
989     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
990     for (const auto &Action : ActionList) {
991       if (auto *CA = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
992         Function *Handler = cast<Function>(CA->getHandlerBlockOrFunc());
993         getPossibleReturnTargets(&F, Handler, ReturnTargets);
994       }
995     }
996     ActionList.clear();
997     // Clear any targets we already knew about.
998     for (unsigned int I = 0, E = Branch->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
999       BasicBlock *KnownTarget = Branch->getDestination(I);
1000       if (ReturnTargets.count(KnownTarget))
1001         ReturnTargets.remove(KnownTarget);
1002     }
1003     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets) {
1004       Branch->addDestination(Target);
1005       // The target may be a block that we excepted to get pruned.
1006       // If it is, it may contain a call to llvm.eh.endcatch.
1007       if (CheckedTargets.insert(Target)) {
1008         // Earlier preparations guarantee that all calls to llvm.eh.endcatch
1009         // will be followed by an unconditional branch.
1010         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(Target->getTerminator());
1011         if (Br && Br->isUnconditional() &&
1012             Br != Target->getFirstNonPHIOrDbgOrLifetime()) {
1013           Instruction *Prev = Br->getPrevNode();
1014           if (match(cast<Value>(Prev), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1015             Prev->eraseFromParent();
1016         }
1017       }
1018     }
1019   }
1020   LPadImpls.clear();
1021
1022   F.addFnAttr("wineh-parent", F.getName());
1023
1024   // Delete any blocks that were only used by handlers that were outlined above.
1025   removeUnreachableBlocks(F);
1026
1027   BasicBlock *Entry = &F.getEntryBlock();
1028   IRBuilder<> Builder(F.getParent()->getContext());
1029   Builder.SetInsertPoint(Entry->getFirstInsertionPt());
1030
1031   Function *FrameEscapeFn =
1032       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::localescape);
1033   Function *RecoverFrameFn =
1034       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::localrecover);
1035   SmallVector<Value *, 8> AllocasToEscape;
1036
1037   // Scan the entry block for an existing call to llvm.localescape. We need to
1038   // keep escaping those objects.
1039   for (Instruction &I : F.front()) {
1040     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I);
1041     if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::localescape) {
1042       auto Args = II->arg_operands();
1043       AllocasToEscape.append(Args.begin(), Args.end());
1044       II->eraseFromParent();
1045       break;
1046     }
1047   }
1048
1049   // Finally, replace all of the temporary allocas for frame variables used in
1050   // the outlined handlers with calls to llvm.localrecover.
1051   for (auto &VarInfoEntry : FrameVarInfo) {
1052     Value *ParentVal = VarInfoEntry.first;
1053     TinyPtrVector<AllocaInst *> &Allocas = VarInfoEntry.second;
1054     AllocaInst *ParentAlloca = cast<AllocaInst>(ParentVal);
1055
1056     // FIXME: We should try to sink unescaped allocas from the parent frame into
1057     // the child frame. If the alloca is escaped, we have to use the lifetime
1058     // markers to ensure that the alloca is only live within the child frame.
1059
1060     // Add this alloca to the list of things to escape.
1061     AllocasToEscape.push_back(ParentAlloca);
1062
1063     // Next replace all outlined allocas that are mapped to it.
1064     for (AllocaInst *TempAlloca : Allocas) {
1065       if (TempAlloca == getCatchObjectSentinel())
1066         continue; // Skip catch parameter sentinels.
1067       Function *HandlerFn = TempAlloca->getParent()->getParent();
1068       llvm::Value *FP = HandlerToParentFP[HandlerFn];
1069       assert(FP);
1070
1071       // FIXME: Sink this localrecover into the blocks where it is used.
1072       Builder.SetInsertPoint(TempAlloca);
1073       Builder.SetCurrentDebugLocation(TempAlloca->getDebugLoc());
1074       Value *RecoverArgs[] = {
1075           Builder.CreateBitCast(&F, Int8PtrType, ""), FP,
1076           llvm::ConstantInt::get(Int32Type, AllocasToEscape.size() - 1)};
1077       Instruction *RecoveredAlloca =
1078           Builder.CreateCall(RecoverFrameFn, RecoverArgs);
1079
1080       // Add a pointer bitcast if the alloca wasn't an i8.
1081       if (RecoveredAlloca->getType() != TempAlloca->getType()) {
1082         RecoveredAlloca->setName(Twine(TempAlloca->getName()) + ".i8");
1083         RecoveredAlloca = cast<Instruction>(
1084             Builder.CreateBitCast(RecoveredAlloca, TempAlloca->getType()));
1085       }
1086       TempAlloca->replaceAllUsesWith(RecoveredAlloca);
1087       TempAlloca->removeFromParent();
1088       RecoveredAlloca->takeName(TempAlloca);
1089       delete TempAlloca;
1090     }
1091   } // End for each FrameVarInfo entry.
1092
1093   // Insert 'call void (...)* @llvm.localescape(...)' at the end of the entry
1094   // block.
1095   Builder.SetInsertPoint(&F.getEntryBlock().back());
1096   Builder.CreateCall(FrameEscapeFn, AllocasToEscape);
1097
1098   if (SEHExceptionCodeSlot) {
1099     if (isAllocaPromotable(SEHExceptionCodeSlot)) {
1100       SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> UserBlocks;
1101       for (User *U : SEHExceptionCodeSlot->users()) {
1102         if (auto *Inst = dyn_cast<Instruction>(U))
1103           UserBlocks.insert(Inst->getParent());
1104       }
1105       PromoteMemToReg(SEHExceptionCodeSlot, *DT);
1106       // After the promotion, kill off dead instructions.
1107       for (BasicBlock *BB : UserBlocks)
1108         SimplifyInstructionsInBlock(BB, LibInfo);
1109     }
1110   }
1111
1112   // Clean up the handler action maps we created for this function
1113   DeleteContainerSeconds(CatchHandlerMap);
1114   CatchHandlerMap.clear();
1115   DeleteContainerSeconds(CleanupHandlerMap);
1116   CleanupHandlerMap.clear();
1117   HandlerToParentFP.clear();
1118   DT = nullptr;
1119   LibInfo = nullptr;
1120   SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
1121   EHBlocks.clear();
1122   NormalBlocks.clear();
1123   EHReturnBlocks.clear();
1124
1125   return HandlersOutlined;
1126 }
1127
1128 void WinEHPrepare::promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad) {
1129   // If the return values of the landing pad instruction are extracted and
1130   // stored to memory, we want to promote the store locations to reg values.
1131   SmallVector<AllocaInst *, 2> EHAllocas;
1132
1133   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1134   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1135   // results of those extracts are often passed to store instructions.
1136   // In unoptimized code the stored value will often be loaded and then stored
1137   // again.
1138   for (auto *U : LPad->users()) {
1139     ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1140     if (!Extract)
1141       continue;
1142
1143     for (auto *EU : Extract->users()) {
1144       if (auto *Store = dyn_cast<StoreInst>(EU)) {
1145         auto *AV = cast<AllocaInst>(Store->getPointerOperand());
1146         EHAllocas.push_back(AV);
1147       }
1148     }
1149   }
1150
1151   // We can't do this without a dominator tree.
1152   assert(DT);
1153
1154   if (!EHAllocas.empty()) {
1155     PromoteMemToReg(EHAllocas, *DT);
1156     EHAllocas.clear();
1157   }
1158
1159   // After promotion, some extracts may be trivially dead. Remove them.
1160   SmallVector<Value *, 4> Users(LPad->user_begin(), LPad->user_end());
1161   for (auto *U : Users)
1162     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(U);
1163 }
1164
1165 void WinEHPrepare::getPossibleReturnTargets(Function *ParentF,
1166                                             Function *HandlerF,
1167                                             SetVector<BasicBlock*> &Targets) {
1168   for (BasicBlock &BB : *HandlerF) {
1169     // If the handler contains landing pads, check for any
1170     // handlers that may return directly to a block in the
1171     // parent function.
1172     if (auto *LPI = BB.getLandingPadInst()) {
1173       IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
1174       SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1175       parseEHActions(Recover, ActionList);
1176       for (const auto &Action : ActionList) {
1177         if (auto *CH = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
1178           Function *NestedF = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
1179           getPossibleReturnTargets(ParentF, NestedF, Targets);
1180         }
1181       }
1182     }
1183
1184     auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(BB.getTerminator());
1185     if (!Ret)
1186       continue;
1187
1188     // Handler functions must always return a block address.
1189     BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1190
1191     // If this is the handler for a nested landing pad, the
1192     // return address may have been remapped to a block in the
1193     // parent handler.  We're not interested in those.
1194     if (BA->getFunction() != ParentF)
1195       continue;
1196
1197     Targets.insert(BA->getBasicBlock());
1198   }
1199 }
1200
1201 void WinEHPrepare::completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
1202                                             LandingPadInst *OutlinedLPad,
1203                                             const LandingPadInst *OriginalLPad,
1204                                             FrameVarInfoMap &FrameVarInfo) {
1205   // Get the nested block and erase the unreachable instruction that was
1206   // temporarily inserted as its terminator.
1207   LLVMContext &Context = ParentFn->getContext();
1208   BasicBlock *OutlinedBB = OutlinedLPad->getParent();
1209   // If the nested landing pad was outlined before the landing pad that enclosed
1210   // it, it will already be in outlined form.  In that case, we just need to see
1211   // if the returns and the enclosing branch instruction need to be updated.
1212   IndirectBrInst *Branch =
1213       dyn_cast<IndirectBrInst>(OutlinedBB->getTerminator());
1214   if (!Branch) {
1215     // If the landing pad wasn't in outlined form, it should be a stub with
1216     // an unreachable terminator.
1217     assert(isa<UnreachableInst>(OutlinedBB->getTerminator()));
1218     OutlinedBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1219     // That should leave OutlinedLPad as the last instruction in its block.
1220     assert(&OutlinedBB->back() == OutlinedLPad);
1221   }
1222
1223   // The original landing pad will have already had its action intrinsic
1224   // built by the outlining loop.  We need to clone that into the outlined
1225   // location.  It may also be necessary to add references to the exception
1226   // variables to the outlined handler in which this landing pad is nested
1227   // and remap return instructions in the nested handlers that should return
1228   // to an address in the outlined handler.
1229   Function *OutlinedHandlerFn = OutlinedBB->getParent();
1230   BasicBlock::const_iterator II = OriginalLPad;
1231   ++II;
1232   // The instruction after the landing pad should now be a call to eh.actions.
1233   const Instruction *Recover = II;
1234   const IntrinsicInst *EHActions = cast<IntrinsicInst>(Recover);
1235
1236   // Remap the return target in the nested handler.
1237   SmallVector<BlockAddress *, 4> ActionTargets;
1238   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1239   parseEHActions(EHActions, ActionList);
1240   for (const auto &Action : ActionList) {
1241     auto *Catch = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get());
1242     if (!Catch)
1243       continue;
1244     // The dyn_cast to function here selects C++ catch handlers and skips
1245     // SEH catch handlers.
1246     auto *Handler = dyn_cast<Function>(Catch->getHandlerBlockOrFunc());
1247     if (!Handler)
1248       continue;
1249     // Visit all the return instructions, looking for places that return
1250     // to a location within OutlinedHandlerFn.
1251     for (BasicBlock &NestedHandlerBB : *Handler) {
1252       auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(NestedHandlerBB.getTerminator());
1253       if (!Ret)
1254         continue;
1255
1256       // Handler functions must always return a block address.
1257       BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1258       // The original target will have been in the main parent function,
1259       // but if it is the address of a block that has been outlined, it
1260       // should be a block that was outlined into OutlinedHandlerFn.
1261       assert(BA->getFunction() == ParentFn);
1262
1263       // Ignore targets that aren't part of an outlined handler function.
1264       if (!LPadTargetBlocks.count(BA->getBasicBlock()))
1265         continue;
1266
1267       // If the return value is the address ofF a block that we
1268       // previously outlined into the parent handler function, replace
1269       // the return instruction and add the mapped target to the list
1270       // of possible return addresses.
1271       BasicBlock *MappedBB = LPadTargetBlocks[BA->getBasicBlock()];
1272       assert(MappedBB->getParent() == OutlinedHandlerFn);
1273       BlockAddress *NewBA = BlockAddress::get(OutlinedHandlerFn, MappedBB);
1274       Ret->eraseFromParent();
1275       ReturnInst::Create(Context, NewBA, &NestedHandlerBB);
1276       ActionTargets.push_back(NewBA);
1277     }
1278   }
1279   ActionList.clear();
1280
1281   if (Branch) {
1282     // If the landing pad was already in outlined form, just update its targets.
1283     for (unsigned int I = Branch->getNumDestinations(); I > 0; --I)
1284       Branch->removeDestination(I);
1285     // Add the previously collected action targets.
1286     for (auto *Target : ActionTargets)
1287       Branch->addDestination(Target->getBasicBlock());
1288   } else {
1289     // If the landing pad was previously stubbed out, fill in its outlined form.
1290     IntrinsicInst *NewEHActions = cast<IntrinsicInst>(EHActions->clone());
1291     OutlinedBB->getInstList().push_back(NewEHActions);
1292
1293     // Insert an indirect branch into the outlined landing pad BB.
1294     IndirectBrInst *IBr = IndirectBrInst::Create(NewEHActions, 0, OutlinedBB);
1295     // Add the previously collected action targets.
1296     for (auto *Target : ActionTargets)
1297       IBr->addDestination(Target->getBasicBlock());
1298   }
1299 }
1300
1301 // This function examines a block to determine whether the block ends with a
1302 // conditional branch to a catch handler based on a selector comparison.
1303 // This function is used both by the WinEHPrepare::findSelectorComparison() and
1304 // WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor().
1305 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
1306                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB) {
1307   ICmpInst::Predicate Pred;
1308   BasicBlock *TBB, *FBB;
1309   Value *LHS, *RHS;
1310
1311   if (!match(BB->getTerminator(),
1312              m_Br(m_ICmp(Pred, m_Value(LHS), m_Value(RHS)), TBB, FBB)))
1313     return false;
1314
1315   if (!match(LHS,
1316              m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))) &&
1317       !match(RHS, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))))
1318     return false;
1319
1320   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ) {
1321     CatchHandler = TBB;
1322     NextBB = FBB;
1323     return true;
1324   }
1325
1326   if (Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
1327     CatchHandler = FBB;
1328     NextBB = TBB;
1329     return true;
1330   }
1331
1332   return false;
1333 }
1334
1335 static bool isCatchBlock(BasicBlock *BB) {
1336   for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1337        II != IE; ++II) {
1338     if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1339       return true;
1340   }
1341   return false;
1342 }
1343
1344 static BasicBlock *createStubLandingPad(Function *Handler) {
1345   // FIXME: Finish this!
1346   LLVMContext &Context = Handler->getContext();
1347   BasicBlock *StubBB = BasicBlock::Create(Context, "stub");
1348   Handler->getBasicBlockList().push_back(StubBB);
1349   IRBuilder<> Builder(StubBB);
1350   LandingPadInst *LPad = Builder.CreateLandingPad(
1351       llvm::StructType::get(Type::getInt8PtrTy(Context),
1352                             Type::getInt32Ty(Context), nullptr),
1353       0);
1354   // Insert a call to llvm.eh.actions so that we don't try to outline this lpad.
1355   Function *ActionIntrin =
1356       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::eh_actions);
1357   Builder.CreateCall(ActionIntrin, {}, "recover");
1358   LPad->setCleanup(true);
1359   Builder.CreateUnreachable();
1360   return StubBB;
1361 }
1362
1363 // Cycles through the blocks in an outlined handler function looking for an
1364 // invoke instruction and inserts an invoke of llvm.donothing with an empty
1365 // landing pad if none is found.  The code that generates the .xdata tables for
1366 // the handler needs at least one landing pad to identify the parent function's
1367 // personality.
1368 void WinEHPrepare::addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler) {
1369   ReturnInst *Ret = nullptr;
1370   UnreachableInst *Unreached = nullptr;
1371   for (BasicBlock &BB : *Handler) {
1372     TerminatorInst *Terminator = BB.getTerminator();
1373     // If we find an invoke, there is nothing to be done.
1374     auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(Terminator);
1375     if (II)
1376       return;
1377     // If we've already recorded a return instruction, keep looking for invokes.
1378     if (!Ret)
1379       Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Terminator);
1380     // If we haven't recorded an unreachable instruction, try this terminator.
1381     if (!Unreached)
1382       Unreached = dyn_cast<UnreachableInst>(Terminator);
1383   }
1384
1385   // If we got this far, the handler contains no invokes.  We should have seen
1386   // at least one return or unreachable instruction.  We'll insert an invoke of
1387   // llvm.donothing ahead of that instruction.
1388   assert(Ret || Unreached);
1389   TerminatorInst *Term;
1390   if (Ret)
1391     Term = Ret;
1392   else
1393     Term = Unreached;
1394   BasicBlock *OldRetBB = Term->getParent();
1395   BasicBlock *NewRetBB = SplitBlock(OldRetBB, Term, DT);
1396   // SplitBlock adds an unconditional branch instruction at the end of the
1397   // parent block.  We want to replace that with an invoke call, so we can
1398   // erase it now.
1399   OldRetBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1400   BasicBlock *StubLandingPad = createStubLandingPad(Handler);
1401   Function *F =
1402       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::donothing);
1403   InvokeInst::Create(F, NewRetBB, StubLandingPad, None, "", OldRetBB);
1404 }
1405
1406 // FIXME: Consider sinking this into lib/Target/X86 somehow. TargetLowering
1407 // usually doesn't build LLVM IR, so that's probably the wrong place.
1408 Function *WinEHPrepare::createHandlerFunc(Function *ParentFn, Type *RetTy,
1409                                           const Twine &Name, Module *M,
1410                                           Value *&ParentFP) {
1411   // x64 uses a two-argument prototype where the parent FP is the second
1412   // argument. x86 uses no arguments, just the incoming EBP value.
1413   LLVMContext &Context = M->getContext();
1414   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1415   FunctionType *FnType;
1416   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1417     Type *ArgTys[2] = {Int8PtrType, Int8PtrType};
1418     FnType = FunctionType::get(RetTy, ArgTys, false);
1419   } else {
1420     FnType = FunctionType::get(RetTy, None, false);
1421   }
1422
1423   Function *Handler =
1424       Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage, Name, M);
1425   BasicBlock *Entry = BasicBlock::Create(Context, "entry");
1426   Handler->getBasicBlockList().push_front(Entry);
1427   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1428     ParentFP = &(Handler->getArgumentList().back());
1429   } else {
1430     assert(M);
1431     Function *FrameAddressFn =
1432         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::frameaddress);
1433     Function *RecoverFPFn =
1434         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::x86_seh_recoverfp);
1435     IRBuilder<> Builder(&Handler->getEntryBlock());
1436     Value *EBP =
1437         Builder.CreateCall(FrameAddressFn, {Builder.getInt32(1)}, "ebp");
1438     Value *ParentI8Fn = Builder.CreateBitCast(ParentFn, Int8PtrType);
1439     ParentFP = Builder.CreateCall(RecoverFPFn, {ParentI8Fn, EBP});
1440   }
1441   return Handler;
1442 }
1443
1444 bool WinEHPrepare::outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
1445                                   LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
1446                                   FrameVarInfoMap &VarInfo) {
1447   Module *M = SrcFn->getParent();
1448   LLVMContext &Context = M->getContext();
1449   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1450
1451   // Create a new function to receive the handler contents.
1452   Value *ParentFP;
1453   Function *Handler;
1454   if (Action->getType() == Catch) {
1455     Handler = createHandlerFunc(SrcFn, Int8PtrType, SrcFn->getName() + ".catch", M,
1456                                 ParentFP);
1457   } else {
1458     Handler = createHandlerFunc(SrcFn, Type::getVoidTy(Context),
1459                                 SrcFn->getName() + ".cleanup", M, ParentFP);
1460   }
1461   Handler->setPersonalityFn(SrcFn->getPersonalityFn());
1462   HandlerToParentFP[Handler] = ParentFP;
1463   Handler->addFnAttr("wineh-parent", SrcFn->getName());
1464   BasicBlock *Entry = &Handler->getEntryBlock();
1465
1466   // Generate a standard prolog to setup the frame recovery structure.
1467   IRBuilder<> Builder(Context);
1468   Builder.SetInsertPoint(Entry);
1469   Builder.SetCurrentDebugLocation(LPad->getDebugLoc());
1470
1471   std::unique_ptr<WinEHCloningDirectorBase> Director;
1472
1473   ValueToValueMapTy VMap;
1474
1475   LandingPadMap &LPadMap = LPadMaps[LPad];
1476   if (!LPadMap.isInitialized())
1477     LPadMap.mapLandingPad(LPad);
1478   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1479     Constant *Sel = CatchAction->getSelector();
1480     Director.reset(new WinEHCatchDirector(Handler, ParentFP, Sel, VarInfo,
1481                                           LPadMap, NestedLPtoOriginalLP, DT,
1482                                           EHBlocks));
1483     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1484                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1));
1485   } else {
1486     Director.reset(
1487         new WinEHCleanupDirector(Handler, ParentFP, VarInfo, LPadMap));
1488     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1489                           UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context)));
1490   }
1491
1492   SmallVector<ReturnInst *, 8> Returns;
1493   ClonedCodeInfo OutlinedFunctionInfo;
1494
1495   // If the start block contains PHI nodes, we need to map them.
1496   BasicBlock::iterator II = StartBB->begin();
1497   while (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(II)) {
1498     bool Mapped = false;
1499     // Look for PHI values that we have already mapped (such as the selector).
1500     for (Value *Val : PN->incoming_values()) {
1501       if (VMap.count(Val)) {
1502         VMap[PN] = VMap[Val];
1503         Mapped = true;
1504       }
1505     }
1506     // If we didn't find a match for this value, map it as an undef.
1507     if (!Mapped) {
1508       VMap[PN] = UndefValue::get(PN->getType());
1509     }
1510     ++II;
1511   }
1512
1513   // The landing pad value may be used by PHI nodes.  It will ultimately be
1514   // eliminated, but we need it in the map for intermediate handling.
1515   VMap[LPad] = UndefValue::get(LPad->getType());
1516
1517   // Skip over PHIs and, if applicable, landingpad instructions.
1518   II = StartBB->getFirstInsertionPt();
1519
1520   CloneAndPruneIntoFromInst(Handler, SrcFn, II, VMap,
1521                             /*ModuleLevelChanges=*/false, Returns, "",
1522                             &OutlinedFunctionInfo, Director.get());
1523
1524   // Move all the instructions in the cloned "entry" block into our entry block.
1525   // Depending on how the parent function was laid out, the block that will
1526   // correspond to the outlined entry block may not be the first block in the
1527   // list.  We can recognize it, however, as the cloned block which has no
1528   // predecessors.  Any other block wouldn't have been cloned if it didn't
1529   // have a predecessor which was also cloned.
1530   Function::iterator ClonedIt = std::next(Function::iterator(Entry));
1531   while (!pred_empty(ClonedIt))
1532     ++ClonedIt;
1533   BasicBlock *ClonedEntryBB = ClonedIt;
1534   assert(ClonedEntryBB);
1535   Entry->getInstList().splice(Entry->end(), ClonedEntryBB->getInstList());
1536   ClonedEntryBB->eraseFromParent();
1537
1538   // Make sure we can identify the handler's personality later.
1539   addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Handler);
1540
1541   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1542     WinEHCatchDirector *CatchDirector =
1543         reinterpret_cast<WinEHCatchDirector *>(Director.get());
1544     CatchAction->setExceptionVar(CatchDirector->getExceptionVar());
1545     CatchAction->setReturnTargets(CatchDirector->getReturnTargets());
1546
1547     // Look for blocks that are not part of the landing pad that we just
1548     // outlined but terminate with a call to llvm.eh.endcatch and a
1549     // branch to a block that is in the handler we just outlined.
1550     // These blocks will be part of a nested landing pad that intends to
1551     // return to an address in this handler.  This case is best handled
1552     // after both landing pads have been outlined, so for now we'll just
1553     // save the association of the blocks in LPadTargetBlocks.  The
1554     // return instructions which are created from these branches will be
1555     // replaced after all landing pads have been outlined.
1556     for (const auto MapEntry : VMap) {
1557       // VMap maps all values and blocks that were just cloned, but dead
1558       // blocks which were pruned will map to nullptr.
1559       if (!isa<BasicBlock>(MapEntry.first) || MapEntry.second == nullptr)
1560         continue;
1561       const BasicBlock *MappedBB = cast<BasicBlock>(MapEntry.first);
1562       for (auto *Pred : predecessors(const_cast<BasicBlock *>(MappedBB))) {
1563         auto *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
1564         if (!Branch || !Branch->isUnconditional() || Pred->size() <= 1)
1565           continue;
1566         BasicBlock::iterator II = const_cast<BranchInst *>(Branch);
1567         --II;
1568         if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
1569           // This would indicate that a nested landing pad wants to return
1570           // to a block that is outlined into two different handlers.
1571           assert(!LPadTargetBlocks.count(MappedBB));
1572           LPadTargetBlocks[MappedBB] = cast<BasicBlock>(MapEntry.second);
1573         }
1574       }
1575     }
1576   } // End if (CatchAction)
1577
1578   Action->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
1579
1580   return true;
1581 }
1582
1583 /// This BB must end in a selector dispatch. All we need to do is pass the
1584 /// handler block to llvm.eh.actions and list it as a possible indirectbr
1585 /// target.
1586 void WinEHPrepare::processSEHCatchHandler(CatchHandler *CatchAction,
1587                                           BasicBlock *StartBB) {
1588   BasicBlock *HandlerBB;
1589   BasicBlock *NextBB;
1590   Constant *Selector;
1591   bool Res = isSelectorDispatch(StartBB, HandlerBB, Selector, NextBB);
1592   if (Res) {
1593     // If this was EH dispatch, this must be a conditional branch to the handler
1594     // block.
1595     // FIXME: Handle instructions in the dispatch block. Currently we drop them,
1596     // leading to crashes if some optimization hoists stuff here.
1597     assert(CatchAction->getSelector() && HandlerBB &&
1598            "expected catch EH dispatch");
1599   } else {
1600     // This must be a catch-all. Split the block after the landingpad.
1601     assert(CatchAction->getSelector()->isNullValue() && "expected catch-all");
1602     HandlerBB = SplitBlock(StartBB, StartBB->getFirstInsertionPt(), DT);
1603   }
1604   IRBuilder<> Builder(HandlerBB->getFirstInsertionPt());
1605   Function *EHCodeFn = Intrinsic::getDeclaration(
1606       StartBB->getParent()->getParent(), Intrinsic::eh_exceptioncode);
1607   Value *Code = Builder.CreateCall(EHCodeFn, {}, "sehcode");
1608   Code = Builder.CreateIntToPtr(Code, SEHExceptionCodeSlot->getAllocatedType());
1609   Builder.CreateStore(Code, SEHExceptionCodeSlot);
1610   CatchAction->setHandlerBlockOrFunc(BlockAddress::get(HandlerBB));
1611   TinyPtrVector<BasicBlock *> Targets(HandlerBB);
1612   CatchAction->setReturnTargets(Targets);
1613 }
1614
1615 void LandingPadMap::mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad) {
1616   // Each instance of this class should only ever be used to map a single
1617   // landing pad.
1618   assert(OriginLPad == nullptr || OriginLPad == LPad);
1619
1620   // If the landing pad has already been mapped, there's nothing more to do.
1621   if (OriginLPad == LPad)
1622     return;
1623
1624   OriginLPad = LPad;
1625
1626   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1627   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1628   // results of those extracts will have been promoted to reg values before
1629   // this routine is called.
1630   for (auto *U : LPad->users()) {
1631     const ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1632     if (!Extract)
1633       continue;
1634     assert(Extract->getNumIndices() == 1 &&
1635            "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
1636     unsigned int Idx = *(Extract->idx_begin());
1637     assert((Idx == 0 || Idx == 1) &&
1638            "Unexpected operation: extracting an unknown landing pad element");
1639     if (Idx == 0) {
1640       ExtractedEHPtrs.push_back(Extract);
1641     } else if (Idx == 1) {
1642       ExtractedSelectors.push_back(Extract);
1643     }
1644   }
1645 }
1646
1647 bool LandingPadMap::isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const {
1648   return BB->getLandingPadInst() == OriginLPad;
1649 }
1650
1651 bool LandingPadMap::isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const {
1652   if (Inst == OriginLPad)
1653     return true;
1654   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs) {
1655     if (Inst == Extract)
1656       return true;
1657   }
1658   for (auto *Extract : ExtractedSelectors) {
1659     if (Inst == Extract)
1660       return true;
1661   }
1662   return false;
1663 }
1664
1665 void LandingPadMap::remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
1666                                   Value *SelectorValue) const {
1667   // Remap all landing pad extract instructions to the specified values.
1668   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs)
1669     VMap[Extract] = EHPtrValue;
1670   for (auto *Extract : ExtractedSelectors)
1671     VMap[Extract] = SelectorValue;
1672 }
1673
1674 static bool isLocalAddressCall(const Value *V) {
1675   return match(const_cast<Value *>(V), m_Intrinsic<Intrinsic::localaddress>());
1676 }
1677
1678 CloningDirector::CloningAction WinEHCloningDirectorBase::handleInstruction(
1679     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1680   // If this is one of the boilerplate landing pad instructions, skip it.
1681   // The instruction will have already been remapped in VMap.
1682   if (LPadMap.isLandingPadSpecificInst(Inst))
1683     return CloningDirector::SkipInstruction;
1684
1685   // Nested landing pads that have not already been outlined will be cloned as
1686   // stubs, with just the landingpad instruction and an unreachable instruction.
1687   // When all landingpads have been outlined, we'll replace this with the
1688   // llvm.eh.actions call and indirect branch created when the landing pad was
1689   // outlined.
1690   if (auto *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(Inst)) {
1691     return handleLandingPad(VMap, LPad, NewBB);
1692   }
1693
1694   // Nested landing pads that have already been outlined will be cloned in their
1695   // outlined form, but we need to intercept the ibr instruction to filter out
1696   // targets that do not return to the handler we are outlining.
1697   if (auto *IBr = dyn_cast<IndirectBrInst>(Inst)) {
1698     return handleIndirectBr(VMap, IBr, NewBB);
1699   }
1700
1701   if (auto *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst))
1702     return handleInvoke(VMap, Invoke, NewBB);
1703
1704   if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Inst))
1705     return handleResume(VMap, Resume, NewBB);
1706
1707   if (auto *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(Inst))
1708     return handleCompare(VMap, Cmp, NewBB);
1709
1710   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1711     return handleBeginCatch(VMap, Inst, NewBB);
1712   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1713     return handleEndCatch(VMap, Inst, NewBB);
1714   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1715     return handleTypeIdFor(VMap, Inst, NewBB);
1716
1717   // When outlining llvm.localaddress(), remap that to the second argument,
1718   // which is the FP of the parent.
1719   if (isLocalAddressCall(Inst)) {
1720     VMap[Inst] = ParentFP;
1721     return CloningDirector::SkipInstruction;
1722   }
1723
1724   // Continue with the default cloning behavior.
1725   return CloningDirector::CloneInstruction;
1726 }
1727
1728 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleLandingPad(
1729     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1730   // If the instruction after the landing pad is a call to llvm.eh.actions
1731   // the landing pad has already been outlined.  In this case, we should
1732   // clone it because it may return to a block in the handler we are
1733   // outlining now that would otherwise be unreachable.  The landing pads
1734   // are sorted before outlining begins to enable this case to work
1735   // properly.
1736   const Instruction *NextI = LPad->getNextNode();
1737   if (match(NextI, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
1738     return CloningDirector::CloneInstruction;
1739
1740   // If the landing pad hasn't been outlined yet, the landing pad we are
1741   // outlining now does not dominate it and so it cannot return to a block
1742   // in this handler.  In that case, we can just insert a stub landing
1743   // pad now and patch it up later.
1744   Instruction *NewInst = LPad->clone();
1745   if (LPad->hasName())
1746     NewInst->setName(LPad->getName());
1747   // Save this correlation for later processing.
1748   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(NewInst)] = LPad;
1749   VMap[LPad] = NewInst;
1750   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1751   InstList.push_back(NewInst);
1752   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1753   return CloningDirector::StopCloningBB;
1754 }
1755
1756 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleBeginCatch(
1757     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1758   // The argument to the call is some form of the first element of the
1759   // landingpad aggregate value, but that doesn't matter.  It isn't used
1760   // here.
1761   // The second argument is an outparameter where the exception object will be
1762   // stored. Typically the exception object is a scalar, but it can be an
1763   // aggregate when catching by value.
1764   // FIXME: Leave something behind to indicate where the exception object lives
1765   // for this handler. Should it be part of llvm.eh.actions?
1766   assert(ExceptionObjectVar == nullptr && "Multiple calls to "
1767                                           "llvm.eh.begincatch found while "
1768                                           "outlining catch handler.");
1769   ExceptionObjectVar = Inst->getOperand(1)->stripPointerCasts();
1770   if (isa<ConstantPointerNull>(ExceptionObjectVar))
1771     return CloningDirector::SkipInstruction;
1772   assert(cast<AllocaInst>(ExceptionObjectVar)->isStaticAlloca() &&
1773          "catch parameter is not static alloca");
1774   Materializer.escapeCatchObject(ExceptionObjectVar);
1775   return CloningDirector::SkipInstruction;
1776 }
1777
1778 CloningDirector::CloningAction
1779 WinEHCatchDirector::handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
1780                                    const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1781   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1782   // It might be interesting to track whether or not we are inside a catch
1783   // function, but that might make the algorithm more brittle than it needs
1784   // to be.
1785
1786   // The end catch call can occur in one of two places: either in a
1787   // landingpad block that is part of the catch handlers exception mechanism,
1788   // or at the end of the catch block.  However, a catch-all handler may call
1789   // end catch from the original landing pad.  If the call occurs in a nested
1790   // landing pad block, we must skip it and continue so that the landing pad
1791   // gets cloned.
1792   auto *ParentBB = IntrinCall->getParent();
1793   if (ParentBB->isLandingPad() && !LPadMap.isOriginLandingPadBlock(ParentBB))
1794     return CloningDirector::SkipInstruction;
1795
1796   // If an end catch occurs anywhere else we want to terminate the handler
1797   // with a return to the code that follows the endcatch call.  If the
1798   // next instruction is not an unconditional branch, we need to split the
1799   // block to provide a clear target for the return instruction.
1800   BasicBlock *ContinueBB;
1801   auto Next = std::next(BasicBlock::const_iterator(IntrinCall));
1802   const BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Next);
1803   if (!Branch || !Branch->isUnconditional()) {
1804     // We're interrupting the cloning process at this location, so the
1805     // const_cast we're doing here will not cause a problem.
1806     ContinueBB = SplitBlock(const_cast<BasicBlock *>(ParentBB),
1807                             const_cast<Instruction *>(cast<Instruction>(Next)));
1808   } else {
1809     ContinueBB = Branch->getSuccessor(0);
1810   }
1811
1812   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), BlockAddress::get(ContinueBB), NewBB);
1813   ReturnTargets.push_back(ContinueBB);
1814
1815   // We just added a terminator to the cloned block.
1816   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1817   // the branch instruction will be skipped.
1818   return CloningDirector::StopCloningBB;
1819 }
1820
1821 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleTypeIdFor(
1822     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1823   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1824   Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1825   // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1826   // on the filter function we intend to match.
1827   if (Selector == CurrentSelector)
1828     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1829   else
1830     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1831   // Tell the caller not to clone this instruction.
1832   return CloningDirector::SkipInstruction;
1833 }
1834
1835 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleIndirectBr(
1836     ValueToValueMapTy &VMap,
1837     const IndirectBrInst *IBr,
1838     BasicBlock *NewBB) {
1839   // If this indirect branch is not part of a landing pad block, just clone it.
1840   const BasicBlock *ParentBB = IBr->getParent();
1841   if (!ParentBB->isLandingPad())
1842     return CloningDirector::CloneInstruction;
1843
1844   // If it is part of a landing pad, we want to filter out target blocks
1845   // that are not part of the handler we are outlining.
1846   const LandingPadInst *LPad = ParentBB->getLandingPadInst();
1847
1848   // Save this correlation for later processing.
1849   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(VMap[LPad])] = LPad;
1850
1851   // We should only get here for landing pads that have already been outlined.
1852   assert(match(LPad->getNextNode(), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()));
1853
1854   // Copy the indirectbr, but only include targets that were previously
1855   // identified as EH blocks and are dominated by the nested landing pad.
1856   SetVector<const BasicBlock *> ReturnTargets;
1857   for (int I = 0, E = IBr->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
1858     auto *TargetBB = IBr->getDestination(I);
1859     if (EHBlocks.count(const_cast<BasicBlock*>(TargetBB)) &&
1860         DT->dominates(ParentBB, TargetBB)) {
1861       DEBUG(dbgs() << "  Adding destination " << TargetBB->getName() << "\n");
1862       ReturnTargets.insert(TargetBB);
1863     }
1864   }
1865   IndirectBrInst *NewBranch = 
1866         IndirectBrInst::Create(const_cast<Value *>(IBr->getAddress()),
1867                                ReturnTargets.size(), NewBB);
1868   for (auto *Target : ReturnTargets)
1869     NewBranch->addDestination(const_cast<BasicBlock*>(Target));
1870
1871   // The operands and targets of the branch instruction are remapped later
1872   // because it is a terminator.  Tell the cloning code to clone the
1873   // blocks we just added to the target list.
1874   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1875 }
1876
1877 CloningDirector::CloningAction
1878 WinEHCatchDirector::handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
1879                                  const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1880   return CloningDirector::CloneInstruction;
1881 }
1882
1883 CloningDirector::CloningAction
1884 WinEHCatchDirector::handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
1885                                  const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1886   // Resume instructions shouldn't be reachable from catch handlers.
1887   // We still need to handle it, but it will be pruned.
1888   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1889   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1890   return CloningDirector::StopCloningBB;
1891 }
1892
1893 CloningDirector::CloningAction
1894 WinEHCatchDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1895                                   const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1896   const IntrinsicInst *IntrinCall = nullptr;
1897   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1898     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(0));
1899   } else if (match(Compare->getOperand(1),
1900                    m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1901     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(1));
1902   }
1903   if (IntrinCall) {
1904     Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1905     // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1906     // on the filter function we intend to match.
1907     if (Selector == CurrentSelector->stripPointerCasts()) {
1908       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1909     } else {
1910       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1911     }
1912     return CloningDirector::SkipInstruction;
1913   }
1914   return CloningDirector::CloneInstruction;
1915 }
1916
1917 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleLandingPad(
1918     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1919   // The MS runtime will terminate the process if an exception occurs in a
1920   // cleanup handler, so we shouldn't encounter landing pads in the actual
1921   // cleanup code, but they may appear in catch blocks.  Depending on where
1922   // we started cloning we may see one, but it will get dropped during dead
1923   // block pruning.
1924   Instruction *NewInst = new UnreachableInst(NewBB->getContext());
1925   VMap[LPad] = NewInst;
1926   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1927   InstList.push_back(NewInst);
1928   return CloningDirector::StopCloningBB;
1929 }
1930
1931 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleBeginCatch(
1932     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1933   // Cleanup code may flow into catch blocks or the catch block may be part
1934   // of a branch that will be optimized away.  We'll insert a return
1935   // instruction now, but it may be pruned before the cloning process is
1936   // complete.
1937   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1938   return CloningDirector::StopCloningBB;
1939 }
1940
1941 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleEndCatch(
1942     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1943   // Cleanup handlers nested within catch handlers may begin with a call to
1944   // eh.endcatch.  We can just ignore that instruction.
1945   return CloningDirector::SkipInstruction;
1946 }
1947
1948 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor(
1949     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1950   // If we encounter a selector comparison while cloning a cleanup handler,
1951   // we want to stop cloning immediately.  Anything after the dispatch
1952   // will be outlined into a different handler.
1953   BasicBlock *CatchHandler;
1954   Constant *Selector;
1955   BasicBlock *NextBB;
1956   if (isSelectorDispatch(const_cast<BasicBlock *>(Inst->getParent()),
1957                          CatchHandler, Selector, NextBB)) {
1958     ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1959     return CloningDirector::StopCloningBB;
1960   }
1961   // If eg.typeid.for is called for any other reason, it can be ignored.
1962   VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1963   return CloningDirector::SkipInstruction;
1964 }
1965
1966 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleIndirectBr(
1967     ValueToValueMapTy &VMap,
1968     const IndirectBrInst *IBr,
1969     BasicBlock *NewBB) {
1970   // No special handling is required for cleanup cloning.
1971   return CloningDirector::CloneInstruction;
1972 }
1973
1974 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleInvoke(
1975     ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1976   // All invokes in cleanup handlers can be replaced with calls.
1977   SmallVector<Value *, 16> CallArgs(Invoke->op_begin(), Invoke->op_end() - 3);
1978   // Insert a normal call instruction...
1979   CallInst *NewCall =
1980       CallInst::Create(const_cast<Value *>(Invoke->getCalledValue()), CallArgs,
1981                        Invoke->getName(), NewBB);
1982   NewCall->setCallingConv(Invoke->getCallingConv());
1983   NewCall->setAttributes(Invoke->getAttributes());
1984   NewCall->setDebugLoc(Invoke->getDebugLoc());
1985   VMap[Invoke] = NewCall;
1986
1987   // Remap the operands.
1988   llvm::RemapInstruction(NewCall, VMap, RF_None, nullptr, &Materializer);
1989
1990   // Insert an unconditional branch to the normal destination.
1991   BranchInst::Create(Invoke->getNormalDest(), NewBB);
1992
1993   // The unwind destination won't be cloned into the new function, so
1994   // we don't need to clean up its phi nodes.
1995
1996   // We just added a terminator to the cloned block.
1997   // Tell the caller to stop processing the current basic block.
1998   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1999 }
2000
2001 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleResume(
2002     ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
2003   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
2004
2005   // We just added a terminator to the cloned block.
2006   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
2007   // the branch instruction will be skipped.
2008   return CloningDirector::StopCloningBB;
2009 }
2010
2011 CloningDirector::CloningAction
2012 WinEHCleanupDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
2013                                     const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
2014   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()) ||
2015       match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
2016     VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
2017     return CloningDirector::SkipInstruction;
2018   }
2019   return CloningDirector::CloneInstruction;
2020 }
2021
2022 WinEHFrameVariableMaterializer::WinEHFrameVariableMaterializer(
2023     Function *OutlinedFn, Value *ParentFP, FrameVarInfoMap &FrameVarInfo)
2024     : FrameVarInfo(FrameVarInfo), Builder(OutlinedFn->getContext()) {
2025   BasicBlock *EntryBB = &OutlinedFn->getEntryBlock();
2026
2027   // New allocas should be inserted in the entry block, but after the parent FP
2028   // is established if it is an instruction.
2029   Instruction *InsertPoint = EntryBB->getFirstInsertionPt();
2030   if (auto *FPInst = dyn_cast<Instruction>(ParentFP))
2031     InsertPoint = FPInst->getNextNode();
2032   Builder.SetInsertPoint(EntryBB, InsertPoint);
2033 }
2034
2035 Value *WinEHFrameVariableMaterializer::materializeValueFor(Value *V) {
2036   // If we're asked to materialize a static alloca, we temporarily create an
2037   // alloca in the outlined function and add this to the FrameVarInfo map.  When
2038   // all the outlining is complete, we'll replace these temporary allocas with
2039   // calls to llvm.localrecover.
2040   if (auto *AV = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
2041     assert(AV->isStaticAlloca() &&
2042            "cannot materialize un-demoted dynamic alloca");
2043     AllocaInst *NewAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(AV->clone());
2044     Builder.Insert(NewAlloca, AV->getName());
2045     FrameVarInfo[AV].push_back(NewAlloca);
2046     return NewAlloca;
2047   }
2048
2049   if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) {
2050     Function *Parent = isa<Instruction>(V)
2051                            ? cast<Instruction>(V)->getParent()->getParent()
2052                            : cast<Argument>(V)->getParent();
2053     errs()
2054         << "Failed to demote instruction used in exception handler of function "
2055         << GlobalValue::getRealLinkageName(Parent->getName()) << ":\n";
2056     errs() << "  " << *V << '\n';
2057     report_fatal_error("WinEHPrepare failed to demote instruction");
2058   }
2059
2060   // Don't materialize other values.
2061   return nullptr;
2062 }
2063
2064 void WinEHFrameVariableMaterializer::escapeCatchObject(Value *V) {
2065   // Catch parameter objects have to live in the parent frame. When we see a use
2066   // of a catch parameter, add a sentinel to the multimap to indicate that it's
2067   // used from another handler. This will prevent us from trying to sink the
2068   // alloca into the handler and ensure that the catch parameter is present in
2069   // the call to llvm.localescape.
2070   FrameVarInfo[V].push_back(getCatchObjectSentinel());
2071 }
2072
2073 // This function maps the catch and cleanup handlers that are reachable from the
2074 // specified landing pad. The landing pad sequence will have this basic shape:
2075 //
2076 //  <cleanup handler>
2077 //  <selector comparison>
2078 //  <catch handler>
2079 //  <cleanup handler>
2080 //  <selector comparison>
2081 //  <catch handler>
2082 //  <cleanup handler>
2083 //  ...
2084 //
2085 // Any of the cleanup slots may be absent.  The cleanup slots may be occupied by
2086 // any arbitrary control flow, but all paths through the cleanup code must
2087 // eventually reach the next selector comparison and no path can skip to a
2088 // different selector comparisons, though some paths may terminate abnormally.
2089 // Therefore, we will use a depth first search from the start of any given
2090 // cleanup block and stop searching when we find the next selector comparison.
2091 //
2092 // If the landingpad instruction does not have a catch clause, we will assume
2093 // that any instructions other than selector comparisons and catch handlers can
2094 // be ignored.  In practice, these will only be the boilerplate instructions.
2095 //
2096 // The catch handlers may also have any control structure, but we are only
2097 // interested in the start of the catch handlers, so we don't need to actually
2098 // follow the flow of the catch handlers.  The start of the catch handlers can
2099 // be located from the compare instructions, but they can be skipped in the
2100 // flow by following the contrary branch.
2101 void WinEHPrepare::mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad,
2102                                        LandingPadActions &Actions) {
2103   unsigned int NumClauses = LPad->getNumClauses();
2104   unsigned int HandlersFound = 0;
2105   BasicBlock *BB = LPad->getParent();
2106
2107   DEBUG(dbgs() << "Mapping landing pad: " << BB->getName() << "\n");
2108
2109   if (NumClauses == 0) {
2110     findCleanupHandlers(Actions, BB, nullptr);
2111     return;
2112   }
2113
2114   VisitedBlockSet VisitedBlocks;
2115
2116   while (HandlersFound != NumClauses) {
2117     BasicBlock *NextBB = nullptr;
2118
2119     // Skip over filter clauses.
2120     if (LPad->isFilter(HandlersFound)) {
2121       ++HandlersFound;
2122       continue;
2123     }
2124
2125     // See if the clause we're looking for is a catch-all.
2126     // If so, the catch begins immediately.
2127     Constant *ExpectedSelector =
2128         LPad->getClause(HandlersFound)->stripPointerCasts();
2129     if (isa<ConstantPointerNull>(ExpectedSelector)) {
2130       // The catch all must occur last.
2131       assert(HandlersFound == NumClauses - 1);
2132
2133       // There can be additional selector dispatches in the call chain that we
2134       // need to ignore.
2135       BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2136       Constant *Selector;
2137       while (BB && isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2138         DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2139                      << CatchBlock->getName() << "\n");
2140         BB = NextBB;
2141       }
2142
2143       // Add the catch handler to the action list.
2144       CatchHandler *Action = nullptr;
2145       if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2146         // If the CatchHandlerMap already has an entry for this BB, re-use it.
2147         Action = CatchHandlerMap[BB];
2148         assert(Action->getSelector() == ExpectedSelector);
2149       } else {
2150         // We don't expect a selector dispatch, but there may be a call to
2151         // llvm.eh.begincatch, which separates catch handling code from
2152         // cleanup code in the same control flow.  This call looks for the
2153         // begincatch intrinsic.
2154         Action = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2155         if (Action) {
2156           // For C++ EH, check if there is any interesting cleanup code before
2157           // we begin the catch. This is important because cleanups cannot
2158           // rethrow exceptions but code called from catches can. For SEH, it
2159           // isn't important if some finally code before a catch-all is executed
2160           // out of line or after recovering from the exception.
2161           if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
2162             findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2163         } else {
2164           // If an action was not found, it means that the control flows
2165           // directly into the catch-all handler and there is no cleanup code.
2166           // That's an expected situation and we must create a catch action.
2167           // Since this is a catch-all handler, the selector won't actually
2168           // appear in the code anywhere.  ExpectedSelector here is the constant
2169           // null ptr that we got from the landing pad instruction.
2170           Action = new CatchHandler(BB, ExpectedSelector, nullptr);
2171           CatchHandlerMap[BB] = Action;
2172         }
2173       }
2174       Actions.insertCatchHandler(Action);
2175       DEBUG(dbgs() << "  Catch all handler at block " << BB->getName() << "\n");
2176       ++HandlersFound;
2177
2178       // Once we reach a catch-all, don't expect to hit a resume instruction.
2179       BB = nullptr;
2180       break;
2181     }
2182
2183     CatchHandler *CatchAction = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2184     assert(CatchAction);
2185
2186     // See if there is any interesting code executed before the dispatch.
2187     findCleanupHandlers(Actions, BB, CatchAction->getStartBlock());
2188
2189     // When the source program contains multiple nested try blocks the catch
2190     // handlers can get strung together in such a way that we can encounter
2191     // a dispatch for a selector that we've already had a handler for.
2192     if (CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts() == ExpectedSelector) {
2193       ++HandlersFound;
2194
2195       // Add the catch handler to the action list.
2196       DEBUG(dbgs() << "  Found catch dispatch in block "
2197                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2198       Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2199     } else {
2200       // Under some circumstances optimized IR will flow unconditionally into a
2201       // handler block without checking the selector.  This can only happen if
2202       // the landing pad has a catch-all handler and the handler for the
2203       // preceding catch clause is identical to the catch-call handler
2204       // (typically an empty catch).  In this case, the handler must be shared
2205       // by all remaining clauses.
2206       if (isa<ConstantPointerNull>(
2207               CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts())) {
2208         DEBUG(dbgs() << "  Applying early catch-all handler in block "
2209                      << CatchAction->getStartBlock()->getName()
2210                      << "  to all remaining clauses.\n");
2211         Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2212         return;
2213       }
2214
2215       DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2216                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2217     }
2218
2219     // Move on to the block after the catch handler.
2220     BB = NextBB;
2221   }
2222
2223   // If we didn't wind up in a catch-all, see if there is any interesting code
2224   // executed before the resume.
2225   findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2226
2227   // It's possible that some optimization moved code into a landingpad that
2228   // wasn't
2229   // previously being used for cleanup.  If that happens, we need to execute
2230   // that
2231   // extra code from a cleanup handler.
2232   if (Actions.includesCleanup() && !LPad->isCleanup())
2233     LPad->setCleanup(true);
2234 }
2235
2236 // This function searches starting with the input block for the next
2237 // block that terminates with a branch whose condition is based on a selector
2238 // comparison.  This may be the input block.  See the mapLandingPadBlocks
2239 // comments for a discussion of control flow assumptions.
2240 //
2241 CatchHandler *WinEHPrepare::findCatchHandler(BasicBlock *BB,
2242                                              BasicBlock *&NextBB,
2243                                              VisitedBlockSet &VisitedBlocks) {
2244   // See if we've already found a catch handler use it.
2245   // Call count() first to avoid creating a null entry for blocks
2246   // we haven't seen before.
2247   if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2248     CatchHandler *Action = cast<CatchHandler>(CatchHandlerMap[BB]);
2249     NextBB = Action->getNextBB();
2250     return Action;
2251   }
2252
2253   // VisitedBlocks applies only to the current search.  We still
2254   // need to consider blocks that we've visited while mapping other
2255   // landing pads.
2256   VisitedBlocks.insert(BB);
2257
2258   BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2259   Constant *Selector = nullptr;
2260
2261   // If this is the first time we've visited this block from any landing pad
2262   // look to see if it is a selector dispatch block.
2263   if (!CatchHandlerMap.count(BB)) {
2264     if (isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2265       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, Selector, NextBB);
2266       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2267       return Action;
2268     }
2269     // If we encounter a block containing an llvm.eh.begincatch before we
2270     // find a selector dispatch block, the handler is assumed to be
2271     // reached unconditionally.  This happens for catch-all blocks, but
2272     // it can also happen for other catch handlers that have been combined
2273     // with the catch-all handler during optimization.
2274     if (isCatchBlock(BB)) {
2275       PointerType *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(BB->getContext());
2276       Constant *NullSelector = ConstantPointerNull::get(Int8PtrTy);
2277       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, NullSelector, nullptr);
2278       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2279       return Action;
2280     }
2281   }
2282
2283   // Visit each successor, looking for the dispatch.
2284   // FIXME: We expect to find the dispatch quickly, so this will probably
2285   //        work better as a breadth first search.
2286   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2287     if (VisitedBlocks.count(Succ))
2288       continue;
2289
2290     CatchHandler *Action = findCatchHandler(Succ, NextBB, VisitedBlocks);
2291     if (Action)
2292       return Action;
2293   }
2294   return nullptr;
2295 }
2296
2297 // These are helper functions to combine repeated code from findCleanupHandlers.
2298 static void createCleanupHandler(LandingPadActions &Actions,
2299                                  CleanupHandlerMapTy &CleanupHandlerMap,
2300                                  BasicBlock *BB) {
2301   CleanupHandler *Action = new CleanupHandler(BB);
2302   CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2303   Actions.insertCleanupHandler(Action);
2304   DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2305                << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2306 }
2307
2308 static CallSite matchOutlinedFinallyCall(BasicBlock *BB,
2309                                          Instruction *MaybeCall) {
2310   // Look for finally blocks that Clang has already outlined for us.
2311   //   %fp = call i8* @llvm.localaddress()
2312   //   call void @"fin$parent"(iN 1, i8* %fp)
2313   if (isLocalAddressCall(MaybeCall) && MaybeCall != BB->getTerminator())
2314     MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2315   CallSite FinallyCall(MaybeCall);
2316   if (!FinallyCall || FinallyCall.arg_size() != 2)
2317     return CallSite();
2318   if (!match(FinallyCall.getArgument(0), m_SpecificInt(1)))
2319     return CallSite();
2320   if (!isLocalAddressCall(FinallyCall.getArgument(1)))
2321     return CallSite();
2322   return FinallyCall;
2323 }
2324
2325 static BasicBlock *followSingleUnconditionalBranches(BasicBlock *BB) {
2326   // Skip single ubr blocks.
2327   while (BB->getFirstNonPHIOrDbg() == BB->getTerminator()) {
2328     auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2329     if (Br && Br->isUnconditional())
2330       BB = Br->getSuccessor(0);
2331     else
2332       return BB;
2333   }
2334   return BB;
2335 }
2336
2337 // This function searches starting with the input block for the next block that
2338 // contains code that is not part of a catch handler and would not be eliminated
2339 // during handler outlining.
2340 //
2341 void WinEHPrepare::findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions,
2342                                        BasicBlock *StartBB, BasicBlock *EndBB) {
2343   // Here we will skip over the following:
2344   //
2345   // landing pad prolog:
2346   //
2347   // Unconditional branches
2348   //
2349   // Selector dispatch
2350   //
2351   // Resume pattern
2352   //
2353   // Anything else marks the start of an interesting block
2354
2355   BasicBlock *BB = StartBB;
2356   // Anything other than an unconditional branch will kick us out of this loop
2357   // one way or another.
2358   while (BB) {
2359     BB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2360     // If we've already scanned this block, don't scan it again.  If it is
2361     // a cleanup block, there will be an action in the CleanupHandlerMap.
2362     // If we've scanned it and it is not a cleanup block, there will be a
2363     // nullptr in the CleanupHandlerMap.  If we have not scanned it, there will
2364     // be no entry in the CleanupHandlerMap.  We must call count() first to
2365     // avoid creating a null entry for blocks we haven't scanned.
2366     if (CleanupHandlerMap.count(BB)) {
2367       if (auto *Action = CleanupHandlerMap[BB]) {
2368         Actions.insertCleanupHandler(Action);
2369         DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2370                      << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2371         // FIXME: This cleanup might chain into another, and we need to discover
2372         // that.
2373         return;
2374       } else {
2375         // Here we handle the case where the cleanup handler map contains a
2376         // value for this block but the value is a nullptr.  This means that
2377         // we have previously analyzed the block and determined that it did
2378         // not contain any cleanup code.  Based on the earlier analysis, we
2379         // know the block must end in either an unconditional branch, a
2380         // resume or a conditional branch that is predicated on a comparison
2381         // with a selector.  Either the resume or the selector dispatch
2382         // would terminate the search for cleanup code, so the unconditional
2383         // branch is the only case for which we might need to continue
2384         // searching.
2385         BasicBlock *SuccBB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2386         if (SuccBB == BB || SuccBB == EndBB)
2387           return;
2388         BB = SuccBB;
2389         continue;
2390       }
2391     }
2392
2393     // Create an entry in the cleanup handler map for this block.  Initially
2394     // we create an entry that says this isn't a cleanup block.  If we find
2395     // cleanup code, the caller will replace this entry.
2396     CleanupHandlerMap[BB] = nullptr;
2397
2398     TerminatorInst *Terminator = BB->getTerminator();
2399
2400     // Landing pad blocks have extra instructions we need to accept.
2401     LandingPadMap *LPadMap = nullptr;
2402     if (BB->isLandingPad()) {
2403       LandingPadInst *LPad = BB->getLandingPadInst();
2404       LPadMap = &LPadMaps[LPad];
2405       if (!LPadMap->isInitialized())
2406         LPadMap->mapLandingPad(LPad);
2407     }
2408
2409     // Look for the bare resume pattern:
2410     //   %lpad.val1 = insertvalue { i8*, i32 } undef, i8* %exn, 0
2411     //   %lpad.val2 = insertvalue { i8*, i32 } %lpad.val1, i32 %sel, 1
2412     //   resume { i8*, i32 } %lpad.val2
2413     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Terminator)) {
2414       InsertValueInst *Insert1 = nullptr;
2415       InsertValueInst *Insert2 = nullptr;
2416       Value *ResumeVal = Resume->getOperand(0);
2417       // If the resume value isn't a phi or landingpad value, it should be a
2418       // series of insertions. Identify them so we can avoid them when scanning
2419       // for cleanups.
2420       if (!isa<PHINode>(ResumeVal) && !isa<LandingPadInst>(ResumeVal)) {
2421         Insert2 = dyn_cast<InsertValueInst>(ResumeVal);
2422         if (!Insert2)
2423           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2424         Insert1 = dyn_cast<InsertValueInst>(Insert2->getAggregateOperand());
2425         if (!Insert1)
2426           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2427       }
2428       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2429            II != IE; ++II) {
2430         Instruction *Inst = II;
2431         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2432           continue;
2433         if (Inst == Insert1 || Inst == Insert2 || Inst == Resume)
2434           continue;
2435         if (!Inst->hasOneUse() ||
2436             (Inst->user_back() != Insert1 && Inst->user_back() != Insert2)) {
2437           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2438         }
2439       }
2440       return;
2441     }
2442
2443     BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Terminator);
2444     if (Branch && Branch->isConditional()) {
2445       // Look for the selector dispatch.
2446       //   %2 = call i32 @llvm.eh.typeid.for(i8* bitcast (i8** @_ZTIf to i8*))
2447       //   %matches = icmp eq i32 %sel, %2
2448       //   br i1 %matches, label %catch14, label %eh.resume
2449       CmpInst *Compare = dyn_cast<CmpInst>(Branch->getCondition());
2450       if (!Compare || !Compare->isEquality())
2451         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2452       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2453            II != IE; ++II) {
2454         Instruction *Inst = II;
2455         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2456           continue;
2457         if (Inst == Compare || Inst == Branch)
2458           continue;
2459         if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
2460           continue;
2461         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2462       }
2463       // The selector dispatch block should always terminate our search.
2464       assert(BB == EndBB);
2465       return;
2466     }
2467
2468     if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
2469       // If this is a landingpad block, split the block at the first non-landing
2470       // pad instruction.
2471       Instruction *MaybeCall = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2472       if (LPadMap) {
2473         while (MaybeCall != BB->getTerminator() &&
2474                LPadMap->isLandingPadSpecificInst(MaybeCall))
2475           MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2476       }
2477
2478       // Look for outlined finally calls on x64, since those happen to match the
2479       // prototype provided by the runtime.
2480       if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
2481         if (CallSite FinallyCall = matchOutlinedFinallyCall(BB, MaybeCall)) {
2482           Function *Fin = FinallyCall.getCalledFunction();
2483           assert(Fin && "outlined finally call should be direct");
2484           auto *Action = new CleanupHandler(BB);
2485           Action->setHandlerBlockOrFunc(Fin);
2486           Actions.insertCleanupHandler(Action);
2487           CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2488           DEBUG(dbgs() << "  Found frontend-outlined finally call to "
2489                        << Fin->getName() << " in block "
2490                        << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2491
2492           // Split the block if there were more interesting instructions and
2493           // look for finally calls in the normal successor block.
2494           BasicBlock *SuccBB = BB;
2495           if (FinallyCall.getInstruction() != BB->getTerminator() &&
2496               FinallyCall.getInstruction()->getNextNode() !=
2497                   BB->getTerminator()) {
2498             SuccBB =
2499                 SplitBlock(BB, FinallyCall.getInstruction()->getNextNode(), DT);
2500           } else {
2501             if (FinallyCall.isInvoke()) {
2502               SuccBB = cast<InvokeInst>(FinallyCall.getInstruction())
2503                            ->getNormalDest();
2504             } else {
2505               SuccBB = BB->getUniqueSuccessor();
2506               assert(SuccBB &&
2507                      "splitOutlinedFinallyCalls didn't insert a branch");
2508             }
2509           }
2510           BB = SuccBB;
2511           if (BB == EndBB)
2512             return;
2513           continue;
2514         }
2515       }
2516     }
2517
2518     // Anything else is either a catch block or interesting cleanup code.
2519     for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2520          II != IE; ++II) {
2521       Instruction *Inst = II;
2522       if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2523         continue;
2524       // Unconditional branches fall through to this loop.
2525       if (Inst == Branch)
2526         continue;
2527       // If this is a catch block, there is no cleanup code to be found.
2528       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
2529         return;
2530       // If this a nested landing pad, it may contain an endcatch call.
2531       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
2532         return;
2533       // Anything else makes this interesting cleanup code.
2534       return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2535     }
2536
2537     // Only unconditional branches in empty blocks should get this far.
2538     assert(Branch && Branch->isUnconditional());
2539     if (BB == EndBB)
2540       return;
2541     BB = Branch->getSuccessor(0);
2542   }
2543 }
2544
2545 // This is a public function, declared in WinEHFuncInfo.h and is also
2546 // referenced by WinEHNumbering in FunctionLoweringInfo.cpp.
2547 void llvm::parseEHActions(
2548     const IntrinsicInst *II,
2549     SmallVectorImpl<std::unique_ptr<ActionHandler>> &Actions) {
2550   assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::eh_actions &&
2551          "attempted to parse non eh.actions intrinsic");
2552   for (unsigned I = 0, E = II->getNumArgOperands(); I != E;) {
2553     uint64_t ActionKind =
2554         cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I))->getZExtValue();
2555     if (ActionKind == /*catch=*/1) {
2556       auto *Selector = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2557       ConstantInt *EHObjIndex = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I + 2));
2558       int64_t EHObjIndexVal = EHObjIndex->getSExtValue();
2559       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 3));
2560       I += 4;
2561       auto CH = make_unique<CatchHandler>(/*BB=*/nullptr, Selector,
2562                                           /*NextBB=*/nullptr);
2563       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2564       CH->setExceptionVarIndex(EHObjIndexVal);
2565       Actions.push_back(std::move(CH));
2566     } else if (ActionKind == 0) {
2567       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2568       I += 2;
2569       auto CH = make_unique<CleanupHandler>(/*BB=*/nullptr);
2570       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2571       Actions.push_back(std::move(CH));
2572     } else {
2573       llvm_unreachable("Expected either a catch or cleanup handler!");
2574     }
2575   }
2576   std::reverse(Actions.begin(), Actions.end());
2577 }
2578
2579 namespace {
2580 struct WinEHNumbering {
2581   WinEHNumbering(WinEHFuncInfo &FuncInfo) : FuncInfo(FuncInfo),
2582       CurrentBaseState(-1), NextState(0) {}
2583
2584   WinEHFuncInfo &FuncInfo;
2585   int CurrentBaseState;
2586   int NextState;
2587
2588   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> HandlerStack;
2589   SmallPtrSet<const Function *, 4> VisitedHandlers;
2590
2591   int currentEHNumber() const {
2592     return HandlerStack.empty() ? CurrentBaseState : HandlerStack.back()->getEHState();
2593   }
2594
2595   void createUnwindMapEntry(int ToState, ActionHandler *AH);
2596   void createTryBlockMapEntry(int TryLow, int TryHigh,
2597                               ArrayRef<CatchHandler *> Handlers);
2598   void processCallSite(MutableArrayRef<std::unique_ptr<ActionHandler>> Actions,
2599                        ImmutableCallSite CS);
2600   void popUnmatchedActions(int FirstMismatch);
2601   void calculateStateNumbers(const Function &F);
2602   void findActionRootLPads(const Function &F);
2603 };
2604 }
2605
2606 static int addUnwindMapEntry(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int ToState,
2607                              const Value *V) {
2608   WinEHUnwindMapEntry UME;
2609   UME.ToState = ToState;
2610   UME.Cleanup = V;
2611   FuncInfo.UnwindMap.push_back(UME);
2612   return FuncInfo.getLastStateNumber();
2613 }
2614
2615 static void addTryBlockMapEntry(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int TryLow,
2616                                 int TryHigh, int CatchHigh,
2617                                 ArrayRef<const CatchPadInst *> Handlers) {
2618   WinEHTryBlockMapEntry TBME;
2619   TBME.TryLow = TryLow;
2620   TBME.TryHigh = TryHigh;
2621   TBME.CatchHigh = CatchHigh;
2622   assert(TBME.TryLow <= TBME.TryHigh);
2623   for (const CatchPadInst *CPI : Handlers) {
2624     WinEHHandlerType HT;
2625     Constant *TypeInfo = cast<Constant>(CPI->getArgOperand(0));
2626     if (TypeInfo->isNullValue())
2627       HT.TypeDescriptor = nullptr;
2628     else
2629       HT.TypeDescriptor = cast<GlobalVariable>(TypeInfo->stripPointerCasts());
2630     HT.Adjectives = cast<ConstantInt>(CPI->getArgOperand(1))->getZExtValue();
2631     HT.Handler = CPI->getNormalDest();
2632     HT.CatchObjRecoverIdx = -2;
2633     if (isa<ConstantPointerNull>(CPI->getArgOperand(2)))
2634       HT.CatchObj.Alloca = nullptr;
2635     else
2636       HT.CatchObj.Alloca = cast<AllocaInst>(CPI->getArgOperand(2));
2637     TBME.HandlerArray.push_back(HT);
2638   }
2639   FuncInfo.TryBlockMap.push_back(TBME);
2640 }
2641
2642 void WinEHNumbering::createUnwindMapEntry(int ToState, ActionHandler *AH) {
2643   Value *V = nullptr;
2644   if (auto *CH = dyn_cast_or_null<CleanupHandler>(AH))
2645     V = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
2646   addUnwindMapEntry(FuncInfo, ToState, V);
2647 }
2648
2649 void WinEHNumbering::createTryBlockMapEntry(int TryLow, int TryHigh,
2650                                             ArrayRef<CatchHandler *> Handlers) {
2651   // See if we already have an entry for this set of handlers.
2652   // This is using iterators rather than a range-based for loop because
2653   // if we find the entry we're looking for we'll need the iterator to erase it.
2654   int NumHandlers = Handlers.size();
2655   auto I = FuncInfo.TryBlockMap.begin();
2656   auto E = FuncInfo.TryBlockMap.end();
2657   for ( ; I != E; ++I) {
2658     auto &Entry = *I;
2659     if (Entry.HandlerArray.size() != (size_t)NumHandlers)
2660       continue;
2661     int N;
2662     for (N = 0; N < NumHandlers; ++N) {
2663       if (Entry.HandlerArray[N].Handler.get<const Value *>() !=
2664           Handlers[N]->getHandlerBlockOrFunc())
2665         break; // breaks out of inner loop
2666     }
2667     // If all the handlers match, this is what we were looking for.
2668     if (N == NumHandlers) {
2669       break;
2670     }
2671   }
2672
2673   // If we found an existing entry for this set of handlers, extend the range
2674   // but move the entry to the end of the map vector.  The order of entries
2675   // in the map is critical to the way that the runtime finds handlers.
2676   // FIXME: Depending on what has happened with block ordering, this may
2677   //        incorrectly combine entries that should remain separate.
2678   if (I != E) {
2679     // Copy the existing entry.
2680     WinEHTryBlockMapEntry Entry = *I;
2681     Entry.TryLow = std::min(TryLow, Entry.TryLow);
2682     Entry.TryHigh = std::max(TryHigh, Entry.TryHigh);
2683     assert(Entry.TryLow <= Entry.TryHigh);
2684     // Erase the old entry and add this one to the back.
2685     FuncInfo.TryBlockMap.erase(I);
2686     FuncInfo.TryBlockMap.push_back(Entry);
2687     return;
2688   }
2689
2690   // If we didn't find an entry, create a new one.
2691   WinEHTryBlockMapEntry TBME;
2692   TBME.TryLow = TryLow;
2693   TBME.TryHigh = TryHigh;
2694   assert(TBME.TryLow <= TBME.TryHigh);
2695   for (CatchHandler *CH : Handlers) {
2696     WinEHHandlerType HT;
2697     if (CH->getSelector()->isNullValue()) {
2698       HT.Adjectives = 0x40;
2699       HT.TypeDescriptor = nullptr;
2700     } else {
2701       auto *GV = cast<GlobalVariable>(CH->getSelector()->stripPointerCasts());
2702       // Selectors are always pointers to GlobalVariables with 'struct' type.
2703       // The struct has two fields, adjectives and a type descriptor.
2704       auto *CS = cast<ConstantStruct>(GV->getInitializer());
2705       HT.Adjectives =
2706           cast<ConstantInt>(CS->getAggregateElement(0U))->getZExtValue();
2707       HT.TypeDescriptor =
2708           cast<GlobalVariable>(CS->getAggregateElement(1)->stripPointerCasts());
2709     }
2710     HT.Handler = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
2711     HT.CatchObjRecoverIdx = CH->getExceptionVarIndex();
2712     HT.CatchObj.Alloca = nullptr;
2713     TBME.HandlerArray.push_back(HT);
2714   }
2715   FuncInfo.TryBlockMap.push_back(TBME);
2716 }
2717
2718 static void print_name(const Value *V) {
2719 #ifndef NDEBUG
2720   if (!V) {
2721     DEBUG(dbgs() << "null");
2722     return;
2723   }
2724
2725   if (const auto *F = dyn_cast<Function>(V))
2726     DEBUG(dbgs() << F->getName());
2727   else
2728     DEBUG(V->dump());
2729 #endif
2730 }
2731
2732 void WinEHNumbering::processCallSite(
2733     MutableArrayRef<std::unique_ptr<ActionHandler>> Actions,
2734     ImmutableCallSite CS) {
2735   DEBUG(dbgs() << "processCallSite (EH state = " << currentEHNumber()
2736                << ") for: ");
2737   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2738   DEBUG(dbgs() << '\n');
2739
2740   DEBUG(dbgs() << "HandlerStack: \n");
2741   for (int I = 0, E = HandlerStack.size(); I < E; ++I) {
2742     DEBUG(dbgs() << "  ");
2743     print_name(HandlerStack[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2744     DEBUG(dbgs() << '\n');
2745   }
2746   DEBUG(dbgs() << "Actions: \n");
2747   for (int I = 0, E = Actions.size(); I < E; ++I) {
2748     DEBUG(dbgs() << "  ");
2749     print_name(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2750     DEBUG(dbgs() << '\n');
2751   }
2752   int FirstMismatch = 0;
2753   for (int E = std::min(HandlerStack.size(), Actions.size()); FirstMismatch < E;
2754        ++FirstMismatch) {
2755     if (HandlerStack[FirstMismatch]->getHandlerBlockOrFunc() !=
2756         Actions[FirstMismatch]->getHandlerBlockOrFunc())
2757       break;
2758   }
2759
2760   // Remove unmatched actions from the stack and process their EH states.
2761   popUnmatchedActions(FirstMismatch);
2762
2763   DEBUG(dbgs() << "Pushing actions for CallSite: ");
2764   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2765   DEBUG(dbgs() << '\n');
2766
2767   bool LastActionWasCatch = false;
2768   const LandingPadInst *LastRootLPad = nullptr;
2769   for (size_t I = FirstMismatch; I != Actions.size(); ++I) {
2770     // We can reuse eh states when pushing two catches for the same invoke.
2771     bool CurrActionIsCatch = isa<CatchHandler>(Actions[I].get());
2772     auto *Handler = cast<Function>(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2773     // Various conditions can lead to a handler being popped from the
2774     // stack and re-pushed later.  That shouldn't create a new state.
2775     // FIXME: Can code optimization lead to re-used handlers?
2776     if (FuncInfo.HandlerEnclosedState.count(Handler)) {
2777       // If we already assigned the state enclosed by this handler re-use it.
2778       Actions[I]->setEHState(FuncInfo.HandlerEnclosedState[Handler]);
2779       continue;
2780     }
2781     const LandingPadInst* RootLPad = FuncInfo.RootLPad[Handler];
2782     if (CurrActionIsCatch && LastActionWasCatch && RootLPad == LastRootLPad) {
2783       DEBUG(dbgs() << "setEHState for handler to " << currentEHNumber() << "\n");
2784       Actions[I]->setEHState(currentEHNumber());
2785     } else {
2786       DEBUG(dbgs() << "createUnwindMapEntry(" << currentEHNumber() << ", ");
2787       print_name(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2788       DEBUG(dbgs() << ") with EH state " << NextState << "\n");
2789       createUnwindMapEntry(currentEHNumber(), Actions[I].get());
2790       DEBUG(dbgs() << "setEHState for handler to " << NextState << "\n");
2791       Actions[I]->setEHState(NextState);
2792       NextState++;
2793     }
2794     HandlerStack.push_back(std::move(Actions[I]));
2795     LastActionWasCatch = CurrActionIsCatch;
2796     LastRootLPad = RootLPad;
2797   }
2798
2799   // This is used to defer numbering states for a handler until after the
2800   // last time it appears in an invoke action list.
2801   if (CS.isInvoke()) {
2802     for (int I = 0, E = HandlerStack.size(); I < E; ++I) {
2803       auto *Handler = cast<Function>(HandlerStack[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2804       if (FuncInfo.LastInvoke[Handler] != cast<InvokeInst>(CS.getInstruction()))
2805         continue;
2806       FuncInfo.LastInvokeVisited[Handler] = true;
2807       DEBUG(dbgs() << "Last invoke of ");
2808       print_name(Handler);
2809       DEBUG(dbgs() << " has been visited.\n");
2810     }
2811   }
2812
2813   DEBUG(dbgs() << "In EHState " << currentEHNumber() << " for CallSite: ");
2814   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2815   DEBUG(dbgs() << '\n');
2816 }
2817
2818 void WinEHNumbering::popUnmatchedActions(int FirstMismatch) {
2819   // Don't recurse while we are looping over the handler stack.  Instead, defer
2820   // the numbering of the catch handlers until we are done popping.
2821   SmallVector<CatchHandler *, 4> PoppedCatches;
2822   for (int I = HandlerStack.size() - 1; I >= FirstMismatch; --I) {
2823     std::unique_ptr<ActionHandler> Handler = HandlerStack.pop_back_val();
2824     if (isa<CatchHandler>(Handler.get()))
2825       PoppedCatches.push_back(cast<CatchHandler>(Handler.release()));
2826   }
2827
2828   int TryHigh = NextState - 1;
2829   int LastTryLowIdx = 0;
2830   for (int I = 0, E = PoppedCatches.size(); I != E; ++I) {
2831     CatchHandler *CH = PoppedCatches[I];
2832     DEBUG(dbgs() << "Popped handler with state " << CH->getEHState() << "\n");
2833     if (I + 1 == E || CH->getEHState() != PoppedCatches[I + 1]->getEHState()) {
2834       int TryLow = CH->getEHState();
2835       auto Handlers =
2836           makeArrayRef(&PoppedCatches[LastTryLowIdx], I - LastTryLowIdx + 1);
2837       DEBUG(dbgs() << "createTryBlockMapEntry(" << TryLow << ", " << TryHigh);
2838       for (size_t J = 0; J < Handlers.size(); ++J) {
2839         DEBUG(dbgs() << ", ");
2840         print_name(Handlers[J]->getHandlerBlockOrFunc());
2841       }
2842       DEBUG(dbgs() << ")\n");
2843       createTryBlockMapEntry(TryLow, TryHigh, Handlers);
2844       LastTryLowIdx = I + 1;
2845     }
2846   }
2847
2848   for (CatchHandler *CH : PoppedCatches) {
2849     if (auto *F = dyn_cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc())) {
2850       if (FuncInfo.LastInvokeVisited[F]) {
2851         DEBUG(dbgs() << "Assigning base state " << NextState << " to ");
2852         print_name(F);
2853         DEBUG(dbgs() << '\n');
2854         FuncInfo.HandlerBaseState[F] = NextState;
2855         DEBUG(dbgs() << "createUnwindMapEntry(" << currentEHNumber()
2856                      << ", null)\n");
2857         createUnwindMapEntry(currentEHNumber(), nullptr);
2858         ++NextState;
2859         calculateStateNumbers(*F);
2860       }
2861       else {
2862         DEBUG(dbgs() << "Deferring handling of ");
2863         print_name(F);
2864         DEBUG(dbgs() << " until last invoke visited.\n");
2865       }
2866     }
2867     delete CH;
2868   }
2869 }
2870
2871 void WinEHNumbering::calculateStateNumbers(const Function &F) {
2872   auto I = VisitedHandlers.insert(&F);
2873   if (!I.second)
2874     return; // We've already visited this handler, don't renumber it.
2875
2876   int OldBaseState = CurrentBaseState;
2877   if (FuncInfo.HandlerBaseState.count(&F)) {
2878     CurrentBaseState = FuncInfo.HandlerBaseState[&F];
2879   }
2880
2881   size_t SavedHandlerStackSize = HandlerStack.size();
2882
2883   DEBUG(dbgs() << "Calculating state numbers for: " << F.getName() << '\n');
2884   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
2885   for (const BasicBlock &BB : F) {
2886     for (const Instruction &I : BB) {
2887       const auto *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
2888       if (!CI || CI->doesNotThrow())
2889         continue;
2890       processCallSite(None, CI);
2891     }
2892     const auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB.getTerminator());
2893     if (!II)
2894       continue;
2895     const LandingPadInst *LPI = II->getLandingPadInst();
2896     auto *ActionsCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
2897     if (!ActionsCall)
2898       continue;
2899     parseEHActions(ActionsCall, ActionList);
2900     if (ActionList.empty())
2901       continue;
2902     processCallSite(ActionList, II);
2903     ActionList.clear();
2904     FuncInfo.EHPadStateMap[LPI] = currentEHNumber();
2905     DEBUG(dbgs() << "Assigning state " << currentEHNumber()
2906                   << " to landing pad at " << LPI->getParent()->getName()
2907                   << '\n');
2908   }
2909
2910   // Pop any actions that were pushed on the stack for this function.
2911   popUnmatchedActions(SavedHandlerStackSize);
2912
2913   DEBUG(dbgs() << "Assigning max state " << NextState - 1
2914                << " to " << F.getName() << '\n');
2915   FuncInfo.CatchHandlerMaxState[&F] = NextState - 1;
2916
2917   CurrentBaseState = OldBaseState;
2918 }
2919
2920 // This function follows the same basic traversal as calculateStateNumbers
2921 // but it is necessary to identify the root landing pad associated
2922 // with each action before we start assigning state numbers.
2923 void WinEHNumbering::findActionRootLPads(const Function &F) {
2924   auto I = VisitedHandlers.insert(&F);
2925   if (!I.second)
2926     return; // We've already visited this handler, don't revisit it.
2927
2928   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
2929   for (const BasicBlock &BB : F) {
2930     const auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB.getTerminator());
2931     if (!II)
2932       continue;
2933     const LandingPadInst *LPI = II->getLandingPadInst();
2934     auto *ActionsCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
2935     if (!ActionsCall)
2936       continue;
2937
2938     assert(ActionsCall->getIntrinsicID() == Intrinsic::eh_actions);
2939     parseEHActions(ActionsCall, ActionList);
2940     if (ActionList.empty())
2941       continue;
2942     for (int I = 0, E = ActionList.size(); I < E; ++I) {
2943       if (auto *Handler
2944               = dyn_cast<Function>(ActionList[I]->getHandlerBlockOrFunc())) {
2945         FuncInfo.LastInvoke[Handler] = II;
2946         // Don't replace the root landing pad if we previously saw this
2947         // handler in a different function.
2948         if (FuncInfo.RootLPad.count(Handler) &&
2949             FuncInfo.RootLPad[Handler]->getParent()->getParent() != &F)
2950           continue;
2951         DEBUG(dbgs() << "Setting root lpad for ");
2952         print_name(Handler);
2953         DEBUG(dbgs() << " to " << LPI->getParent()->getName() << '\n');
2954         FuncInfo.RootLPad[Handler] = LPI;
2955       }
2956     }
2957     // Walk the actions again and look for nested handlers.  This has to
2958     // happen after all of the actions have been processed in the current
2959     // function.
2960     for (int I = 0, E = ActionList.size(); I < E; ++I)
2961       if (auto *Handler
2962               = dyn_cast<Function>(ActionList[I]->getHandlerBlockOrFunc()))
2963         findActionRootLPads(*Handler);
2964     ActionList.clear();
2965   }
2966 }
2967
2968 static const CatchPadInst *getSingleCatchPadPredecessor(const BasicBlock *BB) {
2969   for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(BB))
2970     if (auto *CPI = dyn_cast<CatchPadInst>(PredBlock->getFirstNonPHI()))
2971       return CPI;
2972   return nullptr;
2973 }
2974
2975 /// Find all the catchpads that feed directly into the catchendpad. Frontends
2976 /// using this personality should ensure that each catchendpad and catchpad has
2977 /// one or zero catchpad predecessors.
2978 ///
2979 /// The following C++ generates the IR after it:
2980 ///   try {
2981 ///   } catch (A) {
2982 ///   } catch (B) {
2983 ///   }
2984 ///
2985 /// IR:
2986 ///   %catchpad.A
2987 ///     catchpad [i8* A typeinfo]
2988 ///         to label %catch.A unwind label %catchpad.B
2989 ///   %catchpad.B
2990 ///     catchpad [i8* B typeinfo]
2991 ///         to label %catch.B unwind label %endcatches
2992 ///   %endcatches
2993 ///     catchendblock unwind to caller
2994 void findCatchPadsForCatchEndPad(
2995     const BasicBlock *CatchEndBB,
2996     SmallVectorImpl<const CatchPadInst *> &Handlers) {
2997   const CatchPadInst *CPI = getSingleCatchPadPredecessor(CatchEndBB);
2998   while (CPI) {
2999     Handlers.push_back(CPI);
3000     CPI = getSingleCatchPadPredecessor(CPI->getParent());
3001   }
3002   // We've pushed these back into reverse source order.  Reverse them to get
3003   // the list back into source order.
3004   std::reverse(Handlers.begin(), Handlers.end());
3005 }
3006
3007 // Given BB which ends in an unwind edge, return the EHPad that this BB belongs
3008 // to. If the unwind edge came from an invoke, return null.
3009 static const BasicBlock *getEHPadFromPredecessor(const BasicBlock *BB) {
3010   const TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
3011   if (isa<InvokeInst>(TI))
3012     return nullptr;
3013   if (TI->isEHPad())
3014     return BB;
3015   return cast<CleanupReturnInst>(TI)->getCleanupPad()->getParent();
3016 }
3017
3018 static void calculateExplicitCXXStateNumbers(WinEHFuncInfo &FuncInfo,
3019                                              const BasicBlock &BB,
3020                                              int ParentState) {
3021   assert(BB.isEHPad());
3022   const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
3023   // All catchpad instructions will be handled when we process their
3024   // respective catchendpad instruction.
3025   if (isa<CatchPadInst>(FirstNonPHI))
3026     return;
3027
3028   if (isa<CatchEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
3029     SmallVector<const CatchPadInst *, 2> Handlers;
3030     findCatchPadsForCatchEndPad(&BB, Handlers);
3031     const BasicBlock *FirstTryPad = Handlers.front()->getParent();
3032     int TryLow = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, nullptr);
3033     FuncInfo.EHPadStateMap[Handlers.front()] = TryLow;
3034     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(FirstTryPad))
3035       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3036         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, TryLow);
3037     int CatchLow = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, nullptr);
3038
3039     // catchpads are separate funclets in C++ EH due to the way rethrow works.
3040     // In SEH, they aren't, so no invokes will unwind to the catchendpad.
3041     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CatchLow;
3042     int TryHigh = CatchLow - 1;
3043     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3044       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3045         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CatchLow);
3046     int CatchHigh = FuncInfo.getLastStateNumber();
3047     addTryBlockMapEntry(FuncInfo, TryLow, TryHigh, CatchHigh, Handlers);
3048     DEBUG(dbgs() << "TryLow[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << TryLow
3049                  << '\n');
3050     DEBUG(dbgs() << "TryHigh[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << TryHigh
3051                  << '\n');
3052     DEBUG(dbgs() << "CatchHigh[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << CatchHigh
3053                  << '\n');
3054   } else if (isa<CleanupPadInst>(FirstNonPHI)) {
3055     int CleanupState = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, &BB);
3056     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CleanupState;
3057     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << CleanupState << " to BB "
3058                  << BB.getName() << '\n');
3059     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3060       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3061         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CleanupState);
3062   } else if (isa<TerminatePadInst>(FirstNonPHI)) {
3063     report_fatal_error("Not yet implemented!");
3064   } else {
3065     llvm_unreachable("unexpected EH Pad!");
3066   }
3067 }
3068
3069 static int addSEHHandler(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int ParentState,
3070                          const Function *Filter, const BasicBlock *Handler) {
3071   SEHUnwindMapEntry Entry;
3072   Entry.ToState = ParentState;
3073   Entry.Filter = Filter;
3074   Entry.Handler = Handler;
3075   FuncInfo.SEHUnwindMap.push_back(Entry);
3076   return FuncInfo.SEHUnwindMap.size() - 1;
3077 }
3078
3079 static void calculateExplicitSEHStateNumbers(WinEHFuncInfo &FuncInfo,
3080                                              const BasicBlock &BB,
3081                                              int ParentState) {
3082   assert(BB.isEHPad());
3083   const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
3084   // All catchpad instructions will be handled when we process their
3085   // respective catchendpad instruction.
3086   if (isa<CatchPadInst>(FirstNonPHI))
3087     return;
3088
3089   if (isa<CatchEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
3090     // Extract the filter function and the __except basic block and create a
3091     // state for them.
3092     SmallVector<const CatchPadInst *, 1> Handlers;
3093     findCatchPadsForCatchEndPad(&BB, Handlers);
3094     assert(Handlers.size() == 1 &&
3095            "SEH doesn't have multiple handlers per __try");
3096     const CatchPadInst *CPI = Handlers.front();
3097     const BasicBlock *CatchPadBB = CPI->getParent();
3098     const Function *Filter =
3099         cast<Function>(CPI->getArgOperand(0)->stripPointerCasts());
3100     int TryState =
3101         addSEHHandler(FuncInfo, ParentState, Filter, CPI->getNormalDest());
3102
3103     // Everything in the __try block uses TryState as its parent state.
3104     FuncInfo.EHPadStateMap[CPI] = TryState;
3105     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << TryState << " to BB "
3106                  << CatchPadBB->getName() << '\n');
3107     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(CatchPadBB))
3108       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3109         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, TryState);
3110
3111     // Everything in the __except block unwinds to ParentState, just like code
3112     // outside the __try.
3113     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = ParentState;
3114     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << ParentState << " to BB "
3115                  << BB.getName() << '\n');
3116     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3117       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3118         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, ParentState);
3119   } else if (isa<CleanupPadInst>(FirstNonPHI)) {
3120     int CleanupState =
3121         addSEHHandler(FuncInfo, ParentState, /*Filter=*/nullptr, &BB);
3122     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CleanupState;
3123     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << CleanupState << " to BB "
3124                  << BB.getName() << '\n');
3125     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3126       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3127         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CleanupState);
3128   } else if (isa<CleanupEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
3129     // Anything unwinding through CleanupEndPadInst is in ParentState.
3130     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = ParentState;
3131     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << ParentState << " to BB "
3132                  << BB.getName() << '\n');
3133     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
3134       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
3135         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, ParentState);
3136   } else if (isa<TerminatePadInst>(FirstNonPHI)) {
3137     report_fatal_error("Not yet implemented!");
3138   } else {
3139     llvm_unreachable("unexpected EH Pad!");
3140   }
3141 }
3142
3143 /// Check if the EH Pad unwinds to caller.  Cleanups are a little bit of a
3144 /// special case because we have to look at the cleanupret instruction that uses
3145 /// the cleanuppad.
3146 static bool doesEHPadUnwindToCaller(const Instruction *EHPad) {
3147   auto *CPI = dyn_cast<CleanupPadInst>(EHPad);
3148   if (!CPI)
3149     return EHPad->mayThrow();
3150
3151   // This cleanup does not return or unwind, so we say it unwinds to caller.
3152   if (CPI->use_empty())
3153     return true;
3154
3155   const Instruction *User = CPI->user_back();
3156   if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(User))
3157     return CRI->unwindsToCaller();
3158   return cast<CleanupEndPadInst>(User)->unwindsToCaller();
3159 }
3160
3161 void llvm::calculateSEHStateNumbers(const Function *ParentFn,
3162                                     WinEHFuncInfo &FuncInfo) {
3163   // Don't compute state numbers twice.
3164   if (!FuncInfo.SEHUnwindMap.empty())
3165     return;
3166
3167   for (const BasicBlock &BB : *ParentFn) {
3168     if (!BB.isEHPad() || !doesEHPadUnwindToCaller(BB.getFirstNonPHI()))
3169       continue;
3170     calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, BB, -1);
3171   }
3172 }
3173
3174 void llvm::calculateWinCXXEHStateNumbers(const Function *ParentFn,
3175                                          WinEHFuncInfo &FuncInfo) {
3176   // Return if it's already been done.
3177   if (!FuncInfo.EHPadStateMap.empty())
3178     return;
3179
3180   bool IsExplicit = false;
3181   for (const BasicBlock &BB : *ParentFn) {
3182     if (!BB.isEHPad())
3183       continue;
3184     const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
3185     // Skip cleanupendpads; they are exits, not entries.
3186     if (isa<CleanupEndPadInst>(FirstNonPHI))
3187       continue;
3188     if (!doesEHPadUnwindToCaller(FirstNonPHI))
3189       continue;
3190     calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, BB, -1);
3191     IsExplicit = true;
3192   }
3193
3194   if (IsExplicit)
3195     return;
3196
3197   WinEHNumbering Num(FuncInfo);
3198   Num.findActionRootLPads(*ParentFn);
3199   // The VisitedHandlers list is used by both findActionRootLPads and
3200   // calculateStateNumbers, but both functions need to visit all handlers.
3201   Num.VisitedHandlers.clear();
3202   Num.calculateStateNumbers(*ParentFn);
3203   // Pop everything on the handler stack.
3204   // It may be necessary to call this more than once because a handler can
3205   // be pushed on the stack as a result of clearing the stack.
3206   while (!Num.HandlerStack.empty())
3207     Num.processCallSite(None, ImmutableCallSite());
3208 }
3209
3210 void WinEHPrepare::replaceTerminatePadWithCleanup(Function &F) {
3211   if (Personality != EHPersonality::MSVC_CXX)
3212     return;
3213   for (BasicBlock &BB : F) {
3214     Instruction *First = BB.getFirstNonPHI();
3215     auto *TPI = dyn_cast<TerminatePadInst>(First);
3216     if (!TPI)
3217       continue;
3218
3219     if (TPI->getNumArgOperands() != 1)
3220       report_fatal_error(
3221           "Expected a unary terminatepad for MSVC C++ personalities!");
3222
3223     auto *TerminateFn = dyn_cast<Function>(TPI->getArgOperand(0));
3224     if (!TerminateFn)
3225       report_fatal_error("Function operand expected in terminatepad for MSVC "
3226                          "C++ personalities!");
3227
3228     // Insert the cleanuppad instruction.
3229     auto *CPI = CleanupPadInst::Create(
3230         BB.getContext(), {}, Twine("terminatepad.for.", BB.getName()), &BB);
3231
3232     // Insert the call to the terminate instruction.
3233     auto *CallTerminate = CallInst::Create(TerminateFn, {}, &BB);
3234     CallTerminate->setDoesNotThrow();
3235     CallTerminate->setDoesNotReturn();
3236     CallTerminate->setCallingConv(TerminateFn->getCallingConv());
3237
3238     // Insert a new terminator for the cleanuppad using the same successor as
3239     // the terminatepad.
3240     CleanupReturnInst::Create(CPI, TPI->getUnwindDest(), &BB);
3241
3242     // Let's remove the terminatepad now that we've inserted the new
3243     // instructions.
3244     TPI->eraseFromParent();
3245   }
3246 }
3247
3248 void WinEHPrepare::colorFunclets(Function &F,
3249                                  SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3250   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>, 16> Worklist;
3251   BasicBlock *EntryBlock = &F.getEntryBlock();
3252
3253   // Build up the color map, which maps each block to its set of 'colors'.
3254   // For any block B, the "colors" of B are the set of funclets F (possibly
3255   // including a root "funclet" representing the main function), such that
3256   // F will need to directly contain B or a copy of B (where the term "directly
3257   // contain" is used to distinguish from being "transitively contained" in
3258   // a nested funclet).
3259   // Use a CFG walk driven by a worklist of (block, color) pairs.  The "color"
3260   // sets attached during this processing to a block which is the entry of some
3261   // funclet F is actually the set of F's parents -- i.e. the union of colors
3262   // of all predecessors of F's entry.  For all other blocks, the color sets
3263   // are as defined above.  A post-pass fixes up the block color map to reflect
3264   // the same sense of "color" for funclet entries as for other blocks.
3265
3266   Worklist.push_back({EntryBlock, EntryBlock});
3267
3268   while (!Worklist.empty()) {
3269     BasicBlock *Visiting;
3270     BasicBlock *Color;
3271     std::tie(Visiting, Color) = Worklist.pop_back_val();
3272     Instruction *VisitingHead = Visiting->getFirstNonPHI();
3273     if (VisitingHead->isEHPad() && !isa<CatchEndPadInst>(VisitingHead) &&
3274         !isa<CleanupEndPadInst>(VisitingHead)) {
3275       // Mark this as a funclet head as a member of itself.
3276       FuncletBlocks[Visiting].insert(Visiting);
3277       // Queue exits with the parent color.
3278       for (User *Exit : VisitingHead->users()) {
3279         for (BasicBlock *Succ :
3280              successors(cast<Instruction>(Exit)->getParent())) {
3281           if (BlockColors[Succ].insert(Color).second) {
3282             Worklist.push_back({Succ, Color});
3283           }
3284         }
3285       }
3286       // Handle CatchPad specially since its successors need different colors.
3287       if (CatchPadInst *CatchPad = dyn_cast<CatchPadInst>(VisitingHead)) {
3288         // Visit the normal successor with the color of the new EH pad, and
3289         // visit the unwind successor with the color of the parent.
3290         BasicBlock *NormalSucc = CatchPad->getNormalDest();
3291         if (BlockColors[NormalSucc].insert(Visiting).second) {
3292           Worklist.push_back({NormalSucc, Visiting});
3293         }
3294         BasicBlock *UnwindSucc = CatchPad->getUnwindDest();
3295         if (BlockColors[UnwindSucc].insert(Color).second) {
3296           Worklist.push_back({UnwindSucc, Color});
3297         }
3298         continue;
3299       }
3300       // Switch color to the current node, except for terminate pads which
3301       // have no bodies and only unwind successors and so need their successors
3302       // visited with the color of the parent.
3303       if (!isa<TerminatePadInst>(VisitingHead))
3304         Color = Visiting;
3305     } else {
3306       // Note that this is a member of the given color.
3307       FuncletBlocks[Color].insert(Visiting);
3308     }
3309
3310     TerminatorInst *Terminator = Visiting->getTerminator();
3311     if (isa<CleanupReturnInst>(Terminator) ||
3312         isa<CatchReturnInst>(Terminator) ||
3313         isa<CleanupEndPadInst>(Terminator)) {
3314       // These blocks' successors have already been queued with the parent
3315       // color.
3316       continue;
3317     }
3318     for (BasicBlock *Succ : successors(Visiting)) {
3319       if (isa<CatchEndPadInst>(Succ->getFirstNonPHI())) {
3320         // The catchendpad needs to be visited with the parent's color, not
3321         // the current color.  This will happen in the code above that visits
3322         // any catchpad unwind successor with the parent color, so we can
3323         // safely skip this successor here.
3324         continue;
3325       }
3326       if (BlockColors[Succ].insert(Color).second) {
3327         Worklist.push_back({Succ, Color});
3328       }
3329     }
3330   }
3331
3332   // The processing above actually accumulated the parent set for this
3333   // funclet into the color set for its entry; use the parent set to
3334   // populate the children map, and reset the color set to include just
3335   // the funclet itself (no instruction can target a funclet entry except on
3336   // that transitions to the child funclet).
3337   for (BasicBlock *FuncletEntry : EntryBlocks) {
3338     std::set<BasicBlock *> &ColorMapItem = BlockColors[FuncletEntry];
3339     for (BasicBlock *Parent : ColorMapItem)
3340       FuncletChildren[Parent].insert(FuncletEntry);
3341     ColorMapItem.clear();
3342     ColorMapItem.insert(FuncletEntry);
3343   }
3344 }
3345
3346 void WinEHPrepare::demotePHIsOnFunclets(Function &F) {
3347   // Strip PHI nodes off of EH pads.
3348   SmallVector<PHINode *, 16> PHINodes;
3349   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3350     BasicBlock *BB = FI++;
3351     if (!BB->isEHPad())
3352       continue;
3353     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;) {
3354       Instruction *I = BI++;
3355       auto *PN = dyn_cast<PHINode>(I);
3356       // Stop at the first non-PHI.
3357       if (!PN)
3358         break;
3359
3360       AllocaInst *SpillSlot = insertPHILoads(PN, F);
3361       if (SpillSlot)
3362         insertPHIStores(PN, SpillSlot);
3363
3364       PHINodes.push_back(PN);
3365     }
3366   }
3367
3368   for (auto *PN : PHINodes) {
3369     // There may be lingering uses on other EH PHIs being removed
3370     PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
3371     PN->eraseFromParent();
3372   }
3373 }
3374
3375 void WinEHPrepare::demoteUsesBetweenFunclets(Function &F) {
3376   // Turn all inter-funclet uses of a Value into loads and stores.
3377   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3378     BasicBlock *BB = FI++;
3379     std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB = BlockColors[BB];
3380     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;) {
3381       Instruction *I = BI++;
3382       // Funclets are permitted to use static allocas.
3383       if (auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
3384         if (AI->isStaticAlloca())
3385           continue;
3386
3387       demoteNonlocalUses(I, ColorsForBB, F);
3388     }
3389   }
3390 }
3391
3392 void WinEHPrepare::demoteArgumentUses(Function &F) {
3393   // Also demote function parameters used in funclets.
3394   std::set<BasicBlock *> &ColorsForEntry = BlockColors[&F.getEntryBlock()];
3395   for (Argument &Arg : F.args())
3396     demoteNonlocalUses(&Arg, ColorsForEntry, F);
3397 }
3398
3399 void WinEHPrepare::cloneCommonBlocks(
3400     Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3401   // We need to clone all blocks which belong to multiple funclets.  Values are
3402   // remapped throughout the funclet to propogate both the new instructions
3403   // *and* the new basic blocks themselves.
3404   for (BasicBlock *FuncletPadBB : EntryBlocks) {
3405     std::set<BasicBlock *> &BlocksInFunclet = FuncletBlocks[FuncletPadBB];
3406
3407     std::map<BasicBlock *, BasicBlock *> Orig2Clone;
3408     ValueToValueMapTy VMap;
3409     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet) {
3410       std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB = BlockColors[BB];
3411       // We don't need to do anything if the block is monochromatic.
3412       size_t NumColorsForBB = ColorsForBB.size();
3413       if (NumColorsForBB == 1)
3414         continue;
3415
3416       // Create a new basic block and copy instructions into it!
3417       BasicBlock *CBB =
3418           CloneBasicBlock(BB, VMap, Twine(".for.", FuncletPadBB->getName()));
3419       // Insert the clone immediately after the original to ensure determinism
3420       // and to keep the same relative ordering of any funclet's blocks.
3421       CBB->insertInto(&F, BB->getNextNode());
3422
3423       // Add basic block mapping.
3424       VMap[BB] = CBB;
3425
3426       // Record delta operations that we need to perform to our color mappings.
3427       Orig2Clone[BB] = CBB;
3428     }
3429
3430     // Update our color mappings to reflect that one block has lost a color and
3431     // another has gained a color.
3432     for (auto &BBMapping : Orig2Clone) {
3433       BasicBlock *OldBlock = BBMapping.first;
3434       BasicBlock *NewBlock = BBMapping.second;
3435
3436       BlocksInFunclet.insert(NewBlock);
3437       BlockColors[NewBlock].insert(FuncletPadBB);
3438
3439       BlocksInFunclet.erase(OldBlock);
3440       BlockColors[OldBlock].erase(FuncletPadBB);
3441     }
3442
3443     // Loop over all of the instructions in the function, fixing up operand
3444     // references as we go.  This uses VMap to do all the hard work.
3445     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet)
3446       // Loop over all instructions, fixing each one as we find it...
3447       for (Instruction &I : *BB)
3448         RemapInstruction(&I, VMap, RF_IgnoreMissingEntries);
3449
3450     // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to
3451     // the PHI nodes for NewBB now.
3452     for (auto &BBMapping : Orig2Clone) {
3453       BasicBlock *OldBlock = BBMapping.first;
3454       BasicBlock *NewBlock = BBMapping.second;
3455       for (BasicBlock *SuccBB : successors(NewBlock)) {
3456         for (Instruction &SuccI : *SuccBB) {
3457           auto *SuccPN = dyn_cast<PHINode>(&SuccI);
3458           if (!SuccPN)
3459             break;
3460
3461           // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for
3462           // the OldBlock.
3463           int OldBlockIdx = SuccPN->getBasicBlockIndex(OldBlock);
3464           if (OldBlockIdx == -1)
3465             break;
3466           Value *IV = SuccPN->getIncomingValue(OldBlockIdx);
3467
3468           // Remap the value if necessary.
3469           if (auto *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
3470             ValueToValueMapTy::iterator I = VMap.find(Inst);
3471             if (I != VMap.end())
3472               IV = I->second;
3473           }
3474
3475           SuccPN->addIncoming(IV, NewBlock);
3476         }
3477       }
3478     }
3479
3480     for (ValueToValueMapTy::value_type VT : VMap) {
3481       // If there were values defined in BB that are used outside the funclet,
3482       // then we now have to update all uses of the value to use either the
3483       // original value, the cloned value, or some PHI derived value.  This can
3484       // require arbitrary PHI insertion, of which we are prepared to do, clean
3485       // these up now.
3486       SmallVector<Use *, 16> UsesToRename;
3487
3488       auto *OldI = dyn_cast<Instruction>(const_cast<Value *>(VT.first));
3489       if (!OldI)
3490         continue;
3491       auto *NewI = cast<Instruction>(VT.second);
3492       // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
3493       // funclet, and if so, record them in UsesToRename.
3494       for (Use &U : OldI->uses()) {
3495         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3496         BasicBlock *UserBB = UserI->getParent();
3497         std::set<BasicBlock *> &ColorsForUserBB = BlockColors[UserBB];
3498         assert(!ColorsForUserBB.empty());
3499         if (ColorsForUserBB.size() > 1 ||
3500             *ColorsForUserBB.begin() != FuncletPadBB)
3501           UsesToRename.push_back(&U);
3502       }
3503
3504       // If there are no uses outside the block, we're done with this
3505       // instruction.
3506       if (UsesToRename.empty())
3507         continue;
3508
3509       // We found a use of OldI outside of the funclet.  Rename all uses of OldI
3510       // that are outside its funclet to be uses of the appropriate PHI node
3511       // etc.
3512       SSAUpdater SSAUpdate;
3513       SSAUpdate.Initialize(OldI->getType(), OldI->getName());
3514       SSAUpdate.AddAvailableValue(OldI->getParent(), OldI);
3515       SSAUpdate.AddAvailableValue(NewI->getParent(), NewI);
3516
3517       while (!UsesToRename.empty())
3518         SSAUpdate.RewriteUseAfterInsertions(*UsesToRename.pop_back_val());
3519     }
3520   }
3521 }
3522
3523 void WinEHPrepare::removeImplausibleTerminators(Function &F) {
3524   // Remove implausible terminators and replace them with UnreachableInst.
3525   for (auto &Funclet : FuncletBlocks) {
3526     BasicBlock *FuncletPadBB = Funclet.first;
3527     std::set<BasicBlock *> &BlocksInFunclet = Funclet.second;
3528     Instruction *FirstNonPHI = FuncletPadBB->getFirstNonPHI();
3529     auto *CatchPad = dyn_cast<CatchPadInst>(FirstNonPHI);
3530     auto *CleanupPad = dyn_cast<CleanupPadInst>(FirstNonPHI);
3531
3532     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet) {
3533       TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
3534       // CatchPadInst and CleanupPadInst can't transfer control to a ReturnInst.
3535       bool IsUnreachableRet = isa<ReturnInst>(TI) && (CatchPad || CleanupPad);
3536       // The token consumed by a CatchReturnInst must match the funclet token.
3537       bool IsUnreachableCatchret = false;
3538       if (auto *CRI = dyn_cast<CatchReturnInst>(TI))
3539         IsUnreachableCatchret = CRI->getCatchPad() != CatchPad;
3540       // The token consumed by a CleanupReturnInst must match the funclet token.
3541       bool IsUnreachableCleanupret = false;
3542       if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(TI))
3543         IsUnreachableCleanupret = CRI->getCleanupPad() != CleanupPad;
3544       // The token consumed by a CleanupEndPadInst must match the funclet token.
3545       bool IsUnreachableCleanupendpad = false;
3546       if (auto *CEPI = dyn_cast<CleanupEndPadInst>(TI))
3547         IsUnreachableCleanupendpad = CEPI->getCleanupPad() != CleanupPad;
3548       if (IsUnreachableRet || IsUnreachableCatchret ||
3549           IsUnreachableCleanupret || IsUnreachableCleanupendpad) {
3550         // Loop through all of our successors and make sure they know that one
3551         // of their predecessors is going away.
3552         for (BasicBlock *SuccBB : TI->successors())
3553           SuccBB->removePredecessor(BB);
3554
3555         new UnreachableInst(BB->getContext(), TI);
3556         TI->eraseFromParent();
3557       }
3558     }
3559   }
3560 }
3561
3562 void WinEHPrepare::cleanupPreparedFunclets(Function &F) {
3563   // Clean-up some of the mess we made by removing useles PHI nodes, trivial
3564   // branches, etc.
3565   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3566     BasicBlock *BB = FI++;
3567     SimplifyInstructionsInBlock(BB);
3568     ConstantFoldTerminator(BB, /*DeleteDeadConditions=*/true);
3569     MergeBlockIntoPredecessor(BB);
3570   }
3571
3572   // We might have some unreachable blocks after cleaning up some impossible
3573   // control flow.
3574   removeUnreachableBlocks(F);
3575 }
3576
3577 void WinEHPrepare::verifyPreparedFunclets(Function &F) {
3578   // Recolor the CFG to verify that all is well.
3579   for (BasicBlock &BB : F) {
3580     size_t NumColors = BlockColors[&BB].size();
3581     assert(NumColors == 1 && "Expected monochromatic BB!");
3582     if (NumColors == 0)
3583       report_fatal_error("Uncolored BB!");
3584     if (NumColors > 1)
3585       report_fatal_error("Multicolor BB!");
3586     if (!DisableDemotion) {
3587       bool EHPadHasPHI = BB.isEHPad() && isa<PHINode>(BB.begin());
3588       assert(!EHPadHasPHI && "EH Pad still has a PHI!");
3589       if (EHPadHasPHI)
3590         report_fatal_error("EH Pad still has a PHI!");
3591     }
3592   }
3593 }
3594
3595 bool WinEHPrepare::prepareExplicitEH(
3596     Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3597   // Remove unreachable blocks.  It is not valuable to assign them a color and
3598   // their existence can trick us into thinking values are alive when they are
3599   // not.
3600   removeUnreachableBlocks(F);
3601
3602   replaceTerminatePadWithCleanup(F);
3603
3604   // Determine which blocks are reachable from which funclet entries.
3605   colorFunclets(F, EntryBlocks);
3606
3607   if (!DisableDemotion) {
3608     demotePHIsOnFunclets(F);
3609
3610     demoteUsesBetweenFunclets(F);
3611
3612     demoteArgumentUses(F);
3613   }
3614
3615   cloneCommonBlocks(F, EntryBlocks);
3616
3617   if (!DisableCleanups) {
3618     removeImplausibleTerminators(F);
3619
3620     cleanupPreparedFunclets(F);
3621   }
3622
3623   verifyPreparedFunclets(F);
3624
3625   BlockColors.clear();
3626   FuncletBlocks.clear();
3627   FuncletChildren.clear();
3628
3629   return true;
3630 }
3631
3632 // TODO: Share loads when one use dominates another, or when a catchpad exit
3633 // dominates uses (needs dominators).
3634 AllocaInst *WinEHPrepare::insertPHILoads(PHINode *PN, Function &F) {
3635   BasicBlock *PHIBlock = PN->getParent();
3636   AllocaInst *SpillSlot = nullptr;
3637
3638   if (isa<CleanupPadInst>(PHIBlock->getFirstNonPHI())) {
3639     // Insert a load in place of the PHI and replace all uses.
3640     SpillSlot = new AllocaInst(PN->getType(), nullptr,
3641                                Twine(PN->getName(), ".wineh.spillslot"),
3642                                F.getEntryBlock().begin());
3643     Value *V = new LoadInst(SpillSlot, Twine(PN->getName(), ".wineh.reload"),
3644                             PHIBlock->getFirstInsertionPt());
3645     PN->replaceAllUsesWith(V);
3646     return SpillSlot;
3647   }
3648
3649   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Loads;
3650   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), UE = PN->use_end();
3651        UI != UE;) {
3652     Use &U = *UI++;
3653     auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3654     BasicBlock *UsingBB = UsingInst->getParent();
3655     if (UsingBB->isEHPad()) {
3656       // Use is on an EH pad phi.  Leave it alone; we'll insert loads and
3657       // stores for it separately.
3658       assert(isa<PHINode>(UsingInst));
3659       continue;
3660     }
3661     replaceUseWithLoad(PN, U, SpillSlot, Loads, F);
3662   }
3663   return SpillSlot;
3664 }
3665
3666 // TODO: improve store placement.  Inserting at def is probably good, but need
3667 // to be careful not to introduce interfering stores (needs liveness analysis).
3668 // TODO: identify related phi nodes that can share spill slots, and share them
3669 // (also needs liveness).
3670 void WinEHPrepare::insertPHIStores(PHINode *OriginalPHI,
3671                                    AllocaInst *SpillSlot) {
3672   // Use a worklist of (Block, Value) pairs -- the given Value needs to be
3673   // stored to the spill slot by the end of the given Block.
3674   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, Value *>, 4> Worklist;
3675
3676   Worklist.push_back({OriginalPHI->getParent(), OriginalPHI});
3677
3678   while (!Worklist.empty()) {
3679     BasicBlock *EHBlock;
3680     Value *InVal;
3681     std::tie(EHBlock, InVal) = Worklist.pop_back_val();
3682
3683     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(InVal);
3684     if (PN && PN->getParent() == EHBlock) {
3685       // The value is defined by another PHI we need to remove, with no room to
3686       // insert a store after the PHI, so each predecessor needs to store its
3687       // incoming value.
3688       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
3689         Value *PredVal = PN->getIncomingValue(i);
3690
3691         // Undef can safely be skipped.
3692         if (isa<UndefValue>(PredVal))
3693           continue;
3694
3695         insertPHIStore(PN->getIncomingBlock(i), PredVal, SpillSlot, Worklist);
3696       }
3697     } else {
3698       // We need to store InVal, which dominates EHBlock, but can't put a store
3699       // in EHBlock, so need to put stores in each predecessor.
3700       for (BasicBlock *PredBlock : predecessors(EHBlock)) {
3701         insertPHIStore(PredBlock, InVal, SpillSlot, Worklist);
3702       }
3703     }
3704   }
3705 }
3706
3707 void WinEHPrepare::insertPHIStore(
3708     BasicBlock *PredBlock, Value *PredVal, AllocaInst *SpillSlot,
3709     SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock *, Value *>> &Worklist) {
3710
3711   if (PredBlock->isEHPad() &&
3712       !isa<CleanupPadInst>(PredBlock->getFirstNonPHI())) {
3713     // Pred is unsplittable, so we need to queue it on the worklist.
3714     Worklist.push_back({PredBlock, PredVal});
3715     return;
3716   }
3717
3718   // Otherwise, insert the store at the end of the basic block.
3719   new StoreInst(PredVal, SpillSlot, PredBlock->getTerminator());
3720 }
3721
3722 // TODO: Share loads for same-funclet uses (requires dominators if funclets
3723 // aren't properly nested).
3724 void WinEHPrepare::demoteNonlocalUses(Value *V,
3725                                       std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB,
3726                                       Function &F) {
3727   // Tokens can only be used non-locally due to control flow involving
3728   // unreachable edges.  Don't try to demote the token usage, we'll simply
3729   // delete the cloned user later.
3730   if (isa<CatchPadInst>(V) || isa<CleanupPadInst>(V))
3731     return;
3732
3733   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Loads;
3734   AllocaInst *SpillSlot = nullptr;
3735   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end(); UI != UE;) {
3736     Use &U = *UI++;
3737     auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3738     BasicBlock *UsingBB = UsingInst->getParent();
3739
3740     // Is the Use inside a block which is colored the same as the Def?
3741     // If so, we don't need to escape the Def because we will clone
3742     // ourselves our own private copy.
3743     std::set<BasicBlock *> &ColorsForUsingBB = BlockColors[UsingBB];
3744     if (ColorsForUsingBB == ColorsForBB)
3745       continue;
3746
3747     replaceUseWithLoad(V, U, SpillSlot, Loads, F);
3748   }
3749   if (SpillSlot) {
3750     // Insert stores of the computed value into the stack slot.
3751     // We have to be careful if I is an invoke instruction,
3752     // because we can't insert the store AFTER the terminator instruction.
3753     BasicBlock::iterator InsertPt;
3754     if (isa<Argument>(V)) {
3755       InsertPt = F.getEntryBlock().getTerminator();
3756     } else if (isa<TerminatorInst>(V)) {
3757       auto *II = cast<InvokeInst>(V);
3758       // We cannot demote invoke instructions to the stack if their normal
3759       // edge is critical. Therefore, split the critical edge and create a
3760       // basic block into which the store can be inserted.
3761       if (!II->getNormalDest()->getSinglePredecessor()) {
3762         unsigned SuccNum =
3763             GetSuccessorNumber(II->getParent(), II->getNormalDest());
3764         assert(isCriticalEdge(II, SuccNum) && "Expected a critical edge!");
3765         BasicBlock *NewBlock = SplitCriticalEdge(II, SuccNum);
3766         assert(NewBlock && "Unable to split critical edge.");
3767         // Update the color mapping for the newly split edge.
3768         std::set<BasicBlock *> &ColorsForUsingBB = BlockColors[II->getParent()];
3769         BlockColors[NewBlock] = ColorsForUsingBB;
3770         for (BasicBlock *FuncletPad : ColorsForUsingBB)
3771           FuncletBlocks[FuncletPad].insert(NewBlock);
3772       }
3773       InsertPt = II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
3774     } else {
3775       InsertPt = cast<Instruction>(V);
3776       ++InsertPt;
3777       // Don't insert before PHI nodes or EH pad instrs.
3778       for (; isa<PHINode>(InsertPt) || InsertPt->isEHPad(); ++InsertPt)
3779         ;
3780     }
3781     new StoreInst(V, SpillSlot, InsertPt);
3782   }
3783 }
3784
3785 void WinEHPrepare::replaceUseWithLoad(Value *V, Use &U, AllocaInst *&SpillSlot,
3786                                       DenseMap<BasicBlock *, Value *> &Loads,
3787                                       Function &F) {
3788   // Lazilly create the spill slot.
3789   if (!SpillSlot)
3790     SpillSlot = new AllocaInst(V->getType(), nullptr,
3791                                Twine(V->getName(), ".wineh.spillslot"),
3792                                F.getEntryBlock().begin());
3793
3794   auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3795   if (auto *UsingPHI = dyn_cast<PHINode>(UsingInst)) {
3796     // If this is a PHI node, we can't insert a load of the value before
3797     // the use.  Instead insert the load in the predecessor block
3798     // corresponding to the incoming value.
3799     //
3800     // Note that if there are multiple edges from a basic block to this
3801     // PHI node that we cannot have multiple loads.  The problem is that
3802     // the resulting PHI node will have multiple values (from each load)
3803     // coming in from the same block, which is illegal SSA form.
3804     // For this reason, we keep track of and reuse loads we insert.
3805     BasicBlock *IncomingBlock = UsingPHI->getIncomingBlock(U);
3806     if (auto *CatchRet =
3807             dyn_cast<CatchReturnInst>(IncomingBlock->getTerminator())) {
3808       // Putting a load above a catchret and use on the phi would still leave
3809       // a cross-funclet def/use.  We need to split the edge, change the
3810       // catchret to target the new block, and put the load there.
3811       BasicBlock *PHIBlock = UsingInst->getParent();
3812       BasicBlock *NewBlock = SplitEdge(IncomingBlock, PHIBlock);
3813       // SplitEdge gives us:
3814       //   IncomingBlock:
3815       //     ...
3816       //     br label %NewBlock
3817       //   NewBlock:
3818       //     catchret label %PHIBlock
3819       // But we need:
3820       //   IncomingBlock:
3821       //     ...
3822       //     catchret label %NewBlock
3823       //   NewBlock:
3824       //     br label %PHIBlock
3825       // So move the terminators to each others' blocks and swap their
3826       // successors.
3827       BranchInst *Goto = cast<BranchInst>(IncomingBlock->getTerminator());
3828       Goto->removeFromParent();
3829       CatchRet->removeFromParent();
3830       IncomingBlock->getInstList().push_back(CatchRet);
3831       NewBlock->getInstList().push_back(Goto);
3832       Goto->setSuccessor(0, PHIBlock);
3833       CatchRet->setSuccessor(NewBlock);
3834       // Update the color mapping for the newly split edge.
3835       std::set<BasicBlock *> &ColorsForPHIBlock = BlockColors[PHIBlock];
3836       BlockColors[NewBlock] = ColorsForPHIBlock;
3837       for (BasicBlock *FuncletPad : ColorsForPHIBlock)
3838         FuncletBlocks[FuncletPad].insert(NewBlock);
3839       // Treat the new block as incoming for load insertion.
3840       IncomingBlock = NewBlock;
3841     }
3842     Value *&Load = Loads[IncomingBlock];
3843     // Insert the load into the predecessor block
3844     if (!Load)
3845       Load = new LoadInst(SpillSlot, Twine(V->getName(), ".wineh.reload"),
3846                           /*Volatile=*/false, IncomingBlock->getTerminator());
3847
3848     U.set(Load);
3849   } else {
3850     // Reload right before the old use.
3851     auto *Load = new LoadInst(SpillSlot, Twine(V->getName(), ".wineh.reload"),
3852                               /*Volatile=*/false, UsingInst);
3853     U.set(Load);
3854   }
3855 }