[WinEH] Fix ip2state table emission with funclets
[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/MC/MCSymbol.h"
38 #include "llvm/Pass.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
41 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
42 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
46 #include <memory>
47
48 using namespace llvm;
49 using namespace llvm::PatternMatch;
50
51 #define DEBUG_TYPE "winehprepare"
52
53 static cl::opt<bool> DisableDemotion(
54     "disable-demotion", cl::Hidden,
55     cl::desc(
56         "Clone multicolor basic blocks but do not demote cross funclet values"),
57     cl::init(false));
58
59 static cl::opt<bool> DisableCleanups(
60     "disable-cleanups", cl::Hidden,
61     cl::desc("Do not remove implausible terminators or other similar cleanups"),
62     cl::init(false));
63
64 namespace {
65
66 // This map is used to model frame variable usage during outlining, to
67 // construct a structure type to hold the frame variables in a frame
68 // allocation block, and to remap the frame variable allocas (including
69 // spill locations as needed) to GEPs that get the variable from the
70 // frame allocation structure.
71 typedef MapVector<Value *, TinyPtrVector<AllocaInst *>> FrameVarInfoMap;
72
73 // TinyPtrVector cannot hold nullptr, so we need our own sentinel that isn't
74 // quite null.
75 AllocaInst *getCatchObjectSentinel() {
76   return static_cast<AllocaInst *>(nullptr) + 1;
77 }
78
79 typedef SmallSet<BasicBlock *, 4> VisitedBlockSet;
80
81 class LandingPadActions;
82 class LandingPadMap;
83
84 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CatchHandler *> CatchHandlerMapTy;
85 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CleanupHandler *> CleanupHandlerMapTy;
86
87 class WinEHPrepare : public FunctionPass {
88 public:
89   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid.
90   WinEHPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
91       : FunctionPass(ID) {
92     if (TM)
93       TheTriple = TM->getTargetTriple();
94   }
95
96   bool runOnFunction(Function &Fn) override;
97
98   bool doFinalization(Module &M) override;
99
100   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
101
102   const char *getPassName() const override {
103     return "Windows exception handling preparation";
104   }
105
106 private:
107   bool prepareExceptionHandlers(Function &F,
108                                 SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
109   void identifyEHBlocks(Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
110   void promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad);
111   void demoteValuesLiveAcrossHandlers(Function &F,
112                                       SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
113   void findSEHEHReturnPoints(Function &F,
114                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
115   void findCXXEHReturnPoints(Function &F,
116                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
117   void getPossibleReturnTargets(Function *ParentF, Function *HandlerF,
118                                 SetVector<BasicBlock*> &Targets);
119   void completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
120                                 LandingPadInst *OutlinedLPad,
121                                 const LandingPadInst *OriginalLPad,
122                                 FrameVarInfoMap &VarInfo);
123   Function *createHandlerFunc(Function *ParentFn, Type *RetTy,
124                               const Twine &Name, Module *M, Value *&ParentFP);
125   bool outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
126                       LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
127                       FrameVarInfoMap &VarInfo);
128   void addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler);
129
130   void mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad, LandingPadActions &Actions);
131   CatchHandler *findCatchHandler(BasicBlock *BB, BasicBlock *&NextBB,
132                                  VisitedBlockSet &VisitedBlocks);
133   void findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions, BasicBlock *StartBB,
134                            BasicBlock *EndBB);
135
136   void processSEHCatchHandler(CatchHandler *Handler, BasicBlock *StartBB);
137   void insertPHIStores(PHINode *OriginalPHI, AllocaInst *SpillSlot);
138   void
139   insertPHIStore(BasicBlock *PredBlock, Value *PredVal, AllocaInst *SpillSlot,
140                  SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock *, Value *>> &Worklist);
141   AllocaInst *insertPHILoads(PHINode *PN, Function &F);
142   void replaceUseWithLoad(Value *V, Use &U, AllocaInst *&SpillSlot,
143                           DenseMap<BasicBlock *, Value *> &Loads, Function &F);
144   void demoteNonlocalUses(Value *V, std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB,
145                           Function &F);
146   bool prepareExplicitEH(Function &F,
147                          SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
148   void replaceTerminatePadWithCleanup(Function &F);
149   void colorFunclets(Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
150   void demotePHIsOnFunclets(Function &F);
151   void demoteUsesBetweenFunclets(Function &F);
152   void demoteArgumentUses(Function &F);
153   void cloneCommonBlocks(Function &F,
154                          SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks);
155   void removeImplausibleTerminators(Function &F);
156   void cleanupPreparedFunclets(Function &F);
157   void verifyPreparedFunclets(Function &F);
158
159   Triple TheTriple;
160
161   // All fields are reset by runOnFunction.
162   DominatorTree *DT = nullptr;
163   const TargetLibraryInfo *LibInfo = nullptr;
164   EHPersonality Personality = EHPersonality::Unknown;
165   CatchHandlerMapTy CatchHandlerMap;
166   CleanupHandlerMapTy CleanupHandlerMap;
167   DenseMap<const LandingPadInst *, LandingPadMap> LPadMaps;
168   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> NormalBlocks;
169   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> EHBlocks;
170   SetVector<BasicBlock *> EHReturnBlocks;
171
172   // This maps landing pad instructions found in outlined handlers to
173   // the landing pad instruction in the parent function from which they
174   // were cloned.  The cloned/nested landing pad is used as the key
175   // because the landing pad may be cloned into multiple handlers.
176   // This map will be used to add the llvm.eh.actions call to the nested
177   // landing pads after all handlers have been outlined.
178   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> NestedLPtoOriginalLP;
179
180   // This maps blocks in the parent function which are destinations of
181   // catch handlers to cloned blocks in (other) outlined handlers. This
182   // handles the case where a nested landing pads has a catch handler that
183   // returns to a handler function rather than the parent function.
184   // The original block is used as the key here because there should only
185   // ever be one handler function from which the cloned block is not pruned.
186   // The original block will be pruned from the parent function after all
187   // handlers have been outlined.  This map will be used to adjust the
188   // return instructions of handlers which return to the block that was
189   // outlined into a handler.  This is done after all handlers have been
190   // outlined but before the outlined code is pruned from the parent function.
191   DenseMap<const BasicBlock *, BasicBlock *> LPadTargetBlocks;
192
193   // Map from outlined handler to call to parent local address. Only used for
194   // 32-bit EH.
195   DenseMap<Function *, Value *> HandlerToParentFP;
196
197   AllocaInst *SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
198
199   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> BlockColors;
200   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> FuncletBlocks;
201   std::map<BasicBlock *, std::set<BasicBlock *>> FuncletChildren;
202 };
203
204 class WinEHFrameVariableMaterializer : public ValueMaterializer {
205 public:
206   WinEHFrameVariableMaterializer(Function *OutlinedFn, Value *ParentFP,
207                                  FrameVarInfoMap &FrameVarInfo);
208   ~WinEHFrameVariableMaterializer() override {}
209
210   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
211
212   void escapeCatchObject(Value *V);
213
214 private:
215   FrameVarInfoMap &FrameVarInfo;
216   IRBuilder<> Builder;
217 };
218
219 class LandingPadMap {
220 public:
221   LandingPadMap() : OriginLPad(nullptr) {}
222   void mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad);
223
224   bool isInitialized() { return OriginLPad != nullptr; }
225
226   bool isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const;
227   bool isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const;
228
229   void remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
230                      Value *SelectorValue) const;
231
232 private:
233   const LandingPadInst *OriginLPad;
234   // We will normally only see one of each of these instructions, but
235   // if more than one occurs for some reason we can handle that.
236   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedEHPtrs;
237   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedSelectors;
238 };
239
240 class WinEHCloningDirectorBase : public CloningDirector {
241 public:
242   WinEHCloningDirectorBase(Function *HandlerFn, Value *ParentFP,
243                            FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
244       : Materializer(HandlerFn, ParentFP, VarInfo),
245         SelectorIDType(Type::getInt32Ty(HandlerFn->getContext())),
246         Int8PtrType(Type::getInt8PtrTy(HandlerFn->getContext())),
247         LPadMap(LPadMap), ParentFP(ParentFP) {}
248
249   CloningAction handleInstruction(ValueToValueMapTy &VMap,
250                                   const Instruction *Inst,
251                                   BasicBlock *NewBB) override;
252
253   virtual CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
254                                          const Instruction *Inst,
255                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
256   virtual CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
257                                        const Instruction *Inst,
258                                        BasicBlock *NewBB) = 0;
259   virtual CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
260                                         const Instruction *Inst,
261                                         BasicBlock *NewBB) = 0;
262   virtual CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
263                                          const IndirectBrInst *IBr,
264                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
265   virtual CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
266                                      const InvokeInst *Invoke,
267                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
268   virtual CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
269                                      const ResumeInst *Resume,
270                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
271   virtual CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
272                                       const CmpInst *Compare,
273                                       BasicBlock *NewBB) = 0;
274   virtual CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
275                                          const LandingPadInst *LPad,
276                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
277
278   ValueMaterializer *getValueMaterializer() override { return &Materializer; }
279
280 protected:
281   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer;
282   Type *SelectorIDType;
283   Type *Int8PtrType;
284   LandingPadMap &LPadMap;
285
286   /// The value representing the parent frame pointer.
287   Value *ParentFP;
288 };
289
290 class WinEHCatchDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
291 public:
292   WinEHCatchDirector(
293       Function *CatchFn, Value *ParentFP, Value *Selector,
294       FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap,
295       DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPads,
296       DominatorTree *DT, SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks)
297       : WinEHCloningDirectorBase(CatchFn, ParentFP, VarInfo, LPadMap),
298         CurrentSelector(Selector->stripPointerCasts()),
299         ExceptionObjectVar(nullptr), NestedLPtoOriginalLP(NestedLPads),
300         DT(DT), EHBlocks(EHBlocks) {}
301
302   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
303                                  const Instruction *Inst,
304                                  BasicBlock *NewBB) override;
305   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
306                                BasicBlock *NewBB) override;
307   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
308                                 const Instruction *Inst,
309                                 BasicBlock *NewBB) override;
310   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
311                                  const IndirectBrInst *IBr,
312                                  BasicBlock *NewBB) override;
313   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
314                              BasicBlock *NewBB) override;
315   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
316                              BasicBlock *NewBB) override;
317   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
318                               BasicBlock *NewBB) override;
319   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
320                                  const LandingPadInst *LPad,
321                                  BasicBlock *NewBB) override;
322
323   Value *getExceptionVar() { return ExceptionObjectVar; }
324   TinyPtrVector<BasicBlock *> &getReturnTargets() { return ReturnTargets; }
325
326 private:
327   Value *CurrentSelector;
328
329   Value *ExceptionObjectVar;
330   TinyPtrVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
331
332   // This will be a reference to the field of the same name in the WinEHPrepare
333   // object which instantiates this WinEHCatchDirector object.
334   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPtoOriginalLP;
335   DominatorTree *DT;
336   SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks;
337 };
338
339 class WinEHCleanupDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
340 public:
341   WinEHCleanupDirector(Function *CleanupFn, Value *ParentFP,
342                        FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
343       : WinEHCloningDirectorBase(CleanupFn, ParentFP, VarInfo,
344                                  LPadMap) {}
345
346   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
347                                  const Instruction *Inst,
348                                  BasicBlock *NewBB) override;
349   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
350                                BasicBlock *NewBB) override;
351   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
352                                 const Instruction *Inst,
353                                 BasicBlock *NewBB) override;
354   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
355                                  const IndirectBrInst *IBr,
356                                  BasicBlock *NewBB) override;
357   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
358                              BasicBlock *NewBB) override;
359   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
360                              BasicBlock *NewBB) override;
361   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
362                               BasicBlock *NewBB) override;
363   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
364                                  const LandingPadInst *LPad,
365                                  BasicBlock *NewBB) override;
366 };
367
368 class LandingPadActions {
369 public:
370   LandingPadActions() : HasCleanupHandlers(false) {}
371
372   void insertCatchHandler(CatchHandler *Action) { Actions.push_back(Action); }
373   void insertCleanupHandler(CleanupHandler *Action) {
374     Actions.push_back(Action);
375     HasCleanupHandlers = true;
376   }
377
378   bool includesCleanup() const { return HasCleanupHandlers; }
379
380   SmallVectorImpl<ActionHandler *> &actions() { return Actions; }
381   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator begin() { return Actions.begin(); }
382   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator end() { return Actions.end(); }
383
384 private:
385   // Note that this class does not own the ActionHandler objects in this vector.
386   // The ActionHandlers are owned by the CatchHandlerMap and CleanupHandlerMap
387   // in the WinEHPrepare class.
388   SmallVector<ActionHandler *, 4> Actions;
389   bool HasCleanupHandlers;
390 };
391
392 } // end anonymous namespace
393
394 char WinEHPrepare::ID = 0;
395 INITIALIZE_TM_PASS(WinEHPrepare, "winehprepare", "Prepare Windows exceptions",
396                    false, false)
397
398 FunctionPass *llvm::createWinEHPass(const TargetMachine *TM) {
399   return new WinEHPrepare(TM);
400 }
401
402 bool WinEHPrepare::runOnFunction(Function &Fn) {
403   if (!Fn.hasPersonalityFn())
404     return false;
405
406   // No need to prepare outlined handlers.
407   if (Fn.hasFnAttribute("wineh-parent"))
408     return false;
409
410   // Classify the personality to see what kind of preparation we need.
411   Personality = classifyEHPersonality(Fn.getPersonalityFn());
412
413   // Do nothing if this is not an MSVC personality.
414   if (!isMSVCEHPersonality(Personality))
415     return false;
416
417   SmallVector<LandingPadInst *, 4> LPads;
418   SmallVector<ResumeInst *, 4> Resumes;
419   SmallVector<BasicBlock *, 4> EntryBlocks;
420   bool ForExplicitEH = false;
421   for (BasicBlock &BB : Fn) {
422     Instruction *First = BB.getFirstNonPHI();
423     if (auto *LP = dyn_cast<LandingPadInst>(First)) {
424       LPads.push_back(LP);
425     } else if (First->isEHPad()) {
426       if (!ForExplicitEH)
427         EntryBlocks.push_back(&Fn.getEntryBlock());
428       if (!isa<CatchEndPadInst>(First) && !isa<CleanupEndPadInst>(First))
429         EntryBlocks.push_back(&BB);
430       ForExplicitEH = true;
431     }
432     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(BB.getTerminator()))
433       Resumes.push_back(Resume);
434   }
435
436   if (ForExplicitEH)
437     return prepareExplicitEH(Fn, EntryBlocks);
438
439   // No need to prepare functions that lack landing pads.
440   if (LPads.empty())
441     return false;
442
443   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
444   LibInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
445
446   // If there were any landing pads, prepareExceptionHandlers will make changes.
447   prepareExceptionHandlers(Fn, LPads);
448   return true;
449 }
450
451 bool WinEHPrepare::doFinalization(Module &M) { return false; }
452
453 void WinEHPrepare::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
454   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
455   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
456 }
457
458 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
459                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB);
460
461 // Finds blocks reachable from the starting set Worklist. Does not follow unwind
462 // edges or blocks listed in StopPoints.
463 static void findReachableBlocks(SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &ReachableBBs,
464                                 SetVector<BasicBlock *> &Worklist,
465                                 const SetVector<BasicBlock *> *StopPoints) {
466   while (!Worklist.empty()) {
467     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
468
469     // Don't cross blocks that we should stop at.
470     if (StopPoints && StopPoints->count(BB))
471       continue;
472
473     if (!ReachableBBs.insert(BB).second)
474       continue; // Already visited.
475
476     // Don't follow unwind edges of invokes.
477     if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB->getTerminator())) {
478       Worklist.insert(II->getNormalDest());
479       continue;
480     }
481
482     // Otherwise, follow all successors.
483     Worklist.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
484   }
485 }
486
487 // Attempt to find an instruction where a block can be split before
488 // a call to llvm.eh.begincatch and its operands.  If the block
489 // begins with the begincatch call or one of its adjacent operands
490 // the block will not be split.
491 static Instruction *findBeginCatchSplitPoint(BasicBlock *BB,
492                                              IntrinsicInst *II) {
493   // If the begincatch call is already the first instruction in the block,
494   // don't split.
495   Instruction *FirstNonPHI = BB->getFirstNonPHI();
496   if (II == FirstNonPHI)
497     return nullptr;
498
499   // If either operand is in the same basic block as the instruction and
500   // isn't used by another instruction before the begincatch call, include it
501   // in the split block.
502   auto *Op0 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(0));
503   auto *Op1 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(1));
504
505   Instruction *I = II->getPrevNode();
506   Instruction *LastI = II;
507
508   while (I == Op0 || I == Op1) {
509     // If the block begins with one of the operands and there are no other
510     // instructions between the operand and the begincatch call, don't split.
511     if (I == FirstNonPHI)
512       return nullptr;
513
514     LastI = I;
515     I = I->getPrevNode();
516   }
517
518   // If there is at least one instruction in the block before the begincatch
519   // call and its operands, split the block at either the begincatch or
520   // its operand.
521   return LastI;
522 }
523
524 /// Find all points where exceptional control rejoins normal control flow via
525 /// llvm.eh.endcatch. Add them to the normal bb reachability worklist.
526 void WinEHPrepare::findCXXEHReturnPoints(
527     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
528   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
529     BasicBlock *BB = BBI;
530     for (Instruction &I : *BB) {
531       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>())) {
532         Instruction *SplitPt =
533             findBeginCatchSplitPoint(BB, cast<IntrinsicInst>(&I));
534         if (SplitPt) {
535           // Split the block before the llvm.eh.begincatch call to allow
536           // cleanup and catch code to be distinguished later.
537           // Do not update BBI because we still need to process the
538           // portion of the block that we are splitting off.
539           SplitBlock(BB, SplitPt, DT);
540           break;
541         }
542       }
543       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
544         // Split the block after the call to llvm.eh.endcatch if there is
545         // anything other than an unconditional branch, or if the successor
546         // starts with a phi.
547         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(I.getNextNode());
548         if (!Br || !Br->isUnconditional() ||
549             isa<PHINode>(Br->getSuccessor(0)->begin())) {
550           DEBUG(dbgs() << "splitting block " << BB->getName()
551                        << " with llvm.eh.endcatch\n");
552           BBI = SplitBlock(BB, I.getNextNode(), DT);
553         }
554         // The next BB is normal control flow.
555         EHReturnBlocks.insert(BB->getTerminator()->getSuccessor(0));
556         break;
557       }
558     }
559   }
560 }
561
562 static bool isCatchAllLandingPad(const BasicBlock *BB) {
563   const LandingPadInst *LP = BB->getLandingPadInst();
564   if (!LP)
565     return false;
566   unsigned N = LP->getNumClauses();
567   return (N > 0 && LP->isCatch(N - 1) &&
568           isa<ConstantPointerNull>(LP->getClause(N - 1)));
569 }
570
571 /// Find all points where exceptions control rejoins normal control flow via
572 /// selector dispatch.
573 void WinEHPrepare::findSEHEHReturnPoints(
574     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
575   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
576     BasicBlock *BB = BBI;
577     // If the landingpad is a catch-all, treat the whole lpad as if it is
578     // reachable from normal control flow.
579     // FIXME: This is imprecise. We need a better way of identifying where a
580     // catch-all starts and cleanups stop. As far as LLVM is concerned, there
581     // is no difference.
582     if (isCatchAllLandingPad(BB)) {
583       EHReturnBlocks.insert(BB);
584       continue;
585     }
586
587     BasicBlock *CatchHandler;
588     BasicBlock *NextBB;
589     Constant *Selector;
590     if (isSelectorDispatch(BB, CatchHandler, Selector, NextBB)) {
591       // Split the edge if there are multiple predecessors. This creates a place
592       // where we can insert EH recovery code.
593       if (!CatchHandler->getSinglePredecessor()) {
594         DEBUG(dbgs() << "splitting EH return edge from " << BB->getName()
595                      << " to " << CatchHandler->getName() << '\n');
596         BBI = CatchHandler = SplitCriticalEdge(
597             BB, std::find(succ_begin(BB), succ_end(BB), CatchHandler));
598       }
599       EHReturnBlocks.insert(CatchHandler);
600     }
601   }
602 }
603
604 void WinEHPrepare::identifyEHBlocks(Function &F, 
605                                     SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
606   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
607                << F.getName() << '\n');
608
609   // Build a set of all non-exceptional blocks and exceptional blocks.
610   // - Non-exceptional blocks are blocks reachable from the entry block while
611   //   not following invoke unwind edges.
612   // - Exceptional blocks are blocks reachable from landingpads. Analysis does
613   //   not follow llvm.eh.endcatch blocks, which mark a transition from
614   //   exceptional to normal control.
615
616   if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
617     findCXXEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
618   else
619     findSEHEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
620
621   DEBUG({
622     dbgs() << "identified the following blocks as EH return points:\n";
623     for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
624       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
625   });
626
627 // Join points should not have phis at this point, unless they are a
628 // landingpad, in which case we will demote their phis later.
629 #ifndef NDEBUG
630   for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
631     assert((BB->isLandingPad() || !isa<PHINode>(BB->begin())) &&
632            "non-lpad EH return block has phi");
633 #endif
634
635   // Normal blocks are the blocks reachable from the entry block and all EH
636   // return points.
637   SetVector<BasicBlock *> Worklist;
638   Worklist = EHReturnBlocks;
639   Worklist.insert(&F.getEntryBlock());
640   findReachableBlocks(NormalBlocks, Worklist, nullptr);
641   DEBUG({
642     dbgs() << "marked the following blocks as normal:\n";
643     for (BasicBlock *BB : NormalBlocks)
644       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
645   });
646
647   // Exceptional blocks are the blocks reachable from landingpads that don't
648   // cross EH return points.
649   Worklist.clear();
650   for (auto *LPI : LPads)
651     Worklist.insert(LPI->getParent());
652   findReachableBlocks(EHBlocks, Worklist, &EHReturnBlocks);
653   DEBUG({
654     dbgs() << "marked the following blocks as exceptional:\n";
655     for (BasicBlock *BB : EHBlocks)
656       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
657   });
658
659 }
660
661 /// Ensure that all values live into and out of exception handlers are stored
662 /// in memory.
663 /// FIXME: This falls down when values are defined in one handler and live into
664 /// another handler. For example, a cleanup defines a value used only by a
665 /// catch handler.
666 void WinEHPrepare::demoteValuesLiveAcrossHandlers(
667     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
668   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
669                << F.getName() << '\n');
670
671   // identifyEHBlocks() should have been called before this function.
672   assert(!NormalBlocks.empty());
673
674   // Try to avoid demoting EH pointer and selector values. They get in the way
675   // of our pattern matching.
676   SmallPtrSet<Instruction *, 10> EHVals;
677   for (BasicBlock &BB : F) {
678     LandingPadInst *LP = BB.getLandingPadInst();
679     if (!LP)
680       continue;
681     EHVals.insert(LP);
682     for (User *U : LP->users()) {
683       auto *EI = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
684       if (!EI)
685         continue;
686       EHVals.insert(EI);
687       for (User *U2 : EI->users()) {
688         if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(U2))
689           EHVals.insert(PN);
690       }
691     }
692   }
693
694   SetVector<Argument *> ArgsToDemote;
695   SetVector<Instruction *> InstrsToDemote;
696   for (BasicBlock &BB : F) {
697     bool IsNormalBB = NormalBlocks.count(&BB);
698     bool IsEHBB = EHBlocks.count(&BB);
699     if (!IsNormalBB && !IsEHBB)
700       continue; // Blocks that are neither normal nor EH are unreachable.
701     for (Instruction &I : BB) {
702       for (Value *Op : I.operands()) {
703         // Don't demote static allocas, constants, and labels.
704         if (isa<Constant>(Op) || isa<BasicBlock>(Op) || isa<InlineAsm>(Op))
705           continue;
706         auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Op);
707         if (AI && AI->isStaticAlloca())
708           continue;
709
710         if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Op)) {
711           if (IsEHBB) {
712             DEBUG(dbgs() << "Demoting argument " << *Arg
713                          << " used by EH instr: " << I << "\n");
714             ArgsToDemote.insert(Arg);
715           }
716           continue;
717         }
718
719         // Don't demote EH values.
720         auto *OpI = cast<Instruction>(Op);
721         if (EHVals.count(OpI))
722           continue;
723
724         BasicBlock *OpBB = OpI->getParent();
725         // If a value is produced and consumed in the same BB, we don't need to
726         // demote it.
727         if (OpBB == &BB)
728           continue;
729         bool IsOpNormalBB = NormalBlocks.count(OpBB);
730         bool IsOpEHBB = EHBlocks.count(OpBB);
731         if (IsNormalBB != IsOpNormalBB || IsEHBB != IsOpEHBB) {
732           DEBUG({
733             dbgs() << "Demoting instruction live in-out from EH:\n";
734             dbgs() << "Instr: " << *OpI << '\n';
735             dbgs() << "User: " << I << '\n';
736           });
737           InstrsToDemote.insert(OpI);
738         }
739       }
740     }
741   }
742
743   // Demote values live into and out of handlers.
744   // FIXME: This demotion is inefficient. We should insert spills at the point
745   // of definition, insert one reload in each handler that uses the value, and
746   // insert reloads in the BB used to rejoin normal control flow.
747   Instruction *AllocaInsertPt = F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt();
748   for (Instruction *I : InstrsToDemote)
749     DemoteRegToStack(*I, false, AllocaInsertPt);
750
751   // Demote arguments separately, and only for uses in EH blocks.
752   for (Argument *Arg : ArgsToDemote) {
753     auto *Slot = new AllocaInst(Arg->getType(), nullptr,
754                                 Arg->getName() + ".reg2mem", AllocaInsertPt);
755     SmallVector<User *, 4> Users(Arg->user_begin(), Arg->user_end());
756     for (User *U : Users) {
757       auto *I = dyn_cast<Instruction>(U);
758       if (I && EHBlocks.count(I->getParent())) {
759         auto *Reload = new LoadInst(Slot, Arg->getName() + ".reload", false, I);
760         U->replaceUsesOfWith(Arg, Reload);
761       }
762     }
763     new StoreInst(Arg, Slot, AllocaInsertPt);
764   }
765
766   // Demote landingpad phis, as the landingpad will be removed from the machine
767   // CFG.
768   for (LandingPadInst *LPI : LPads) {
769     BasicBlock *BB = LPI->getParent();
770     while (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
771       DemotePHIToStack(Phi, AllocaInsertPt);
772   }
773
774   DEBUG(dbgs() << "Demoted " << InstrsToDemote.size() << " instructions and "
775                << ArgsToDemote.size() << " arguments for WinEHPrepare\n\n");
776 }
777
778 bool WinEHPrepare::prepareExceptionHandlers(
779     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
780   // Don't run on functions that are already prepared.
781   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
782     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
783     for (Instruction &Inst : *LPadBB)
784       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
785         return false;
786   }
787
788   identifyEHBlocks(F, LPads);
789   demoteValuesLiveAcrossHandlers(F, LPads);
790
791   // These containers are used to re-map frame variables that are used in
792   // outlined catch and cleanup handlers.  They will be populated as the
793   // handlers are outlined.
794   FrameVarInfoMap FrameVarInfo;
795
796   bool HandlersOutlined = false;
797
798   Module *M = F.getParent();
799   LLVMContext &Context = M->getContext();
800
801   // Create a new function to receive the handler contents.
802   PointerType *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
803   Type *Int32Type = Type::getInt32Ty(Context);
804   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::eh_actions);
805
806   if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
807     // FIXME: Switch the ehptr type to i32 and then switch this.
808     SEHExceptionCodeSlot =
809         new AllocaInst(Int8PtrType, nullptr, "seh_exception_code",
810                        F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt());
811   }
812
813   // In order to handle the case where one outlined catch handler returns
814   // to a block within another outlined catch handler that would otherwise
815   // be unreachable, we need to outline the nested landing pad before we
816   // outline the landing pad which encloses it.
817   if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality))
818     std::sort(LPads.begin(), LPads.end(),
819               [this](LandingPadInst *const &L, LandingPadInst *const &R) {
820                 return DT->properlyDominates(R->getParent(), L->getParent());
821               });
822
823   // This container stores the llvm.eh.recover and IndirectBr instructions
824   // that make up the body of each landing pad after it has been outlined.
825   // We need to defer the population of the target list for the indirectbr
826   // until all landing pads have been outlined so that we can handle the
827   // case of blocks in the target that are reached only from nested
828   // landing pads.
829   SmallVector<std::pair<CallInst*, IndirectBrInst *>, 4> LPadImpls;
830
831   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
832     // Look for evidence that this landingpad has already been processed.
833     bool LPadHasActionList = false;
834     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
835     for (Instruction &Inst : *LPadBB) {
836       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>())) {
837         LPadHasActionList = true;
838         break;
839       }
840     }
841
842     // If we've already outlined the handlers for this landingpad,
843     // there's nothing more to do here.
844     if (LPadHasActionList)
845       continue;
846
847     // If either of the values in the aggregate returned by the landing pad is
848     // extracted and stored to memory, promote the stored value to a register.
849     promoteLandingPadValues(LPad);
850
851     LandingPadActions Actions;
852     mapLandingPadBlocks(LPad, Actions);
853
854     HandlersOutlined |= !Actions.actions().empty();
855     for (ActionHandler *Action : Actions) {
856       if (Action->hasBeenProcessed())
857         continue;
858       BasicBlock *StartBB = Action->getStartBlock();
859
860       // SEH doesn't do any outlining for catches. Instead, pass the handler
861       // basic block addr to llvm.eh.actions and list the block as a return
862       // target.
863       if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
864         if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
865           processSEHCatchHandler(CatchAction, StartBB);
866           continue;
867         }
868       }
869
870       outlineHandler(Action, &F, LPad, StartBB, FrameVarInfo);
871     }
872
873     // Split the block after the landingpad instruction so that it is just a
874     // call to llvm.eh.actions followed by indirectbr.
875     assert(!isa<PHINode>(LPadBB->begin()) && "lpad phi not removed");
876     SplitBlock(LPadBB, LPad->getNextNode(), DT);
877     // Erase the branch inserted by the split so we can insert indirectbr.
878     LPadBB->getTerminator()->eraseFromParent();
879
880     // Replace all extracted values with undef and ultimately replace the
881     // landingpad with undef.
882     SmallVector<Instruction *, 4> SEHCodeUses;
883     SmallVector<Instruction *, 4> EHUndefs;
884     for (User *U : LPad->users()) {
885       auto *E = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
886       if (!E)
887         continue;
888       assert(E->getNumIndices() == 1 &&
889              "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
890       unsigned Idx = *E->idx_begin();
891       assert((Idx == 0 || Idx == 1) && "unexpected index");
892       if (Idx == 0 && isAsynchronousEHPersonality(Personality))
893         SEHCodeUses.push_back(E);
894       else
895         EHUndefs.push_back(E);
896     }
897     for (Instruction *E : EHUndefs) {
898       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
899       E->eraseFromParent();
900     }
901     LPad->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LPad->getType()));
902
903     // Rewrite uses of the exception pointer to loads of an alloca.
904     while (!SEHCodeUses.empty()) {
905       Instruction *E = SEHCodeUses.pop_back_val();
906       SmallVector<Use *, 4> Uses;
907       for (Use &U : E->uses())
908         Uses.push_back(&U);
909       for (Use *U : Uses) {
910         auto *I = cast<Instruction>(U->getUser());
911         if (isa<ResumeInst>(I))
912           continue;
913         if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I))
914           SEHCodeUses.push_back(Phi);
915         else
916           U->set(new LoadInst(SEHExceptionCodeSlot, "sehcode", false, I));
917       }
918       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
919       E->eraseFromParent();
920     }
921
922     // Add a call to describe the actions for this landing pad.
923     std::vector<Value *> ActionArgs;
924     for (ActionHandler *Action : Actions) {
925       // Action codes from docs are: 0 cleanup, 1 catch.
926       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
927         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 1));
928         ActionArgs.push_back(CatchAction->getSelector());
929         // Find the frame escape index of the exception object alloca in the
930         // parent.
931         int FrameEscapeIdx = -1;
932         Value *EHObj = const_cast<Value *>(CatchAction->getExceptionVar());
933         if (EHObj && !isa<ConstantPointerNull>(EHObj)) {
934           auto I = FrameVarInfo.find(EHObj);
935           assert(I != FrameVarInfo.end() &&
936                  "failed to map llvm.eh.begincatch var");
937           FrameEscapeIdx = std::distance(FrameVarInfo.begin(), I);
938         }
939         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, FrameEscapeIdx));
940       } else {
941         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 0));
942       }
943       ActionArgs.push_back(Action->getHandlerBlockOrFunc());
944     }
945     CallInst *Recover =
946         CallInst::Create(ActionIntrin, ActionArgs, "recover", LPadBB);
947
948     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
949     for (ActionHandler *Action : Actions) {
950       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
951         const auto &CatchTargets = CatchAction->getReturnTargets();
952         ReturnTargets.insert(CatchTargets.begin(), CatchTargets.end());
953       }
954     }
955     IndirectBrInst *Branch =
956         IndirectBrInst::Create(Recover, ReturnTargets.size(), LPadBB);
957     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets)
958       Branch->addDestination(Target);
959
960     if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
961       // C++ EH must repopulate the targets later to handle the case of
962       // targets that are reached indirectly through nested landing pads.
963       LPadImpls.push_back(std::make_pair(Recover, Branch));
964     }
965
966   } // End for each landingpad
967
968   // If nothing got outlined, there is no more processing to be done.
969   if (!HandlersOutlined)
970     return false;
971
972   // Replace any nested landing pad stubs with the correct action handler.
973   // This must be done before we remove unreachable blocks because it
974   // cleans up references to outlined blocks that will be deleted.
975   for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP)
976     completeNestedLandingPad(&F, LPadPair.first, LPadPair.second, FrameVarInfo);
977   NestedLPtoOriginalLP.clear();
978
979   // Update the indirectbr instructions' target lists if necessary.
980   SetVector<BasicBlock*> CheckedTargets;
981   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
982   for (auto &LPadImplPair : LPadImpls) {
983     IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPadImplPair.first);
984     IndirectBrInst *Branch = LPadImplPair.second;
985
986     // Get a list of handlers called by 
987     parseEHActions(Recover, ActionList);
988
989     // Add an indirect branch listing possible successors of the catch handlers.
990     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
991     for (const auto &Action : ActionList) {
992       if (auto *CA = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
993         Function *Handler = cast<Function>(CA->getHandlerBlockOrFunc());
994         getPossibleReturnTargets(&F, Handler, ReturnTargets);
995       }
996     }
997     ActionList.clear();
998     // Clear any targets we already knew about.
999     for (unsigned int I = 0, E = Branch->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
1000       BasicBlock *KnownTarget = Branch->getDestination(I);
1001       if (ReturnTargets.count(KnownTarget))
1002         ReturnTargets.remove(KnownTarget);
1003     }
1004     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets) {
1005       Branch->addDestination(Target);
1006       // The target may be a block that we excepted to get pruned.
1007       // If it is, it may contain a call to llvm.eh.endcatch.
1008       if (CheckedTargets.insert(Target)) {
1009         // Earlier preparations guarantee that all calls to llvm.eh.endcatch
1010         // will be followed by an unconditional branch.
1011         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(Target->getTerminator());
1012         if (Br && Br->isUnconditional() &&
1013             Br != Target->getFirstNonPHIOrDbgOrLifetime()) {
1014           Instruction *Prev = Br->getPrevNode();
1015           if (match(cast<Value>(Prev), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1016             Prev->eraseFromParent();
1017         }
1018       }
1019     }
1020   }
1021   LPadImpls.clear();
1022
1023   F.addFnAttr("wineh-parent", F.getName());
1024
1025   // Delete any blocks that were only used by handlers that were outlined above.
1026   removeUnreachableBlocks(F);
1027
1028   BasicBlock *Entry = &F.getEntryBlock();
1029   IRBuilder<> Builder(F.getParent()->getContext());
1030   Builder.SetInsertPoint(Entry->getFirstInsertionPt());
1031
1032   Function *FrameEscapeFn =
1033       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::localescape);
1034   Function *RecoverFrameFn =
1035       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::localrecover);
1036   SmallVector<Value *, 8> AllocasToEscape;
1037
1038   // Scan the entry block for an existing call to llvm.localescape. We need to
1039   // keep escaping those objects.
1040   for (Instruction &I : F.front()) {
1041     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I);
1042     if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::localescape) {
1043       auto Args = II->arg_operands();
1044       AllocasToEscape.append(Args.begin(), Args.end());
1045       II->eraseFromParent();
1046       break;
1047     }
1048   }
1049
1050   // Finally, replace all of the temporary allocas for frame variables used in
1051   // the outlined handlers with calls to llvm.localrecover.
1052   for (auto &VarInfoEntry : FrameVarInfo) {
1053     Value *ParentVal = VarInfoEntry.first;
1054     TinyPtrVector<AllocaInst *> &Allocas = VarInfoEntry.second;
1055     AllocaInst *ParentAlloca = cast<AllocaInst>(ParentVal);
1056
1057     // FIXME: We should try to sink unescaped allocas from the parent frame into
1058     // the child frame. If the alloca is escaped, we have to use the lifetime
1059     // markers to ensure that the alloca is only live within the child frame.
1060
1061     // Add this alloca to the list of things to escape.
1062     AllocasToEscape.push_back(ParentAlloca);
1063
1064     // Next replace all outlined allocas that are mapped to it.
1065     for (AllocaInst *TempAlloca : Allocas) {
1066       if (TempAlloca == getCatchObjectSentinel())
1067         continue; // Skip catch parameter sentinels.
1068       Function *HandlerFn = TempAlloca->getParent()->getParent();
1069       llvm::Value *FP = HandlerToParentFP[HandlerFn];
1070       assert(FP);
1071
1072       // FIXME: Sink this localrecover into the blocks where it is used.
1073       Builder.SetInsertPoint(TempAlloca);
1074       Builder.SetCurrentDebugLocation(TempAlloca->getDebugLoc());
1075       Value *RecoverArgs[] = {
1076           Builder.CreateBitCast(&F, Int8PtrType, ""), FP,
1077           llvm::ConstantInt::get(Int32Type, AllocasToEscape.size() - 1)};
1078       Instruction *RecoveredAlloca =
1079           Builder.CreateCall(RecoverFrameFn, RecoverArgs);
1080
1081       // Add a pointer bitcast if the alloca wasn't an i8.
1082       if (RecoveredAlloca->getType() != TempAlloca->getType()) {
1083         RecoveredAlloca->setName(Twine(TempAlloca->getName()) + ".i8");
1084         RecoveredAlloca = cast<Instruction>(
1085             Builder.CreateBitCast(RecoveredAlloca, TempAlloca->getType()));
1086       }
1087       TempAlloca->replaceAllUsesWith(RecoveredAlloca);
1088       TempAlloca->removeFromParent();
1089       RecoveredAlloca->takeName(TempAlloca);
1090       delete TempAlloca;
1091     }
1092   } // End for each FrameVarInfo entry.
1093
1094   // Insert 'call void (...)* @llvm.localescape(...)' at the end of the entry
1095   // block.
1096   Builder.SetInsertPoint(&F.getEntryBlock().back());
1097   Builder.CreateCall(FrameEscapeFn, AllocasToEscape);
1098
1099   if (SEHExceptionCodeSlot) {
1100     if (isAllocaPromotable(SEHExceptionCodeSlot)) {
1101       SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> UserBlocks;
1102       for (User *U : SEHExceptionCodeSlot->users()) {
1103         if (auto *Inst = dyn_cast<Instruction>(U))
1104           UserBlocks.insert(Inst->getParent());
1105       }
1106       PromoteMemToReg(SEHExceptionCodeSlot, *DT);
1107       // After the promotion, kill off dead instructions.
1108       for (BasicBlock *BB : UserBlocks)
1109         SimplifyInstructionsInBlock(BB, LibInfo);
1110     }
1111   }
1112
1113   // Clean up the handler action maps we created for this function
1114   DeleteContainerSeconds(CatchHandlerMap);
1115   CatchHandlerMap.clear();
1116   DeleteContainerSeconds(CleanupHandlerMap);
1117   CleanupHandlerMap.clear();
1118   HandlerToParentFP.clear();
1119   DT = nullptr;
1120   LibInfo = nullptr;
1121   SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
1122   EHBlocks.clear();
1123   NormalBlocks.clear();
1124   EHReturnBlocks.clear();
1125
1126   return HandlersOutlined;
1127 }
1128
1129 void WinEHPrepare::promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad) {
1130   // If the return values of the landing pad instruction are extracted and
1131   // stored to memory, we want to promote the store locations to reg values.
1132   SmallVector<AllocaInst *, 2> EHAllocas;
1133
1134   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1135   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1136   // results of those extracts are often passed to store instructions.
1137   // In unoptimized code the stored value will often be loaded and then stored
1138   // again.
1139   for (auto *U : LPad->users()) {
1140     ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1141     if (!Extract)
1142       continue;
1143
1144     for (auto *EU : Extract->users()) {
1145       if (auto *Store = dyn_cast<StoreInst>(EU)) {
1146         auto *AV = cast<AllocaInst>(Store->getPointerOperand());
1147         EHAllocas.push_back(AV);
1148       }
1149     }
1150   }
1151
1152   // We can't do this without a dominator tree.
1153   assert(DT);
1154
1155   if (!EHAllocas.empty()) {
1156     PromoteMemToReg(EHAllocas, *DT);
1157     EHAllocas.clear();
1158   }
1159
1160   // After promotion, some extracts may be trivially dead. Remove them.
1161   SmallVector<Value *, 4> Users(LPad->user_begin(), LPad->user_end());
1162   for (auto *U : Users)
1163     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(U);
1164 }
1165
1166 void WinEHPrepare::getPossibleReturnTargets(Function *ParentF,
1167                                             Function *HandlerF,
1168                                             SetVector<BasicBlock*> &Targets) {
1169   for (BasicBlock &BB : *HandlerF) {
1170     // If the handler contains landing pads, check for any
1171     // handlers that may return directly to a block in the
1172     // parent function.
1173     if (auto *LPI = BB.getLandingPadInst()) {
1174       IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
1175       SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1176       parseEHActions(Recover, ActionList);
1177       for (const auto &Action : ActionList) {
1178         if (auto *CH = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
1179           Function *NestedF = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
1180           getPossibleReturnTargets(ParentF, NestedF, Targets);
1181         }
1182       }
1183     }
1184
1185     auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(BB.getTerminator());
1186     if (!Ret)
1187       continue;
1188
1189     // Handler functions must always return a block address.
1190     BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1191
1192     // If this is the handler for a nested landing pad, the
1193     // return address may have been remapped to a block in the
1194     // parent handler.  We're not interested in those.
1195     if (BA->getFunction() != ParentF)
1196       continue;
1197
1198     Targets.insert(BA->getBasicBlock());
1199   }
1200 }
1201
1202 void WinEHPrepare::completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
1203                                             LandingPadInst *OutlinedLPad,
1204                                             const LandingPadInst *OriginalLPad,
1205                                             FrameVarInfoMap &FrameVarInfo) {
1206   // Get the nested block and erase the unreachable instruction that was
1207   // temporarily inserted as its terminator.
1208   LLVMContext &Context = ParentFn->getContext();
1209   BasicBlock *OutlinedBB = OutlinedLPad->getParent();
1210   // If the nested landing pad was outlined before the landing pad that enclosed
1211   // it, it will already be in outlined form.  In that case, we just need to see
1212   // if the returns and the enclosing branch instruction need to be updated.
1213   IndirectBrInst *Branch =
1214       dyn_cast<IndirectBrInst>(OutlinedBB->getTerminator());
1215   if (!Branch) {
1216     // If the landing pad wasn't in outlined form, it should be a stub with
1217     // an unreachable terminator.
1218     assert(isa<UnreachableInst>(OutlinedBB->getTerminator()));
1219     OutlinedBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1220     // That should leave OutlinedLPad as the last instruction in its block.
1221     assert(&OutlinedBB->back() == OutlinedLPad);
1222   }
1223
1224   // The original landing pad will have already had its action intrinsic
1225   // built by the outlining loop.  We need to clone that into the outlined
1226   // location.  It may also be necessary to add references to the exception
1227   // variables to the outlined handler in which this landing pad is nested
1228   // and remap return instructions in the nested handlers that should return
1229   // to an address in the outlined handler.
1230   Function *OutlinedHandlerFn = OutlinedBB->getParent();
1231   BasicBlock::const_iterator II = OriginalLPad;
1232   ++II;
1233   // The instruction after the landing pad should now be a call to eh.actions.
1234   const Instruction *Recover = II;
1235   const IntrinsicInst *EHActions = cast<IntrinsicInst>(Recover);
1236
1237   // Remap the return target in the nested handler.
1238   SmallVector<BlockAddress *, 4> ActionTargets;
1239   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1240   parseEHActions(EHActions, ActionList);
1241   for (const auto &Action : ActionList) {
1242     auto *Catch = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get());
1243     if (!Catch)
1244       continue;
1245     // The dyn_cast to function here selects C++ catch handlers and skips
1246     // SEH catch handlers.
1247     auto *Handler = dyn_cast<Function>(Catch->getHandlerBlockOrFunc());
1248     if (!Handler)
1249       continue;
1250     // Visit all the return instructions, looking for places that return
1251     // to a location within OutlinedHandlerFn.
1252     for (BasicBlock &NestedHandlerBB : *Handler) {
1253       auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(NestedHandlerBB.getTerminator());
1254       if (!Ret)
1255         continue;
1256
1257       // Handler functions must always return a block address.
1258       BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1259       // The original target will have been in the main parent function,
1260       // but if it is the address of a block that has been outlined, it
1261       // should be a block that was outlined into OutlinedHandlerFn.
1262       assert(BA->getFunction() == ParentFn);
1263
1264       // Ignore targets that aren't part of an outlined handler function.
1265       if (!LPadTargetBlocks.count(BA->getBasicBlock()))
1266         continue;
1267
1268       // If the return value is the address ofF a block that we
1269       // previously outlined into the parent handler function, replace
1270       // the return instruction and add the mapped target to the list
1271       // of possible return addresses.
1272       BasicBlock *MappedBB = LPadTargetBlocks[BA->getBasicBlock()];
1273       assert(MappedBB->getParent() == OutlinedHandlerFn);
1274       BlockAddress *NewBA = BlockAddress::get(OutlinedHandlerFn, MappedBB);
1275       Ret->eraseFromParent();
1276       ReturnInst::Create(Context, NewBA, &NestedHandlerBB);
1277       ActionTargets.push_back(NewBA);
1278     }
1279   }
1280   ActionList.clear();
1281
1282   if (Branch) {
1283     // If the landing pad was already in outlined form, just update its targets.
1284     for (unsigned int I = Branch->getNumDestinations(); I > 0; --I)
1285       Branch->removeDestination(I);
1286     // Add the previously collected action targets.
1287     for (auto *Target : ActionTargets)
1288       Branch->addDestination(Target->getBasicBlock());
1289   } else {
1290     // If the landing pad was previously stubbed out, fill in its outlined form.
1291     IntrinsicInst *NewEHActions = cast<IntrinsicInst>(EHActions->clone());
1292     OutlinedBB->getInstList().push_back(NewEHActions);
1293
1294     // Insert an indirect branch into the outlined landing pad BB.
1295     IndirectBrInst *IBr = IndirectBrInst::Create(NewEHActions, 0, OutlinedBB);
1296     // Add the previously collected action targets.
1297     for (auto *Target : ActionTargets)
1298       IBr->addDestination(Target->getBasicBlock());
1299   }
1300 }
1301
1302 // This function examines a block to determine whether the block ends with a
1303 // conditional branch to a catch handler based on a selector comparison.
1304 // This function is used both by the WinEHPrepare::findSelectorComparison() and
1305 // WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor().
1306 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
1307                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB) {
1308   ICmpInst::Predicate Pred;
1309   BasicBlock *TBB, *FBB;
1310   Value *LHS, *RHS;
1311
1312   if (!match(BB->getTerminator(),
1313              m_Br(m_ICmp(Pred, m_Value(LHS), m_Value(RHS)), TBB, FBB)))
1314     return false;
1315
1316   if (!match(LHS,
1317              m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))) &&
1318       !match(RHS, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))))
1319     return false;
1320
1321   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ) {
1322     CatchHandler = TBB;
1323     NextBB = FBB;
1324     return true;
1325   }
1326
1327   if (Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
1328     CatchHandler = FBB;
1329     NextBB = TBB;
1330     return true;
1331   }
1332
1333   return false;
1334 }
1335
1336 static bool isCatchBlock(BasicBlock *BB) {
1337   for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1338        II != IE; ++II) {
1339     if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1340       return true;
1341   }
1342   return false;
1343 }
1344
1345 static BasicBlock *createStubLandingPad(Function *Handler) {
1346   // FIXME: Finish this!
1347   LLVMContext &Context = Handler->getContext();
1348   BasicBlock *StubBB = BasicBlock::Create(Context, "stub");
1349   Handler->getBasicBlockList().push_back(StubBB);
1350   IRBuilder<> Builder(StubBB);
1351   LandingPadInst *LPad = Builder.CreateLandingPad(
1352       llvm::StructType::get(Type::getInt8PtrTy(Context),
1353                             Type::getInt32Ty(Context), nullptr),
1354       0);
1355   // Insert a call to llvm.eh.actions so that we don't try to outline this lpad.
1356   Function *ActionIntrin =
1357       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::eh_actions);
1358   Builder.CreateCall(ActionIntrin, {}, "recover");
1359   LPad->setCleanup(true);
1360   Builder.CreateUnreachable();
1361   return StubBB;
1362 }
1363
1364 // Cycles through the blocks in an outlined handler function looking for an
1365 // invoke instruction and inserts an invoke of llvm.donothing with an empty
1366 // landing pad if none is found.  The code that generates the .xdata tables for
1367 // the handler needs at least one landing pad to identify the parent function's
1368 // personality.
1369 void WinEHPrepare::addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler) {
1370   ReturnInst *Ret = nullptr;
1371   UnreachableInst *Unreached = nullptr;
1372   for (BasicBlock &BB : *Handler) {
1373     TerminatorInst *Terminator = BB.getTerminator();
1374     // If we find an invoke, there is nothing to be done.
1375     auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(Terminator);
1376     if (II)
1377       return;
1378     // If we've already recorded a return instruction, keep looking for invokes.
1379     if (!Ret)
1380       Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Terminator);
1381     // If we haven't recorded an unreachable instruction, try this terminator.
1382     if (!Unreached)
1383       Unreached = dyn_cast<UnreachableInst>(Terminator);
1384   }
1385
1386   // If we got this far, the handler contains no invokes.  We should have seen
1387   // at least one return or unreachable instruction.  We'll insert an invoke of
1388   // llvm.donothing ahead of that instruction.
1389   assert(Ret || Unreached);
1390   TerminatorInst *Term;
1391   if (Ret)
1392     Term = Ret;
1393   else
1394     Term = Unreached;
1395   BasicBlock *OldRetBB = Term->getParent();
1396   BasicBlock *NewRetBB = SplitBlock(OldRetBB, Term, DT);
1397   // SplitBlock adds an unconditional branch instruction at the end of the
1398   // parent block.  We want to replace that with an invoke call, so we can
1399   // erase it now.
1400   OldRetBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1401   BasicBlock *StubLandingPad = createStubLandingPad(Handler);
1402   Function *F =
1403       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::donothing);
1404   InvokeInst::Create(F, NewRetBB, StubLandingPad, None, "", OldRetBB);
1405 }
1406
1407 // FIXME: Consider sinking this into lib/Target/X86 somehow. TargetLowering
1408 // usually doesn't build LLVM IR, so that's probably the wrong place.
1409 Function *WinEHPrepare::createHandlerFunc(Function *ParentFn, Type *RetTy,
1410                                           const Twine &Name, Module *M,
1411                                           Value *&ParentFP) {
1412   // x64 uses a two-argument prototype where the parent FP is the second
1413   // argument. x86 uses no arguments, just the incoming EBP value.
1414   LLVMContext &Context = M->getContext();
1415   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1416   FunctionType *FnType;
1417   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1418     Type *ArgTys[2] = {Int8PtrType, Int8PtrType};
1419     FnType = FunctionType::get(RetTy, ArgTys, false);
1420   } else {
1421     FnType = FunctionType::get(RetTy, None, false);
1422   }
1423
1424   Function *Handler =
1425       Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage, Name, M);
1426   BasicBlock *Entry = BasicBlock::Create(Context, "entry");
1427   Handler->getBasicBlockList().push_front(Entry);
1428   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1429     ParentFP = &(Handler->getArgumentList().back());
1430   } else {
1431     assert(M);
1432     Function *FrameAddressFn =
1433         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::frameaddress);
1434     Function *RecoverFPFn =
1435         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::x86_seh_recoverfp);
1436     IRBuilder<> Builder(&Handler->getEntryBlock());
1437     Value *EBP =
1438         Builder.CreateCall(FrameAddressFn, {Builder.getInt32(1)}, "ebp");
1439     Value *ParentI8Fn = Builder.CreateBitCast(ParentFn, Int8PtrType);
1440     ParentFP = Builder.CreateCall(RecoverFPFn, {ParentI8Fn, EBP});
1441   }
1442   return Handler;
1443 }
1444
1445 bool WinEHPrepare::outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
1446                                   LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
1447                                   FrameVarInfoMap &VarInfo) {
1448   Module *M = SrcFn->getParent();
1449   LLVMContext &Context = M->getContext();
1450   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1451
1452   // Create a new function to receive the handler contents.
1453   Value *ParentFP;
1454   Function *Handler;
1455   if (Action->getType() == Catch) {
1456     Handler = createHandlerFunc(SrcFn, Int8PtrType, SrcFn->getName() + ".catch", M,
1457                                 ParentFP);
1458   } else {
1459     Handler = createHandlerFunc(SrcFn, Type::getVoidTy(Context),
1460                                 SrcFn->getName() + ".cleanup", M, ParentFP);
1461   }
1462   Handler->setPersonalityFn(SrcFn->getPersonalityFn());
1463   HandlerToParentFP[Handler] = ParentFP;
1464   Handler->addFnAttr("wineh-parent", SrcFn->getName());
1465   BasicBlock *Entry = &Handler->getEntryBlock();
1466
1467   // Generate a standard prolog to setup the frame recovery structure.
1468   IRBuilder<> Builder(Context);
1469   Builder.SetInsertPoint(Entry);
1470   Builder.SetCurrentDebugLocation(LPad->getDebugLoc());
1471
1472   std::unique_ptr<WinEHCloningDirectorBase> Director;
1473
1474   ValueToValueMapTy VMap;
1475
1476   LandingPadMap &LPadMap = LPadMaps[LPad];
1477   if (!LPadMap.isInitialized())
1478     LPadMap.mapLandingPad(LPad);
1479   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1480     Constant *Sel = CatchAction->getSelector();
1481     Director.reset(new WinEHCatchDirector(Handler, ParentFP, Sel, VarInfo,
1482                                           LPadMap, NestedLPtoOriginalLP, DT,
1483                                           EHBlocks));
1484     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1485                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1));
1486   } else {
1487     Director.reset(
1488         new WinEHCleanupDirector(Handler, ParentFP, VarInfo, LPadMap));
1489     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1490                           UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context)));
1491   }
1492
1493   SmallVector<ReturnInst *, 8> Returns;
1494   ClonedCodeInfo OutlinedFunctionInfo;
1495
1496   // If the start block contains PHI nodes, we need to map them.
1497   BasicBlock::iterator II = StartBB->begin();
1498   while (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(II)) {
1499     bool Mapped = false;
1500     // Look for PHI values that we have already mapped (such as the selector).
1501     for (Value *Val : PN->incoming_values()) {
1502       if (VMap.count(Val)) {
1503         VMap[PN] = VMap[Val];
1504         Mapped = true;
1505       }
1506     }
1507     // If we didn't find a match for this value, map it as an undef.
1508     if (!Mapped) {
1509       VMap[PN] = UndefValue::get(PN->getType());
1510     }
1511     ++II;
1512   }
1513
1514   // The landing pad value may be used by PHI nodes.  It will ultimately be
1515   // eliminated, but we need it in the map for intermediate handling.
1516   VMap[LPad] = UndefValue::get(LPad->getType());
1517
1518   // Skip over PHIs and, if applicable, landingpad instructions.
1519   II = StartBB->getFirstInsertionPt();
1520
1521   CloneAndPruneIntoFromInst(Handler, SrcFn, II, VMap,
1522                             /*ModuleLevelChanges=*/false, Returns, "",
1523                             &OutlinedFunctionInfo, Director.get());
1524
1525   // Move all the instructions in the cloned "entry" block into our entry block.
1526   // Depending on how the parent function was laid out, the block that will
1527   // correspond to the outlined entry block may not be the first block in the
1528   // list.  We can recognize it, however, as the cloned block which has no
1529   // predecessors.  Any other block wouldn't have been cloned if it didn't
1530   // have a predecessor which was also cloned.
1531   Function::iterator ClonedIt = std::next(Function::iterator(Entry));
1532   while (!pred_empty(ClonedIt))
1533     ++ClonedIt;
1534   BasicBlock *ClonedEntryBB = ClonedIt;
1535   assert(ClonedEntryBB);
1536   Entry->getInstList().splice(Entry->end(), ClonedEntryBB->getInstList());
1537   ClonedEntryBB->eraseFromParent();
1538
1539   // Make sure we can identify the handler's personality later.
1540   addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Handler);
1541
1542   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1543     WinEHCatchDirector *CatchDirector =
1544         reinterpret_cast<WinEHCatchDirector *>(Director.get());
1545     CatchAction->setExceptionVar(CatchDirector->getExceptionVar());
1546     CatchAction->setReturnTargets(CatchDirector->getReturnTargets());
1547
1548     // Look for blocks that are not part of the landing pad that we just
1549     // outlined but terminate with a call to llvm.eh.endcatch and a
1550     // branch to a block that is in the handler we just outlined.
1551     // These blocks will be part of a nested landing pad that intends to
1552     // return to an address in this handler.  This case is best handled
1553     // after both landing pads have been outlined, so for now we'll just
1554     // save the association of the blocks in LPadTargetBlocks.  The
1555     // return instructions which are created from these branches will be
1556     // replaced after all landing pads have been outlined.
1557     for (const auto MapEntry : VMap) {
1558       // VMap maps all values and blocks that were just cloned, but dead
1559       // blocks which were pruned will map to nullptr.
1560       if (!isa<BasicBlock>(MapEntry.first) || MapEntry.second == nullptr)
1561         continue;
1562       const BasicBlock *MappedBB = cast<BasicBlock>(MapEntry.first);
1563       for (auto *Pred : predecessors(const_cast<BasicBlock *>(MappedBB))) {
1564         auto *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
1565         if (!Branch || !Branch->isUnconditional() || Pred->size() <= 1)
1566           continue;
1567         BasicBlock::iterator II = const_cast<BranchInst *>(Branch);
1568         --II;
1569         if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
1570           // This would indicate that a nested landing pad wants to return
1571           // to a block that is outlined into two different handlers.
1572           assert(!LPadTargetBlocks.count(MappedBB));
1573           LPadTargetBlocks[MappedBB] = cast<BasicBlock>(MapEntry.second);
1574         }
1575       }
1576     }
1577   } // End if (CatchAction)
1578
1579   Action->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
1580
1581   return true;
1582 }
1583
1584 /// This BB must end in a selector dispatch. All we need to do is pass the
1585 /// handler block to llvm.eh.actions and list it as a possible indirectbr
1586 /// target.
1587 void WinEHPrepare::processSEHCatchHandler(CatchHandler *CatchAction,
1588                                           BasicBlock *StartBB) {
1589   BasicBlock *HandlerBB;
1590   BasicBlock *NextBB;
1591   Constant *Selector;
1592   bool Res = isSelectorDispatch(StartBB, HandlerBB, Selector, NextBB);
1593   if (Res) {
1594     // If this was EH dispatch, this must be a conditional branch to the handler
1595     // block.
1596     // FIXME: Handle instructions in the dispatch block. Currently we drop them,
1597     // leading to crashes if some optimization hoists stuff here.
1598     assert(CatchAction->getSelector() && HandlerBB &&
1599            "expected catch EH dispatch");
1600   } else {
1601     // This must be a catch-all. Split the block after the landingpad.
1602     assert(CatchAction->getSelector()->isNullValue() && "expected catch-all");
1603     HandlerBB = SplitBlock(StartBB, StartBB->getFirstInsertionPt(), DT);
1604   }
1605   IRBuilder<> Builder(HandlerBB->getFirstInsertionPt());
1606   Function *EHCodeFn = Intrinsic::getDeclaration(
1607       StartBB->getParent()->getParent(), Intrinsic::eh_exceptioncode);
1608   Value *Code = Builder.CreateCall(EHCodeFn, {}, "sehcode");
1609   Code = Builder.CreateIntToPtr(Code, SEHExceptionCodeSlot->getAllocatedType());
1610   Builder.CreateStore(Code, SEHExceptionCodeSlot);
1611   CatchAction->setHandlerBlockOrFunc(BlockAddress::get(HandlerBB));
1612   TinyPtrVector<BasicBlock *> Targets(HandlerBB);
1613   CatchAction->setReturnTargets(Targets);
1614 }
1615
1616 void LandingPadMap::mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad) {
1617   // Each instance of this class should only ever be used to map a single
1618   // landing pad.
1619   assert(OriginLPad == nullptr || OriginLPad == LPad);
1620
1621   // If the landing pad has already been mapped, there's nothing more to do.
1622   if (OriginLPad == LPad)
1623     return;
1624
1625   OriginLPad = LPad;
1626
1627   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1628   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1629   // results of those extracts will have been promoted to reg values before
1630   // this routine is called.
1631   for (auto *U : LPad->users()) {
1632     const ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1633     if (!Extract)
1634       continue;
1635     assert(Extract->getNumIndices() == 1 &&
1636            "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
1637     unsigned int Idx = *(Extract->idx_begin());
1638     assert((Idx == 0 || Idx == 1) &&
1639            "Unexpected operation: extracting an unknown landing pad element");
1640     if (Idx == 0) {
1641       ExtractedEHPtrs.push_back(Extract);
1642     } else if (Idx == 1) {
1643       ExtractedSelectors.push_back(Extract);
1644     }
1645   }
1646 }
1647
1648 bool LandingPadMap::isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const {
1649   return BB->getLandingPadInst() == OriginLPad;
1650 }
1651
1652 bool LandingPadMap::isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const {
1653   if (Inst == OriginLPad)
1654     return true;
1655   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs) {
1656     if (Inst == Extract)
1657       return true;
1658   }
1659   for (auto *Extract : ExtractedSelectors) {
1660     if (Inst == Extract)
1661       return true;
1662   }
1663   return false;
1664 }
1665
1666 void LandingPadMap::remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
1667                                   Value *SelectorValue) const {
1668   // Remap all landing pad extract instructions to the specified values.
1669   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs)
1670     VMap[Extract] = EHPtrValue;
1671   for (auto *Extract : ExtractedSelectors)
1672     VMap[Extract] = SelectorValue;
1673 }
1674
1675 static bool isLocalAddressCall(const Value *V) {
1676   return match(const_cast<Value *>(V), m_Intrinsic<Intrinsic::localaddress>());
1677 }
1678
1679 CloningDirector::CloningAction WinEHCloningDirectorBase::handleInstruction(
1680     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1681   // If this is one of the boilerplate landing pad instructions, skip it.
1682   // The instruction will have already been remapped in VMap.
1683   if (LPadMap.isLandingPadSpecificInst(Inst))
1684     return CloningDirector::SkipInstruction;
1685
1686   // Nested landing pads that have not already been outlined will be cloned as
1687   // stubs, with just the landingpad instruction and an unreachable instruction.
1688   // When all landingpads have been outlined, we'll replace this with the
1689   // llvm.eh.actions call and indirect branch created when the landing pad was
1690   // outlined.
1691   if (auto *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(Inst)) {
1692     return handleLandingPad(VMap, LPad, NewBB);
1693   }
1694
1695   // Nested landing pads that have already been outlined will be cloned in their
1696   // outlined form, but we need to intercept the ibr instruction to filter out
1697   // targets that do not return to the handler we are outlining.
1698   if (auto *IBr = dyn_cast<IndirectBrInst>(Inst)) {
1699     return handleIndirectBr(VMap, IBr, NewBB);
1700   }
1701
1702   if (auto *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst))
1703     return handleInvoke(VMap, Invoke, NewBB);
1704
1705   if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Inst))
1706     return handleResume(VMap, Resume, NewBB);
1707
1708   if (auto *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(Inst))
1709     return handleCompare(VMap, Cmp, NewBB);
1710
1711   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1712     return handleBeginCatch(VMap, Inst, NewBB);
1713   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1714     return handleEndCatch(VMap, Inst, NewBB);
1715   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1716     return handleTypeIdFor(VMap, Inst, NewBB);
1717
1718   // When outlining llvm.localaddress(), remap that to the second argument,
1719   // which is the FP of the parent.
1720   if (isLocalAddressCall(Inst)) {
1721     VMap[Inst] = ParentFP;
1722     return CloningDirector::SkipInstruction;
1723   }
1724
1725   // Continue with the default cloning behavior.
1726   return CloningDirector::CloneInstruction;
1727 }
1728
1729 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleLandingPad(
1730     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1731   // If the instruction after the landing pad is a call to llvm.eh.actions
1732   // the landing pad has already been outlined.  In this case, we should
1733   // clone it because it may return to a block in the handler we are
1734   // outlining now that would otherwise be unreachable.  The landing pads
1735   // are sorted before outlining begins to enable this case to work
1736   // properly.
1737   const Instruction *NextI = LPad->getNextNode();
1738   if (match(NextI, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
1739     return CloningDirector::CloneInstruction;
1740
1741   // If the landing pad hasn't been outlined yet, the landing pad we are
1742   // outlining now does not dominate it and so it cannot return to a block
1743   // in this handler.  In that case, we can just insert a stub landing
1744   // pad now and patch it up later.
1745   Instruction *NewInst = LPad->clone();
1746   if (LPad->hasName())
1747     NewInst->setName(LPad->getName());
1748   // Save this correlation for later processing.
1749   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(NewInst)] = LPad;
1750   VMap[LPad] = NewInst;
1751   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1752   InstList.push_back(NewInst);
1753   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1754   return CloningDirector::StopCloningBB;
1755 }
1756
1757 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleBeginCatch(
1758     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1759   // The argument to the call is some form of the first element of the
1760   // landingpad aggregate value, but that doesn't matter.  It isn't used
1761   // here.
1762   // The second argument is an outparameter where the exception object will be
1763   // stored. Typically the exception object is a scalar, but it can be an
1764   // aggregate when catching by value.
1765   // FIXME: Leave something behind to indicate where the exception object lives
1766   // for this handler. Should it be part of llvm.eh.actions?
1767   assert(ExceptionObjectVar == nullptr && "Multiple calls to "
1768                                           "llvm.eh.begincatch found while "
1769                                           "outlining catch handler.");
1770   ExceptionObjectVar = Inst->getOperand(1)->stripPointerCasts();
1771   if (isa<ConstantPointerNull>(ExceptionObjectVar))
1772     return CloningDirector::SkipInstruction;
1773   assert(cast<AllocaInst>(ExceptionObjectVar)->isStaticAlloca() &&
1774          "catch parameter is not static alloca");
1775   Materializer.escapeCatchObject(ExceptionObjectVar);
1776   return CloningDirector::SkipInstruction;
1777 }
1778
1779 CloningDirector::CloningAction
1780 WinEHCatchDirector::handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
1781                                    const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1782   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1783   // It might be interesting to track whether or not we are inside a catch
1784   // function, but that might make the algorithm more brittle than it needs
1785   // to be.
1786
1787   // The end catch call can occur in one of two places: either in a
1788   // landingpad block that is part of the catch handlers exception mechanism,
1789   // or at the end of the catch block.  However, a catch-all handler may call
1790   // end catch from the original landing pad.  If the call occurs in a nested
1791   // landing pad block, we must skip it and continue so that the landing pad
1792   // gets cloned.
1793   auto *ParentBB = IntrinCall->getParent();
1794   if (ParentBB->isLandingPad() && !LPadMap.isOriginLandingPadBlock(ParentBB))
1795     return CloningDirector::SkipInstruction;
1796
1797   // If an end catch occurs anywhere else we want to terminate the handler
1798   // with a return to the code that follows the endcatch call.  If the
1799   // next instruction is not an unconditional branch, we need to split the
1800   // block to provide a clear target for the return instruction.
1801   BasicBlock *ContinueBB;
1802   auto Next = std::next(BasicBlock::const_iterator(IntrinCall));
1803   const BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Next);
1804   if (!Branch || !Branch->isUnconditional()) {
1805     // We're interrupting the cloning process at this location, so the
1806     // const_cast we're doing here will not cause a problem.
1807     ContinueBB = SplitBlock(const_cast<BasicBlock *>(ParentBB),
1808                             const_cast<Instruction *>(cast<Instruction>(Next)));
1809   } else {
1810     ContinueBB = Branch->getSuccessor(0);
1811   }
1812
1813   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), BlockAddress::get(ContinueBB), NewBB);
1814   ReturnTargets.push_back(ContinueBB);
1815
1816   // We just added a terminator to the cloned block.
1817   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1818   // the branch instruction will be skipped.
1819   return CloningDirector::StopCloningBB;
1820 }
1821
1822 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleTypeIdFor(
1823     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1824   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1825   Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1826   // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1827   // on the filter function we intend to match.
1828   if (Selector == CurrentSelector)
1829     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1830   else
1831     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1832   // Tell the caller not to clone this instruction.
1833   return CloningDirector::SkipInstruction;
1834 }
1835
1836 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleIndirectBr(
1837     ValueToValueMapTy &VMap,
1838     const IndirectBrInst *IBr,
1839     BasicBlock *NewBB) {
1840   // If this indirect branch is not part of a landing pad block, just clone it.
1841   const BasicBlock *ParentBB = IBr->getParent();
1842   if (!ParentBB->isLandingPad())
1843     return CloningDirector::CloneInstruction;
1844
1845   // If it is part of a landing pad, we want to filter out target blocks
1846   // that are not part of the handler we are outlining.
1847   const LandingPadInst *LPad = ParentBB->getLandingPadInst();
1848
1849   // Save this correlation for later processing.
1850   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(VMap[LPad])] = LPad;
1851
1852   // We should only get here for landing pads that have already been outlined.
1853   assert(match(LPad->getNextNode(), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()));
1854
1855   // Copy the indirectbr, but only include targets that were previously
1856   // identified as EH blocks and are dominated by the nested landing pad.
1857   SetVector<const BasicBlock *> ReturnTargets;
1858   for (int I = 0, E = IBr->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
1859     auto *TargetBB = IBr->getDestination(I);
1860     if (EHBlocks.count(const_cast<BasicBlock*>(TargetBB)) &&
1861         DT->dominates(ParentBB, TargetBB)) {
1862       DEBUG(dbgs() << "  Adding destination " << TargetBB->getName() << "\n");
1863       ReturnTargets.insert(TargetBB);
1864     }
1865   }
1866   IndirectBrInst *NewBranch = 
1867         IndirectBrInst::Create(const_cast<Value *>(IBr->getAddress()),
1868                                ReturnTargets.size(), NewBB);
1869   for (auto *Target : ReturnTargets)
1870     NewBranch->addDestination(const_cast<BasicBlock*>(Target));
1871
1872   // The operands and targets of the branch instruction are remapped later
1873   // because it is a terminator.  Tell the cloning code to clone the
1874   // blocks we just added to the target list.
1875   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1876 }
1877
1878 CloningDirector::CloningAction
1879 WinEHCatchDirector::handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
1880                                  const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1881   return CloningDirector::CloneInstruction;
1882 }
1883
1884 CloningDirector::CloningAction
1885 WinEHCatchDirector::handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
1886                                  const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1887   // Resume instructions shouldn't be reachable from catch handlers.
1888   // We still need to handle it, but it will be pruned.
1889   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1890   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1891   return CloningDirector::StopCloningBB;
1892 }
1893
1894 CloningDirector::CloningAction
1895 WinEHCatchDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1896                                   const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1897   const IntrinsicInst *IntrinCall = nullptr;
1898   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1899     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(0));
1900   } else if (match(Compare->getOperand(1),
1901                    m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1902     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(1));
1903   }
1904   if (IntrinCall) {
1905     Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1906     // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1907     // on the filter function we intend to match.
1908     if (Selector == CurrentSelector->stripPointerCasts()) {
1909       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1910     } else {
1911       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1912     }
1913     return CloningDirector::SkipInstruction;
1914   }
1915   return CloningDirector::CloneInstruction;
1916 }
1917
1918 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleLandingPad(
1919     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1920   // The MS runtime will terminate the process if an exception occurs in a
1921   // cleanup handler, so we shouldn't encounter landing pads in the actual
1922   // cleanup code, but they may appear in catch blocks.  Depending on where
1923   // we started cloning we may see one, but it will get dropped during dead
1924   // block pruning.
1925   Instruction *NewInst = new UnreachableInst(NewBB->getContext());
1926   VMap[LPad] = NewInst;
1927   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1928   InstList.push_back(NewInst);
1929   return CloningDirector::StopCloningBB;
1930 }
1931
1932 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleBeginCatch(
1933     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1934   // Cleanup code may flow into catch blocks or the catch block may be part
1935   // of a branch that will be optimized away.  We'll insert a return
1936   // instruction now, but it may be pruned before the cloning process is
1937   // complete.
1938   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1939   return CloningDirector::StopCloningBB;
1940 }
1941
1942 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleEndCatch(
1943     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1944   // Cleanup handlers nested within catch handlers may begin with a call to
1945   // eh.endcatch.  We can just ignore that instruction.
1946   return CloningDirector::SkipInstruction;
1947 }
1948
1949 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor(
1950     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1951   // If we encounter a selector comparison while cloning a cleanup handler,
1952   // we want to stop cloning immediately.  Anything after the dispatch
1953   // will be outlined into a different handler.
1954   BasicBlock *CatchHandler;
1955   Constant *Selector;
1956   BasicBlock *NextBB;
1957   if (isSelectorDispatch(const_cast<BasicBlock *>(Inst->getParent()),
1958                          CatchHandler, Selector, NextBB)) {
1959     ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1960     return CloningDirector::StopCloningBB;
1961   }
1962   // If eg.typeid.for is called for any other reason, it can be ignored.
1963   VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1964   return CloningDirector::SkipInstruction;
1965 }
1966
1967 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleIndirectBr(
1968     ValueToValueMapTy &VMap,
1969     const IndirectBrInst *IBr,
1970     BasicBlock *NewBB) {
1971   // No special handling is required for cleanup cloning.
1972   return CloningDirector::CloneInstruction;
1973 }
1974
1975 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleInvoke(
1976     ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1977   // All invokes in cleanup handlers can be replaced with calls.
1978   SmallVector<Value *, 16> CallArgs(Invoke->op_begin(), Invoke->op_end() - 3);
1979   // Insert a normal call instruction...
1980   CallInst *NewCall =
1981       CallInst::Create(const_cast<Value *>(Invoke->getCalledValue()), CallArgs,
1982                        Invoke->getName(), NewBB);
1983   NewCall->setCallingConv(Invoke->getCallingConv());
1984   NewCall->setAttributes(Invoke->getAttributes());
1985   NewCall->setDebugLoc(Invoke->getDebugLoc());
1986   VMap[Invoke] = NewCall;
1987
1988   // Remap the operands.
1989   llvm::RemapInstruction(NewCall, VMap, RF_None, nullptr, &Materializer);
1990
1991   // Insert an unconditional branch to the normal destination.
1992   BranchInst::Create(Invoke->getNormalDest(), NewBB);
1993
1994   // The unwind destination won't be cloned into the new function, so
1995   // we don't need to clean up its phi nodes.
1996
1997   // We just added a terminator to the cloned block.
1998   // Tell the caller to stop processing the current basic block.
1999   return CloningDirector::CloneSuccessors;
2000 }
2001
2002 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleResume(
2003     ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
2004   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
2005
2006   // We just added a terminator to the cloned block.
2007   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
2008   // the branch instruction will be skipped.
2009   return CloningDirector::StopCloningBB;
2010 }
2011
2012 CloningDirector::CloningAction
2013 WinEHCleanupDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
2014                                     const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
2015   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()) ||
2016       match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
2017     VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
2018     return CloningDirector::SkipInstruction;
2019   }
2020   return CloningDirector::CloneInstruction;
2021 }
2022
2023 WinEHFrameVariableMaterializer::WinEHFrameVariableMaterializer(
2024     Function *OutlinedFn, Value *ParentFP, FrameVarInfoMap &FrameVarInfo)
2025     : FrameVarInfo(FrameVarInfo), Builder(OutlinedFn->getContext()) {
2026   BasicBlock *EntryBB = &OutlinedFn->getEntryBlock();
2027
2028   // New allocas should be inserted in the entry block, but after the parent FP
2029   // is established if it is an instruction.
2030   Instruction *InsertPoint = EntryBB->getFirstInsertionPt();
2031   if (auto *FPInst = dyn_cast<Instruction>(ParentFP))
2032     InsertPoint = FPInst->getNextNode();
2033   Builder.SetInsertPoint(EntryBB, InsertPoint);
2034 }
2035
2036 Value *WinEHFrameVariableMaterializer::materializeValueFor(Value *V) {
2037   // If we're asked to materialize a static alloca, we temporarily create an
2038   // alloca in the outlined function and add this to the FrameVarInfo map.  When
2039   // all the outlining is complete, we'll replace these temporary allocas with
2040   // calls to llvm.localrecover.
2041   if (auto *AV = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
2042     assert(AV->isStaticAlloca() &&
2043            "cannot materialize un-demoted dynamic alloca");
2044     AllocaInst *NewAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(AV->clone());
2045     Builder.Insert(NewAlloca, AV->getName());
2046     FrameVarInfo[AV].push_back(NewAlloca);
2047     return NewAlloca;
2048   }
2049
2050   if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) {
2051     Function *Parent = isa<Instruction>(V)
2052                            ? cast<Instruction>(V)->getParent()->getParent()
2053                            : cast<Argument>(V)->getParent();
2054     errs()
2055         << "Failed to demote instruction used in exception handler of function "
2056         << GlobalValue::getRealLinkageName(Parent->getName()) << ":\n";
2057     errs() << "  " << *V << '\n';
2058     report_fatal_error("WinEHPrepare failed to demote instruction");
2059   }
2060
2061   // Don't materialize other values.
2062   return nullptr;
2063 }
2064
2065 void WinEHFrameVariableMaterializer::escapeCatchObject(Value *V) {
2066   // Catch parameter objects have to live in the parent frame. When we see a use
2067   // of a catch parameter, add a sentinel to the multimap to indicate that it's
2068   // used from another handler. This will prevent us from trying to sink the
2069   // alloca into the handler and ensure that the catch parameter is present in
2070   // the call to llvm.localescape.
2071   FrameVarInfo[V].push_back(getCatchObjectSentinel());
2072 }
2073
2074 // This function maps the catch and cleanup handlers that are reachable from the
2075 // specified landing pad. The landing pad sequence will have this basic shape:
2076 //
2077 //  <cleanup handler>
2078 //  <selector comparison>
2079 //  <catch handler>
2080 //  <cleanup handler>
2081 //  <selector comparison>
2082 //  <catch handler>
2083 //  <cleanup handler>
2084 //  ...
2085 //
2086 // Any of the cleanup slots may be absent.  The cleanup slots may be occupied by
2087 // any arbitrary control flow, but all paths through the cleanup code must
2088 // eventually reach the next selector comparison and no path can skip to a
2089 // different selector comparisons, though some paths may terminate abnormally.
2090 // Therefore, we will use a depth first search from the start of any given
2091 // cleanup block and stop searching when we find the next selector comparison.
2092 //
2093 // If the landingpad instruction does not have a catch clause, we will assume
2094 // that any instructions other than selector comparisons and catch handlers can
2095 // be ignored.  In practice, these will only be the boilerplate instructions.
2096 //
2097 // The catch handlers may also have any control structure, but we are only
2098 // interested in the start of the catch handlers, so we don't need to actually
2099 // follow the flow of the catch handlers.  The start of the catch handlers can
2100 // be located from the compare instructions, but they can be skipped in the
2101 // flow by following the contrary branch.
2102 void WinEHPrepare::mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad,
2103                                        LandingPadActions &Actions) {
2104   unsigned int NumClauses = LPad->getNumClauses();
2105   unsigned int HandlersFound = 0;
2106   BasicBlock *BB = LPad->getParent();
2107
2108   DEBUG(dbgs() << "Mapping landing pad: " << BB->getName() << "\n");
2109
2110   if (NumClauses == 0) {
2111     findCleanupHandlers(Actions, BB, nullptr);
2112     return;
2113   }
2114
2115   VisitedBlockSet VisitedBlocks;
2116
2117   while (HandlersFound != NumClauses) {
2118     BasicBlock *NextBB = nullptr;
2119
2120     // Skip over filter clauses.
2121     if (LPad->isFilter(HandlersFound)) {
2122       ++HandlersFound;
2123       continue;
2124     }
2125
2126     // See if the clause we're looking for is a catch-all.
2127     // If so, the catch begins immediately.
2128     Constant *ExpectedSelector =
2129         LPad->getClause(HandlersFound)->stripPointerCasts();
2130     if (isa<ConstantPointerNull>(ExpectedSelector)) {
2131       // The catch all must occur last.
2132       assert(HandlersFound == NumClauses - 1);
2133
2134       // There can be additional selector dispatches in the call chain that we
2135       // need to ignore.
2136       BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2137       Constant *Selector;
2138       while (BB && isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2139         DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2140                      << CatchBlock->getName() << "\n");
2141         BB = NextBB;
2142       }
2143
2144       // Add the catch handler to the action list.
2145       CatchHandler *Action = nullptr;
2146       if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2147         // If the CatchHandlerMap already has an entry for this BB, re-use it.
2148         Action = CatchHandlerMap[BB];
2149         assert(Action->getSelector() == ExpectedSelector);
2150       } else {
2151         // We don't expect a selector dispatch, but there may be a call to
2152         // llvm.eh.begincatch, which separates catch handling code from
2153         // cleanup code in the same control flow.  This call looks for the
2154         // begincatch intrinsic.
2155         Action = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2156         if (Action) {
2157           // For C++ EH, check if there is any interesting cleanup code before
2158           // we begin the catch. This is important because cleanups cannot
2159           // rethrow exceptions but code called from catches can. For SEH, it
2160           // isn't important if some finally code before a catch-all is executed
2161           // out of line or after recovering from the exception.
2162           if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
2163             findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2164         } else {
2165           // If an action was not found, it means that the control flows
2166           // directly into the catch-all handler and there is no cleanup code.
2167           // That's an expected situation and we must create a catch action.
2168           // Since this is a catch-all handler, the selector won't actually
2169           // appear in the code anywhere.  ExpectedSelector here is the constant
2170           // null ptr that we got from the landing pad instruction.
2171           Action = new CatchHandler(BB, ExpectedSelector, nullptr);
2172           CatchHandlerMap[BB] = Action;
2173         }
2174       }
2175       Actions.insertCatchHandler(Action);
2176       DEBUG(dbgs() << "  Catch all handler at block " << BB->getName() << "\n");
2177       ++HandlersFound;
2178
2179       // Once we reach a catch-all, don't expect to hit a resume instruction.
2180       BB = nullptr;
2181       break;
2182     }
2183
2184     CatchHandler *CatchAction = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2185     assert(CatchAction);
2186
2187     // See if there is any interesting code executed before the dispatch.
2188     findCleanupHandlers(Actions, BB, CatchAction->getStartBlock());
2189
2190     // When the source program contains multiple nested try blocks the catch
2191     // handlers can get strung together in such a way that we can encounter
2192     // a dispatch for a selector that we've already had a handler for.
2193     if (CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts() == ExpectedSelector) {
2194       ++HandlersFound;
2195
2196       // Add the catch handler to the action list.
2197       DEBUG(dbgs() << "  Found catch dispatch in block "
2198                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2199       Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2200     } else {
2201       // Under some circumstances optimized IR will flow unconditionally into a
2202       // handler block without checking the selector.  This can only happen if
2203       // the landing pad has a catch-all handler and the handler for the
2204       // preceding catch clause is identical to the catch-call handler
2205       // (typically an empty catch).  In this case, the handler must be shared
2206       // by all remaining clauses.
2207       if (isa<ConstantPointerNull>(
2208               CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts())) {
2209         DEBUG(dbgs() << "  Applying early catch-all handler in block "
2210                      << CatchAction->getStartBlock()->getName()
2211                      << "  to all remaining clauses.\n");
2212         Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2213         return;
2214       }
2215
2216       DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2217                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2218     }
2219
2220     // Move on to the block after the catch handler.
2221     BB = NextBB;
2222   }
2223
2224   // If we didn't wind up in a catch-all, see if there is any interesting code
2225   // executed before the resume.
2226   findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2227
2228   // It's possible that some optimization moved code into a landingpad that
2229   // wasn't
2230   // previously being used for cleanup.  If that happens, we need to execute
2231   // that
2232   // extra code from a cleanup handler.
2233   if (Actions.includesCleanup() && !LPad->isCleanup())
2234     LPad->setCleanup(true);
2235 }
2236
2237 // This function searches starting with the input block for the next
2238 // block that terminates with a branch whose condition is based on a selector
2239 // comparison.  This may be the input block.  See the mapLandingPadBlocks
2240 // comments for a discussion of control flow assumptions.
2241 //
2242 CatchHandler *WinEHPrepare::findCatchHandler(BasicBlock *BB,
2243                                              BasicBlock *&NextBB,
2244                                              VisitedBlockSet &VisitedBlocks) {
2245   // See if we've already found a catch handler use it.
2246   // Call count() first to avoid creating a null entry for blocks
2247   // we haven't seen before.
2248   if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2249     CatchHandler *Action = cast<CatchHandler>(CatchHandlerMap[BB]);
2250     NextBB = Action->getNextBB();
2251     return Action;
2252   }
2253
2254   // VisitedBlocks applies only to the current search.  We still
2255   // need to consider blocks that we've visited while mapping other
2256   // landing pads.
2257   VisitedBlocks.insert(BB);
2258
2259   BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2260   Constant *Selector = nullptr;
2261
2262   // If this is the first time we've visited this block from any landing pad
2263   // look to see if it is a selector dispatch block.
2264   if (!CatchHandlerMap.count(BB)) {
2265     if (isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2266       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, Selector, NextBB);
2267       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2268       return Action;
2269     }
2270     // If we encounter a block containing an llvm.eh.begincatch before we
2271     // find a selector dispatch block, the handler is assumed to be
2272     // reached unconditionally.  This happens for catch-all blocks, but
2273     // it can also happen for other catch handlers that have been combined
2274     // with the catch-all handler during optimization.
2275     if (isCatchBlock(BB)) {
2276       PointerType *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(BB->getContext());
2277       Constant *NullSelector = ConstantPointerNull::get(Int8PtrTy);
2278       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, NullSelector, nullptr);
2279       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2280       return Action;
2281     }
2282   }
2283
2284   // Visit each successor, looking for the dispatch.
2285   // FIXME: We expect to find the dispatch quickly, so this will probably
2286   //        work better as a breadth first search.
2287   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2288     if (VisitedBlocks.count(Succ))
2289       continue;
2290
2291     CatchHandler *Action = findCatchHandler(Succ, NextBB, VisitedBlocks);
2292     if (Action)
2293       return Action;
2294   }
2295   return nullptr;
2296 }
2297
2298 // These are helper functions to combine repeated code from findCleanupHandlers.
2299 static void createCleanupHandler(LandingPadActions &Actions,
2300                                  CleanupHandlerMapTy &CleanupHandlerMap,
2301                                  BasicBlock *BB) {
2302   CleanupHandler *Action = new CleanupHandler(BB);
2303   CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2304   Actions.insertCleanupHandler(Action);
2305   DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2306                << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2307 }
2308
2309 static CallSite matchOutlinedFinallyCall(BasicBlock *BB,
2310                                          Instruction *MaybeCall) {
2311   // Look for finally blocks that Clang has already outlined for us.
2312   //   %fp = call i8* @llvm.localaddress()
2313   //   call void @"fin$parent"(iN 1, i8* %fp)
2314   if (isLocalAddressCall(MaybeCall) && MaybeCall != BB->getTerminator())
2315     MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2316   CallSite FinallyCall(MaybeCall);
2317   if (!FinallyCall || FinallyCall.arg_size() != 2)
2318     return CallSite();
2319   if (!match(FinallyCall.getArgument(0), m_SpecificInt(1)))
2320     return CallSite();
2321   if (!isLocalAddressCall(FinallyCall.getArgument(1)))
2322     return CallSite();
2323   return FinallyCall;
2324 }
2325
2326 static BasicBlock *followSingleUnconditionalBranches(BasicBlock *BB) {
2327   // Skip single ubr blocks.
2328   while (BB->getFirstNonPHIOrDbg() == BB->getTerminator()) {
2329     auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2330     if (Br && Br->isUnconditional())
2331       BB = Br->getSuccessor(0);
2332     else
2333       return BB;
2334   }
2335   return BB;
2336 }
2337
2338 // This function searches starting with the input block for the next block that
2339 // contains code that is not part of a catch handler and would not be eliminated
2340 // during handler outlining.
2341 //
2342 void WinEHPrepare::findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions,
2343                                        BasicBlock *StartBB, BasicBlock *EndBB) {
2344   // Here we will skip over the following:
2345   //
2346   // landing pad prolog:
2347   //
2348   // Unconditional branches
2349   //
2350   // Selector dispatch
2351   //
2352   // Resume pattern
2353   //
2354   // Anything else marks the start of an interesting block
2355
2356   BasicBlock *BB = StartBB;
2357   // Anything other than an unconditional branch will kick us out of this loop
2358   // one way or another.
2359   while (BB) {
2360     BB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2361     // If we've already scanned this block, don't scan it again.  If it is
2362     // a cleanup block, there will be an action in the CleanupHandlerMap.
2363     // If we've scanned it and it is not a cleanup block, there will be a
2364     // nullptr in the CleanupHandlerMap.  If we have not scanned it, there will
2365     // be no entry in the CleanupHandlerMap.  We must call count() first to
2366     // avoid creating a null entry for blocks we haven't scanned.
2367     if (CleanupHandlerMap.count(BB)) {
2368       if (auto *Action = CleanupHandlerMap[BB]) {
2369         Actions.insertCleanupHandler(Action);
2370         DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2371                      << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2372         // FIXME: This cleanup might chain into another, and we need to discover
2373         // that.
2374         return;
2375       } else {
2376         // Here we handle the case where the cleanup handler map contains a
2377         // value for this block but the value is a nullptr.  This means that
2378         // we have previously analyzed the block and determined that it did
2379         // not contain any cleanup code.  Based on the earlier analysis, we
2380         // know the block must end in either an unconditional branch, a
2381         // resume or a conditional branch that is predicated on a comparison
2382         // with a selector.  Either the resume or the selector dispatch
2383         // would terminate the search for cleanup code, so the unconditional
2384         // branch is the only case for which we might need to continue
2385         // searching.
2386         BasicBlock *SuccBB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2387         if (SuccBB == BB || SuccBB == EndBB)
2388           return;
2389         BB = SuccBB;
2390         continue;
2391       }
2392     }
2393
2394     // Create an entry in the cleanup handler map for this block.  Initially
2395     // we create an entry that says this isn't a cleanup block.  If we find
2396     // cleanup code, the caller will replace this entry.
2397     CleanupHandlerMap[BB] = nullptr;
2398
2399     TerminatorInst *Terminator = BB->getTerminator();
2400
2401     // Landing pad blocks have extra instructions we need to accept.
2402     LandingPadMap *LPadMap = nullptr;
2403     if (BB->isLandingPad()) {
2404       LandingPadInst *LPad = BB->getLandingPadInst();
2405       LPadMap = &LPadMaps[LPad];
2406       if (!LPadMap->isInitialized())
2407         LPadMap->mapLandingPad(LPad);
2408     }
2409
2410     // Look for the bare resume pattern:
2411     //   %lpad.val1 = insertvalue { i8*, i32 } undef, i8* %exn, 0
2412     //   %lpad.val2 = insertvalue { i8*, i32 } %lpad.val1, i32 %sel, 1
2413     //   resume { i8*, i32 } %lpad.val2
2414     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Terminator)) {
2415       InsertValueInst *Insert1 = nullptr;
2416       InsertValueInst *Insert2 = nullptr;
2417       Value *ResumeVal = Resume->getOperand(0);
2418       // If the resume value isn't a phi or landingpad value, it should be a
2419       // series of insertions. Identify them so we can avoid them when scanning
2420       // for cleanups.
2421       if (!isa<PHINode>(ResumeVal) && !isa<LandingPadInst>(ResumeVal)) {
2422         Insert2 = dyn_cast<InsertValueInst>(ResumeVal);
2423         if (!Insert2)
2424           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2425         Insert1 = dyn_cast<InsertValueInst>(Insert2->getAggregateOperand());
2426         if (!Insert1)
2427           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2428       }
2429       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2430            II != IE; ++II) {
2431         Instruction *Inst = II;
2432         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2433           continue;
2434         if (Inst == Insert1 || Inst == Insert2 || Inst == Resume)
2435           continue;
2436         if (!Inst->hasOneUse() ||
2437             (Inst->user_back() != Insert1 && Inst->user_back() != Insert2)) {
2438           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2439         }
2440       }
2441       return;
2442     }
2443
2444     BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Terminator);
2445     if (Branch && Branch->isConditional()) {
2446       // Look for the selector dispatch.
2447       //   %2 = call i32 @llvm.eh.typeid.for(i8* bitcast (i8** @_ZTIf to i8*))
2448       //   %matches = icmp eq i32 %sel, %2
2449       //   br i1 %matches, label %catch14, label %eh.resume
2450       CmpInst *Compare = dyn_cast<CmpInst>(Branch->getCondition());
2451       if (!Compare || !Compare->isEquality())
2452         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2453       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2454            II != IE; ++II) {
2455         Instruction *Inst = II;
2456         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2457           continue;
2458         if (Inst == Compare || Inst == Branch)
2459           continue;
2460         if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
2461           continue;
2462         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2463       }
2464       // The selector dispatch block should always terminate our search.
2465       assert(BB == EndBB);
2466       return;
2467     }
2468
2469     if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
2470       // If this is a landingpad block, split the block at the first non-landing
2471       // pad instruction.
2472       Instruction *MaybeCall = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2473       if (LPadMap) {
2474         while (MaybeCall != BB->getTerminator() &&
2475                LPadMap->isLandingPadSpecificInst(MaybeCall))
2476           MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2477       }
2478
2479       // Look for outlined finally calls on x64, since those happen to match the
2480       // prototype provided by the runtime.
2481       if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
2482         if (CallSite FinallyCall = matchOutlinedFinallyCall(BB, MaybeCall)) {
2483           Function *Fin = FinallyCall.getCalledFunction();
2484           assert(Fin && "outlined finally call should be direct");
2485           auto *Action = new CleanupHandler(BB);
2486           Action->setHandlerBlockOrFunc(Fin);
2487           Actions.insertCleanupHandler(Action);
2488           CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2489           DEBUG(dbgs() << "  Found frontend-outlined finally call to "
2490                        << Fin->getName() << " in block "
2491                        << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2492
2493           // Split the block if there were more interesting instructions and
2494           // look for finally calls in the normal successor block.
2495           BasicBlock *SuccBB = BB;
2496           if (FinallyCall.getInstruction() != BB->getTerminator() &&
2497               FinallyCall.getInstruction()->getNextNode() !=
2498                   BB->getTerminator()) {
2499             SuccBB =
2500                 SplitBlock(BB, FinallyCall.getInstruction()->getNextNode(), DT);
2501           } else {
2502             if (FinallyCall.isInvoke()) {
2503               SuccBB = cast<InvokeInst>(FinallyCall.getInstruction())
2504                            ->getNormalDest();
2505             } else {
2506               SuccBB = BB->getUniqueSuccessor();
2507               assert(SuccBB &&
2508                      "splitOutlinedFinallyCalls didn't insert a branch");
2509             }
2510           }
2511           BB = SuccBB;
2512           if (BB == EndBB)
2513             return;
2514           continue;
2515         }
2516       }
2517     }
2518
2519     // Anything else is either a catch block or interesting cleanup code.
2520     for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2521          II != IE; ++II) {
2522       Instruction *Inst = II;
2523       if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2524         continue;
2525       // Unconditional branches fall through to this loop.
2526       if (Inst == Branch)
2527         continue;
2528       // If this is a catch block, there is no cleanup code to be found.
2529       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
2530         return;
2531       // If this a nested landing pad, it may contain an endcatch call.
2532       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
2533         return;
2534       // Anything else makes this interesting cleanup code.
2535       return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2536     }
2537
2538     // Only unconditional branches in empty blocks should get this far.
2539     assert(Branch && Branch->isUnconditional());
2540     if (BB == EndBB)
2541       return;
2542     BB = Branch->getSuccessor(0);
2543   }
2544 }
2545
2546 // This is a public function, declared in WinEHFuncInfo.h and is also
2547 // referenced by WinEHNumbering in FunctionLoweringInfo.cpp.
2548 void llvm::parseEHActions(
2549     const IntrinsicInst *II,
2550     SmallVectorImpl<std::unique_ptr<ActionHandler>> &Actions) {
2551   assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::eh_actions &&
2552          "attempted to parse non eh.actions intrinsic");
2553   for (unsigned I = 0, E = II->getNumArgOperands(); I != E;) {
2554     uint64_t ActionKind =
2555         cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I))->getZExtValue();
2556     if (ActionKind == /*catch=*/1) {
2557       auto *Selector = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2558       ConstantInt *EHObjIndex = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I + 2));
2559       int64_t EHObjIndexVal = EHObjIndex->getSExtValue();
2560       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 3));
2561       I += 4;
2562       auto CH = make_unique<CatchHandler>(/*BB=*/nullptr, Selector,
2563                                           /*NextBB=*/nullptr);
2564       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2565       CH->setExceptionVarIndex(EHObjIndexVal);
2566       Actions.push_back(std::move(CH));
2567     } else if (ActionKind == 0) {
2568       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2569       I += 2;
2570       auto CH = make_unique<CleanupHandler>(/*BB=*/nullptr);
2571       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2572       Actions.push_back(std::move(CH));
2573     } else {
2574       llvm_unreachable("Expected either a catch or cleanup handler!");
2575     }
2576   }
2577   std::reverse(Actions.begin(), Actions.end());
2578 }
2579
2580 static int addUnwindMapEntry(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int ToState,
2581                              const Value *V) {
2582   WinEHUnwindMapEntry UME;
2583   UME.ToState = ToState;
2584   UME.Cleanup = V;
2585   FuncInfo.UnwindMap.push_back(UME);
2586   return FuncInfo.getLastStateNumber();
2587 }
2588
2589 static void addTryBlockMapEntry(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int TryLow,
2590                                 int TryHigh, int CatchHigh,
2591                                 ArrayRef<const CatchPadInst *> Handlers) {
2592   WinEHTryBlockMapEntry TBME;
2593   TBME.TryLow = TryLow;
2594   TBME.TryHigh = TryHigh;
2595   TBME.CatchHigh = CatchHigh;
2596   assert(TBME.TryLow <= TBME.TryHigh);
2597   for (const CatchPadInst *CPI : Handlers) {
2598     WinEHHandlerType HT;
2599     Constant *TypeInfo = cast<Constant>(CPI->getArgOperand(0));
2600     if (TypeInfo->isNullValue())
2601       HT.TypeDescriptor = nullptr;
2602     else
2603       HT.TypeDescriptor = cast<GlobalVariable>(TypeInfo->stripPointerCasts());
2604     HT.Adjectives = cast<ConstantInt>(CPI->getArgOperand(1))->getZExtValue();
2605     HT.Handler = CPI->getNormalDest();
2606     HT.CatchObjRecoverIdx = -2;
2607     if (isa<ConstantPointerNull>(CPI->getArgOperand(2)))
2608       HT.CatchObj.Alloca = nullptr;
2609     else
2610       HT.CatchObj.Alloca = cast<AllocaInst>(CPI->getArgOperand(2));
2611     TBME.HandlerArray.push_back(HT);
2612   }
2613   FuncInfo.TryBlockMap.push_back(TBME);
2614 }
2615
2616 static const CatchPadInst *getSingleCatchPadPredecessor(const BasicBlock *BB) {
2617   for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(BB))
2618     if (auto *CPI = dyn_cast<CatchPadInst>(PredBlock->getFirstNonPHI()))
2619       return CPI;
2620   return nullptr;
2621 }
2622
2623 /// Find all the catchpads that feed directly into the catchendpad. Frontends
2624 /// using this personality should ensure that each catchendpad and catchpad has
2625 /// one or zero catchpad predecessors.
2626 ///
2627 /// The following C++ generates the IR after it:
2628 ///   try {
2629 ///   } catch (A) {
2630 ///   } catch (B) {
2631 ///   }
2632 ///
2633 /// IR:
2634 ///   %catchpad.A
2635 ///     catchpad [i8* A typeinfo]
2636 ///         to label %catch.A unwind label %catchpad.B
2637 ///   %catchpad.B
2638 ///     catchpad [i8* B typeinfo]
2639 ///         to label %catch.B unwind label %endcatches
2640 ///   %endcatches
2641 ///     catchendblock unwind to caller
2642 static void
2643 findCatchPadsForCatchEndPad(const BasicBlock *CatchEndBB,
2644                             SmallVectorImpl<const CatchPadInst *> &Handlers) {
2645   const CatchPadInst *CPI = getSingleCatchPadPredecessor(CatchEndBB);
2646   while (CPI) {
2647     Handlers.push_back(CPI);
2648     CPI = getSingleCatchPadPredecessor(CPI->getParent());
2649   }
2650   // We've pushed these back into reverse source order.  Reverse them to get
2651   // the list back into source order.
2652   std::reverse(Handlers.begin(), Handlers.end());
2653 }
2654
2655 // Given BB which ends in an unwind edge, return the EHPad that this BB belongs
2656 // to. If the unwind edge came from an invoke, return null.
2657 static const BasicBlock *getEHPadFromPredecessor(const BasicBlock *BB) {
2658   const TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
2659   if (isa<InvokeInst>(TI))
2660     return nullptr;
2661   if (TI->isEHPad())
2662     return BB;
2663   return cast<CleanupReturnInst>(TI)->getCleanupPad()->getParent();
2664 }
2665
2666 static void calculateExplicitCXXStateNumbers(WinEHFuncInfo &FuncInfo,
2667                                              const BasicBlock &BB,
2668                                              int ParentState) {
2669   assert(BB.isEHPad());
2670   const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
2671   // All catchpad instructions will be handled when we process their
2672   // respective catchendpad instruction.
2673   if (isa<CatchPadInst>(FirstNonPHI))
2674     return;
2675
2676   if (isa<CatchEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
2677     SmallVector<const CatchPadInst *, 2> Handlers;
2678     findCatchPadsForCatchEndPad(&BB, Handlers);
2679     const BasicBlock *FirstTryPad = Handlers.front()->getParent();
2680     int TryLow = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, nullptr);
2681     FuncInfo.EHPadStateMap[Handlers.front()] = TryLow;
2682     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(FirstTryPad))
2683       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
2684         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, TryLow);
2685     int CatchLow = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, nullptr);
2686
2687     // catchpads are separate funclets in C++ EH due to the way rethrow works.
2688     // In SEH, they aren't, so no invokes will unwind to the catchendpad.
2689     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CatchLow;
2690     int TryHigh = CatchLow - 1;
2691     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
2692       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
2693         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CatchLow);
2694     int CatchHigh = FuncInfo.getLastStateNumber();
2695     addTryBlockMapEntry(FuncInfo, TryLow, TryHigh, CatchHigh, Handlers);
2696     DEBUG(dbgs() << "TryLow[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << TryLow
2697                  << '\n');
2698     DEBUG(dbgs() << "TryHigh[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << TryHigh
2699                  << '\n');
2700     DEBUG(dbgs() << "CatchHigh[" << FirstTryPad->getName() << "]: " << CatchHigh
2701                  << '\n');
2702   } else if (isa<CleanupPadInst>(FirstNonPHI)) {
2703     int CleanupState = addUnwindMapEntry(FuncInfo, ParentState, &BB);
2704     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CleanupState;
2705     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << CleanupState << " to BB "
2706                  << BB.getName() << '\n');
2707     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
2708       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
2709         calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CleanupState);
2710   } else if (isa<TerminatePadInst>(FirstNonPHI)) {
2711     report_fatal_error("Not yet implemented!");
2712   } else {
2713     llvm_unreachable("unexpected EH Pad!");
2714   }
2715 }
2716
2717 static int addSEHHandler(WinEHFuncInfo &FuncInfo, int ParentState,
2718                          const Function *Filter, const BasicBlock *Handler) {
2719   SEHUnwindMapEntry Entry;
2720   Entry.ToState = ParentState;
2721   Entry.Filter = Filter;
2722   Entry.Handler = Handler;
2723   FuncInfo.SEHUnwindMap.push_back(Entry);
2724   return FuncInfo.SEHUnwindMap.size() - 1;
2725 }
2726
2727 static void calculateExplicitSEHStateNumbers(WinEHFuncInfo &FuncInfo,
2728                                              const BasicBlock &BB,
2729                                              int ParentState) {
2730   assert(BB.isEHPad());
2731   const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
2732   // All catchpad instructions will be handled when we process their
2733   // respective catchendpad instruction.
2734   if (isa<CatchPadInst>(FirstNonPHI))
2735     return;
2736
2737   if (isa<CatchEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
2738     // Extract the filter function and the __except basic block and create a
2739     // state for them.
2740     SmallVector<const CatchPadInst *, 1> Handlers;
2741     findCatchPadsForCatchEndPad(&BB, Handlers);
2742     assert(Handlers.size() == 1 &&
2743            "SEH doesn't have multiple handlers per __try");
2744     const CatchPadInst *CPI = Handlers.front();
2745     const BasicBlock *CatchPadBB = CPI->getParent();
2746     const Function *Filter =
2747         cast<Function>(CPI->getArgOperand(0)->stripPointerCasts());
2748     int TryState =
2749         addSEHHandler(FuncInfo, ParentState, Filter, CPI->getNormalDest());
2750
2751     // Everything in the __try block uses TryState as its parent state.
2752     FuncInfo.EHPadStateMap[CPI] = TryState;
2753     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << TryState << " to BB "
2754                  << CatchPadBB->getName() << '\n');
2755     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(CatchPadBB))
2756       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
2757         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, TryState);
2758
2759     // Everything in the __except block unwinds to ParentState, just like code
2760     // outside the __try.
2761     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = ParentState;
2762     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << ParentState << " to BB "
2763                  << BB.getName() << '\n');
2764     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
2765       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
2766         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, ParentState);
2767   } else if (isa<CleanupPadInst>(FirstNonPHI)) {
2768     int CleanupState =
2769         addSEHHandler(FuncInfo, ParentState, /*Filter=*/nullptr, &BB);
2770     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = CleanupState;
2771     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << CleanupState << " to BB "
2772                  << BB.getName() << '\n');
2773     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
2774       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
2775         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, CleanupState);
2776   } else if (isa<CleanupEndPadInst>(FirstNonPHI)) {
2777     // Anything unwinding through CleanupEndPadInst is in ParentState.
2778     FuncInfo.EHPadStateMap[FirstNonPHI] = ParentState;
2779     DEBUG(dbgs() << "Assigning state #" << ParentState << " to BB "
2780                  << BB.getName() << '\n');
2781     for (const BasicBlock *PredBlock : predecessors(&BB))
2782       if ((PredBlock = getEHPadFromPredecessor(PredBlock)))
2783         calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, *PredBlock, ParentState);
2784   } else if (isa<TerminatePadInst>(FirstNonPHI)) {
2785     report_fatal_error("Not yet implemented!");
2786   } else {
2787     llvm_unreachable("unexpected EH Pad!");
2788   }
2789 }
2790
2791 /// Check if the EH Pad unwinds to caller.  Cleanups are a little bit of a
2792 /// special case because we have to look at the cleanupret instruction that uses
2793 /// the cleanuppad.
2794 static bool doesEHPadUnwindToCaller(const Instruction *EHPad) {
2795   auto *CPI = dyn_cast<CleanupPadInst>(EHPad);
2796   if (!CPI)
2797     return EHPad->mayThrow();
2798
2799   // This cleanup does not return or unwind, so we say it unwinds to caller.
2800   if (CPI->use_empty())
2801     return true;
2802
2803   const Instruction *User = CPI->user_back();
2804   if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(User))
2805     return CRI->unwindsToCaller();
2806   return cast<CleanupEndPadInst>(User)->unwindsToCaller();
2807 }
2808
2809 void llvm::calculateSEHStateNumbers(const Function *Fn,
2810                                     WinEHFuncInfo &FuncInfo) {
2811   // Don't compute state numbers twice.
2812   if (!FuncInfo.SEHUnwindMap.empty())
2813     return;
2814
2815   for (const BasicBlock &BB : *Fn) {
2816     if (!BB.isEHPad() || !doesEHPadUnwindToCaller(BB.getFirstNonPHI()))
2817       continue;
2818     calculateExplicitSEHStateNumbers(FuncInfo, BB, -1);
2819   }
2820 }
2821
2822 void llvm::calculateWinCXXEHStateNumbers(const Function *Fn,
2823                                          WinEHFuncInfo &FuncInfo) {
2824   // Return if it's already been done.
2825   if (!FuncInfo.EHPadStateMap.empty())
2826     return;
2827
2828   for (const BasicBlock &BB : *Fn) {
2829     if (!BB.isEHPad())
2830       continue;
2831     if (BB.isLandingPad())
2832       report_fatal_error("MSVC C++ EH cannot use landingpads");
2833     const Instruction *FirstNonPHI = BB.getFirstNonPHI();
2834     // Skip cleanupendpads; they are exits, not entries.
2835     if (isa<CleanupEndPadInst>(FirstNonPHI))
2836       continue;
2837     if (!doesEHPadUnwindToCaller(FirstNonPHI))
2838       continue;
2839     calculateExplicitCXXStateNumbers(FuncInfo, BB, -1);
2840   }
2841 }
2842
2843 void WinEHPrepare::replaceTerminatePadWithCleanup(Function &F) {
2844   if (Personality != EHPersonality::MSVC_CXX)
2845     return;
2846   for (BasicBlock &BB : F) {
2847     Instruction *First = BB.getFirstNonPHI();
2848     auto *TPI = dyn_cast<TerminatePadInst>(First);
2849     if (!TPI)
2850       continue;
2851
2852     if (TPI->getNumArgOperands() != 1)
2853       report_fatal_error(
2854           "Expected a unary terminatepad for MSVC C++ personalities!");
2855
2856     auto *TerminateFn = dyn_cast<Function>(TPI->getArgOperand(0));
2857     if (!TerminateFn)
2858       report_fatal_error("Function operand expected in terminatepad for MSVC "
2859                          "C++ personalities!");
2860
2861     // Insert the cleanuppad instruction.
2862     auto *CPI = CleanupPadInst::Create(
2863         BB.getContext(), {}, Twine("terminatepad.for.", BB.getName()), &BB);
2864
2865     // Insert the call to the terminate instruction.
2866     auto *CallTerminate = CallInst::Create(TerminateFn, {}, &BB);
2867     CallTerminate->setDoesNotThrow();
2868     CallTerminate->setDoesNotReturn();
2869     CallTerminate->setCallingConv(TerminateFn->getCallingConv());
2870
2871     // Insert a new terminator for the cleanuppad using the same successor as
2872     // the terminatepad.
2873     CleanupReturnInst::Create(CPI, TPI->getUnwindDest(), &BB);
2874
2875     // Let's remove the terminatepad now that we've inserted the new
2876     // instructions.
2877     TPI->eraseFromParent();
2878   }
2879 }
2880
2881 void WinEHPrepare::colorFunclets(Function &F,
2882                                  SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
2883   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>, 16> Worklist;
2884   BasicBlock *EntryBlock = &F.getEntryBlock();
2885
2886   // Build up the color map, which maps each block to its set of 'colors'.
2887   // For any block B, the "colors" of B are the set of funclets F (possibly
2888   // including a root "funclet" representing the main function), such that
2889   // F will need to directly contain B or a copy of B (where the term "directly
2890   // contain" is used to distinguish from being "transitively contained" in
2891   // a nested funclet).
2892   // Use a CFG walk driven by a worklist of (block, color) pairs.  The "color"
2893   // sets attached during this processing to a block which is the entry of some
2894   // funclet F is actually the set of F's parents -- i.e. the union of colors
2895   // of all predecessors of F's entry.  For all other blocks, the color sets
2896   // are as defined above.  A post-pass fixes up the block color map to reflect
2897   // the same sense of "color" for funclet entries as for other blocks.
2898
2899   Worklist.push_back({EntryBlock, EntryBlock});
2900
2901   while (!Worklist.empty()) {
2902     BasicBlock *Visiting;
2903     BasicBlock *Color;
2904     std::tie(Visiting, Color) = Worklist.pop_back_val();
2905     Instruction *VisitingHead = Visiting->getFirstNonPHI();
2906     if (VisitingHead->isEHPad() && !isa<CatchEndPadInst>(VisitingHead) &&
2907         !isa<CleanupEndPadInst>(VisitingHead)) {
2908       // Mark this as a funclet head as a member of itself.
2909       FuncletBlocks[Visiting].insert(Visiting);
2910       // Queue exits with the parent color.
2911       for (User *Exit : VisitingHead->users()) {
2912         for (BasicBlock *Succ :
2913              successors(cast<Instruction>(Exit)->getParent())) {
2914           if (BlockColors[Succ].insert(Color).second) {
2915             Worklist.push_back({Succ, Color});
2916           }
2917         }
2918       }
2919       // Handle CatchPad specially since its successors need different colors.
2920       if (CatchPadInst *CatchPad = dyn_cast<CatchPadInst>(VisitingHead)) {
2921         // Visit the normal successor with the color of the new EH pad, and
2922         // visit the unwind successor with the color of the parent.
2923         BasicBlock *NormalSucc = CatchPad->getNormalDest();
2924         if (BlockColors[NormalSucc].insert(Visiting).second) {
2925           Worklist.push_back({NormalSucc, Visiting});
2926         }
2927         BasicBlock *UnwindSucc = CatchPad->getUnwindDest();
2928         if (BlockColors[UnwindSucc].insert(Color).second) {
2929           Worklist.push_back({UnwindSucc, Color});
2930         }
2931         continue;
2932       }
2933       // Switch color to the current node, except for terminate pads which
2934       // have no bodies and only unwind successors and so need their successors
2935       // visited with the color of the parent.
2936       if (!isa<TerminatePadInst>(VisitingHead))
2937         Color = Visiting;
2938     } else {
2939       // Note that this is a member of the given color.
2940       FuncletBlocks[Color].insert(Visiting);
2941     }
2942
2943     TerminatorInst *Terminator = Visiting->getTerminator();
2944     if (isa<CleanupReturnInst>(Terminator) ||
2945         isa<CatchReturnInst>(Terminator) ||
2946         isa<CleanupEndPadInst>(Terminator)) {
2947       // These blocks' successors have already been queued with the parent
2948       // color.
2949       continue;
2950     }
2951     for (BasicBlock *Succ : successors(Visiting)) {
2952       if (isa<CatchEndPadInst>(Succ->getFirstNonPHI())) {
2953         // The catchendpad needs to be visited with the parent's color, not
2954         // the current color.  This will happen in the code above that visits
2955         // any catchpad unwind successor with the parent color, so we can
2956         // safely skip this successor here.
2957         continue;
2958       }
2959       if (BlockColors[Succ].insert(Color).second) {
2960         Worklist.push_back({Succ, Color});
2961       }
2962     }
2963   }
2964
2965   // The processing above actually accumulated the parent set for this
2966   // funclet into the color set for its entry; use the parent set to
2967   // populate the children map, and reset the color set to include just
2968   // the funclet itself (no instruction can target a funclet entry except on
2969   // that transitions to the child funclet).
2970   for (BasicBlock *FuncletEntry : EntryBlocks) {
2971     std::set<BasicBlock *> &ColorMapItem = BlockColors[FuncletEntry];
2972     for (BasicBlock *Parent : ColorMapItem)
2973       FuncletChildren[Parent].insert(FuncletEntry);
2974     ColorMapItem.clear();
2975     ColorMapItem.insert(FuncletEntry);
2976   }
2977 }
2978
2979 void WinEHPrepare::demotePHIsOnFunclets(Function &F) {
2980   // Strip PHI nodes off of EH pads.
2981   SmallVector<PHINode *, 16> PHINodes;
2982   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
2983     BasicBlock *BB = FI++;
2984     if (!BB->isEHPad())
2985       continue;
2986     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;) {
2987       Instruction *I = BI++;
2988       auto *PN = dyn_cast<PHINode>(I);
2989       // Stop at the first non-PHI.
2990       if (!PN)
2991         break;
2992
2993       AllocaInst *SpillSlot = insertPHILoads(PN, F);
2994       if (SpillSlot)
2995         insertPHIStores(PN, SpillSlot);
2996
2997       PHINodes.push_back(PN);
2998     }
2999   }
3000
3001   for (auto *PN : PHINodes) {
3002     // There may be lingering uses on other EH PHIs being removed
3003     PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
3004     PN->eraseFromParent();
3005   }
3006 }
3007
3008 void WinEHPrepare::demoteUsesBetweenFunclets(Function &F) {
3009   // Turn all inter-funclet uses of a Value into loads and stores.
3010   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3011     BasicBlock *BB = FI++;
3012     std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB = BlockColors[BB];
3013     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;) {
3014       Instruction *I = BI++;
3015       // Funclets are permitted to use static allocas.
3016       if (auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
3017         if (AI->isStaticAlloca())
3018           continue;
3019
3020       demoteNonlocalUses(I, ColorsForBB, F);
3021     }
3022   }
3023 }
3024
3025 void WinEHPrepare::demoteArgumentUses(Function &F) {
3026   // Also demote function parameters used in funclets.
3027   std::set<BasicBlock *> &ColorsForEntry = BlockColors[&F.getEntryBlock()];
3028   for (Argument &Arg : F.args())
3029     demoteNonlocalUses(&Arg, ColorsForEntry, F);
3030 }
3031
3032 void WinEHPrepare::cloneCommonBlocks(
3033     Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3034   // We need to clone all blocks which belong to multiple funclets.  Values are
3035   // remapped throughout the funclet to propogate both the new instructions
3036   // *and* the new basic blocks themselves.
3037   for (BasicBlock *FuncletPadBB : EntryBlocks) {
3038     std::set<BasicBlock *> &BlocksInFunclet = FuncletBlocks[FuncletPadBB];
3039
3040     std::map<BasicBlock *, BasicBlock *> Orig2Clone;
3041     ValueToValueMapTy VMap;
3042     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet) {
3043       std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB = BlockColors[BB];
3044       // We don't need to do anything if the block is monochromatic.
3045       size_t NumColorsForBB = ColorsForBB.size();
3046       if (NumColorsForBB == 1)
3047         continue;
3048
3049       // Create a new basic block and copy instructions into it!
3050       BasicBlock *CBB =
3051           CloneBasicBlock(BB, VMap, Twine(".for.", FuncletPadBB->getName()));
3052       // Insert the clone immediately after the original to ensure determinism
3053       // and to keep the same relative ordering of any funclet's blocks.
3054       CBB->insertInto(&F, BB->getNextNode());
3055
3056       // Add basic block mapping.
3057       VMap[BB] = CBB;
3058
3059       // Record delta operations that we need to perform to our color mappings.
3060       Orig2Clone[BB] = CBB;
3061     }
3062
3063     // Update our color mappings to reflect that one block has lost a color and
3064     // another has gained a color.
3065     for (auto &BBMapping : Orig2Clone) {
3066       BasicBlock *OldBlock = BBMapping.first;
3067       BasicBlock *NewBlock = BBMapping.second;
3068
3069       BlocksInFunclet.insert(NewBlock);
3070       BlockColors[NewBlock].insert(FuncletPadBB);
3071
3072       BlocksInFunclet.erase(OldBlock);
3073       BlockColors[OldBlock].erase(FuncletPadBB);
3074     }
3075
3076     // Loop over all of the instructions in the function, fixing up operand
3077     // references as we go.  This uses VMap to do all the hard work.
3078     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet)
3079       // Loop over all instructions, fixing each one as we find it...
3080       for (Instruction &I : *BB)
3081         RemapInstruction(&I, VMap, RF_IgnoreMissingEntries);
3082
3083     // Check to see if SuccBB has PHI nodes. If so, we need to add entries to
3084     // the PHI nodes for NewBB now.
3085     for (auto &BBMapping : Orig2Clone) {
3086       BasicBlock *OldBlock = BBMapping.first;
3087       BasicBlock *NewBlock = BBMapping.second;
3088       for (BasicBlock *SuccBB : successors(NewBlock)) {
3089         for (Instruction &SuccI : *SuccBB) {
3090           auto *SuccPN = dyn_cast<PHINode>(&SuccI);
3091           if (!SuccPN)
3092             break;
3093
3094           // Ok, we have a PHI node.  Figure out what the incoming value was for
3095           // the OldBlock.
3096           int OldBlockIdx = SuccPN->getBasicBlockIndex(OldBlock);
3097           if (OldBlockIdx == -1)
3098             break;
3099           Value *IV = SuccPN->getIncomingValue(OldBlockIdx);
3100
3101           // Remap the value if necessary.
3102           if (auto *Inst = dyn_cast<Instruction>(IV)) {
3103             ValueToValueMapTy::iterator I = VMap.find(Inst);
3104             if (I != VMap.end())
3105               IV = I->second;
3106           }
3107
3108           SuccPN->addIncoming(IV, NewBlock);
3109         }
3110       }
3111     }
3112
3113     for (ValueToValueMapTy::value_type VT : VMap) {
3114       // If there were values defined in BB that are used outside the funclet,
3115       // then we now have to update all uses of the value to use either the
3116       // original value, the cloned value, or some PHI derived value.  This can
3117       // require arbitrary PHI insertion, of which we are prepared to do, clean
3118       // these up now.
3119       SmallVector<Use *, 16> UsesToRename;
3120
3121       auto *OldI = dyn_cast<Instruction>(const_cast<Value *>(VT.first));
3122       if (!OldI)
3123         continue;
3124       auto *NewI = cast<Instruction>(VT.second);
3125       // Scan all uses of this instruction to see if it is used outside of its
3126       // funclet, and if so, record them in UsesToRename.
3127       for (Use &U : OldI->uses()) {
3128         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3129         BasicBlock *UserBB = UserI->getParent();
3130         std::set<BasicBlock *> &ColorsForUserBB = BlockColors[UserBB];
3131         assert(!ColorsForUserBB.empty());
3132         if (ColorsForUserBB.size() > 1 ||
3133             *ColorsForUserBB.begin() != FuncletPadBB)
3134           UsesToRename.push_back(&U);
3135       }
3136
3137       // If there are no uses outside the block, we're done with this
3138       // instruction.
3139       if (UsesToRename.empty())
3140         continue;
3141
3142       // We found a use of OldI outside of the funclet.  Rename all uses of OldI
3143       // that are outside its funclet to be uses of the appropriate PHI node
3144       // etc.
3145       SSAUpdater SSAUpdate;
3146       SSAUpdate.Initialize(OldI->getType(), OldI->getName());
3147       SSAUpdate.AddAvailableValue(OldI->getParent(), OldI);
3148       SSAUpdate.AddAvailableValue(NewI->getParent(), NewI);
3149
3150       while (!UsesToRename.empty())
3151         SSAUpdate.RewriteUseAfterInsertions(*UsesToRename.pop_back_val());
3152     }
3153   }
3154 }
3155
3156 void WinEHPrepare::removeImplausibleTerminators(Function &F) {
3157   // Remove implausible terminators and replace them with UnreachableInst.
3158   for (auto &Funclet : FuncletBlocks) {
3159     BasicBlock *FuncletPadBB = Funclet.first;
3160     std::set<BasicBlock *> &BlocksInFunclet = Funclet.second;
3161     Instruction *FirstNonPHI = FuncletPadBB->getFirstNonPHI();
3162     auto *CatchPad = dyn_cast<CatchPadInst>(FirstNonPHI);
3163     auto *CleanupPad = dyn_cast<CleanupPadInst>(FirstNonPHI);
3164
3165     for (BasicBlock *BB : BlocksInFunclet) {
3166       TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
3167       // CatchPadInst and CleanupPadInst can't transfer control to a ReturnInst.
3168       bool IsUnreachableRet = isa<ReturnInst>(TI) && (CatchPad || CleanupPad);
3169       // The token consumed by a CatchReturnInst must match the funclet token.
3170       bool IsUnreachableCatchret = false;
3171       if (auto *CRI = dyn_cast<CatchReturnInst>(TI))
3172         IsUnreachableCatchret = CRI->getCatchPad() != CatchPad;
3173       // The token consumed by a CleanupReturnInst must match the funclet token.
3174       bool IsUnreachableCleanupret = false;
3175       if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(TI))
3176         IsUnreachableCleanupret = CRI->getCleanupPad() != CleanupPad;
3177       // The token consumed by a CleanupEndPadInst must match the funclet token.
3178       bool IsUnreachableCleanupendpad = false;
3179       if (auto *CEPI = dyn_cast<CleanupEndPadInst>(TI))
3180         IsUnreachableCleanupendpad = CEPI->getCleanupPad() != CleanupPad;
3181       if (IsUnreachableRet || IsUnreachableCatchret ||
3182           IsUnreachableCleanupret || IsUnreachableCleanupendpad) {
3183         // Loop through all of our successors and make sure they know that one
3184         // of their predecessors is going away.
3185         for (BasicBlock *SuccBB : TI->successors())
3186           SuccBB->removePredecessor(BB);
3187
3188         if (IsUnreachableCleanupendpad) {
3189           // We can't simply replace a cleanupendpad with unreachable, because
3190           // its predecessor edges are EH edges and unreachable is not an EH
3191           // pad.  Change all predecessors to the "unwind to caller" form.
3192           for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
3193                PI != PE;) {
3194             BasicBlock *Pred = *PI++;
3195             removeUnwindEdge(Pred);
3196           }
3197         }
3198
3199         new UnreachableInst(BB->getContext(), TI);
3200         TI->eraseFromParent();
3201       }
3202       // FIXME: Check for invokes/cleanuprets/cleanupendpads which unwind to
3203       // implausible catchendpads (i.e. catchendpad not in immediate parent
3204       // funclet).
3205     }
3206   }
3207 }
3208
3209 void WinEHPrepare::cleanupPreparedFunclets(Function &F) {
3210   // Clean-up some of the mess we made by removing useles PHI nodes, trivial
3211   // branches, etc.
3212   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE;) {
3213     BasicBlock *BB = FI++;
3214     SimplifyInstructionsInBlock(BB);
3215     ConstantFoldTerminator(BB, /*DeleteDeadConditions=*/true);
3216     MergeBlockIntoPredecessor(BB);
3217   }
3218
3219   // We might have some unreachable blocks after cleaning up some impossible
3220   // control flow.
3221   removeUnreachableBlocks(F);
3222 }
3223
3224 void WinEHPrepare::verifyPreparedFunclets(Function &F) {
3225   // Recolor the CFG to verify that all is well.
3226   for (BasicBlock &BB : F) {
3227     size_t NumColors = BlockColors[&BB].size();
3228     assert(NumColors == 1 && "Expected monochromatic BB!");
3229     if (NumColors == 0)
3230       report_fatal_error("Uncolored BB!");
3231     if (NumColors > 1)
3232       report_fatal_error("Multicolor BB!");
3233     if (!DisableDemotion) {
3234       bool EHPadHasPHI = BB.isEHPad() && isa<PHINode>(BB.begin());
3235       assert(!EHPadHasPHI && "EH Pad still has a PHI!");
3236       if (EHPadHasPHI)
3237         report_fatal_error("EH Pad still has a PHI!");
3238     }
3239   }
3240 }
3241
3242 bool WinEHPrepare::prepareExplicitEH(
3243     Function &F, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &EntryBlocks) {
3244   // Remove unreachable blocks.  It is not valuable to assign them a color and
3245   // their existence can trick us into thinking values are alive when they are
3246   // not.
3247   removeUnreachableBlocks(F);
3248
3249   replaceTerminatePadWithCleanup(F);
3250
3251   // Determine which blocks are reachable from which funclet entries.
3252   colorFunclets(F, EntryBlocks);
3253
3254   if (!DisableDemotion) {
3255     demotePHIsOnFunclets(F);
3256
3257     demoteUsesBetweenFunclets(F);
3258
3259     demoteArgumentUses(F);
3260   }
3261
3262   cloneCommonBlocks(F, EntryBlocks);
3263
3264   if (!DisableCleanups) {
3265     removeImplausibleTerminators(F);
3266
3267     cleanupPreparedFunclets(F);
3268   }
3269
3270   verifyPreparedFunclets(F);
3271
3272   BlockColors.clear();
3273   FuncletBlocks.clear();
3274   FuncletChildren.clear();
3275
3276   return true;
3277 }
3278
3279 // TODO: Share loads when one use dominates another, or when a catchpad exit
3280 // dominates uses (needs dominators).
3281 AllocaInst *WinEHPrepare::insertPHILoads(PHINode *PN, Function &F) {
3282   BasicBlock *PHIBlock = PN->getParent();
3283   AllocaInst *SpillSlot = nullptr;
3284
3285   if (isa<CleanupPadInst>(PHIBlock->getFirstNonPHI())) {
3286     // Insert a load in place of the PHI and replace all uses.
3287     SpillSlot = new AllocaInst(PN->getType(), nullptr,
3288                                Twine(PN->getName(), ".wineh.spillslot"),
3289                                F.getEntryBlock().begin());
3290     Value *V = new LoadInst(SpillSlot, Twine(PN->getName(), ".wineh.reload"),
3291                             PHIBlock->getFirstInsertionPt());
3292     PN->replaceAllUsesWith(V);
3293     return SpillSlot;
3294   }
3295
3296   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Loads;
3297   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), UE = PN->use_end();
3298        UI != UE;) {
3299     Use &U = *UI++;
3300     auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3301     BasicBlock *UsingBB = UsingInst->getParent();
3302     if (UsingBB->isEHPad()) {
3303       // Use is on an EH pad phi.  Leave it alone; we'll insert loads and
3304       // stores for it separately.
3305       assert(isa<PHINode>(UsingInst));
3306       continue;
3307     }
3308     replaceUseWithLoad(PN, U, SpillSlot, Loads, F);
3309   }
3310   return SpillSlot;
3311 }
3312
3313 // TODO: improve store placement.  Inserting at def is probably good, but need
3314 // to be careful not to introduce interfering stores (needs liveness analysis).
3315 // TODO: identify related phi nodes that can share spill slots, and share them
3316 // (also needs liveness).
3317 void WinEHPrepare::insertPHIStores(PHINode *OriginalPHI,
3318                                    AllocaInst *SpillSlot) {
3319   // Use a worklist of (Block, Value) pairs -- the given Value needs to be
3320   // stored to the spill slot by the end of the given Block.
3321   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, Value *>, 4> Worklist;
3322
3323   Worklist.push_back({OriginalPHI->getParent(), OriginalPHI});
3324
3325   while (!Worklist.empty()) {
3326     BasicBlock *EHBlock;
3327     Value *InVal;
3328     std::tie(EHBlock, InVal) = Worklist.pop_back_val();
3329
3330     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(InVal);
3331     if (PN && PN->getParent() == EHBlock) {
3332       // The value is defined by another PHI we need to remove, with no room to
3333       // insert a store after the PHI, so each predecessor needs to store its
3334       // incoming value.
3335       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
3336         Value *PredVal = PN->getIncomingValue(i);
3337
3338         // Undef can safely be skipped.
3339         if (isa<UndefValue>(PredVal))
3340           continue;
3341
3342         insertPHIStore(PN->getIncomingBlock(i), PredVal, SpillSlot, Worklist);
3343       }
3344     } else {
3345       // We need to store InVal, which dominates EHBlock, but can't put a store
3346       // in EHBlock, so need to put stores in each predecessor.
3347       for (BasicBlock *PredBlock : predecessors(EHBlock)) {
3348         insertPHIStore(PredBlock, InVal, SpillSlot, Worklist);
3349       }
3350     }
3351   }
3352 }
3353
3354 void WinEHPrepare::insertPHIStore(
3355     BasicBlock *PredBlock, Value *PredVal, AllocaInst *SpillSlot,
3356     SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock *, Value *>> &Worklist) {
3357
3358   if (PredBlock->isEHPad() &&
3359       !isa<CleanupPadInst>(PredBlock->getFirstNonPHI())) {
3360     // Pred is unsplittable, so we need to queue it on the worklist.
3361     Worklist.push_back({PredBlock, PredVal});
3362     return;
3363   }
3364
3365   // Otherwise, insert the store at the end of the basic block.
3366   new StoreInst(PredVal, SpillSlot, PredBlock->getTerminator());
3367 }
3368
3369 // TODO: Share loads for same-funclet uses (requires dominators if funclets
3370 // aren't properly nested).
3371 void WinEHPrepare::demoteNonlocalUses(Value *V,
3372                                       std::set<BasicBlock *> &ColorsForBB,
3373                                       Function &F) {
3374   // Tokens can only be used non-locally due to control flow involving
3375   // unreachable edges.  Don't try to demote the token usage, we'll simply
3376   // delete the cloned user later.
3377   if (isa<CatchPadInst>(V) || isa<CleanupPadInst>(V))
3378     return;
3379
3380   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Loads;
3381   AllocaInst *SpillSlot = nullptr;
3382   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end(); UI != UE;) {
3383     Use &U = *UI++;
3384     auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3385     BasicBlock *UsingBB = UsingInst->getParent();
3386
3387     // Is the Use inside a block which is colored the same as the Def?
3388     // If so, we don't need to escape the Def because we will clone
3389     // ourselves our own private copy.
3390     std::set<BasicBlock *> &ColorsForUsingBB = BlockColors[UsingBB];
3391     if (ColorsForUsingBB == ColorsForBB)
3392       continue;
3393
3394     replaceUseWithLoad(V, U, SpillSlot, Loads, F);
3395   }
3396   if (SpillSlot) {
3397     // Insert stores of the computed value into the stack slot.
3398     // We have to be careful if I is an invoke instruction,
3399     // because we can't insert the store AFTER the terminator instruction.
3400     BasicBlock::iterator InsertPt;
3401     if (isa<Argument>(V)) {
3402       InsertPt = F.getEntryBlock().getTerminator();
3403     } else if (isa<TerminatorInst>(V)) {
3404       auto *II = cast<InvokeInst>(V);
3405       // We cannot demote invoke instructions to the stack if their normal
3406       // edge is critical. Therefore, split the critical edge and create a
3407       // basic block into which the store can be inserted.
3408       if (!II->getNormalDest()->getSinglePredecessor()) {
3409         unsigned SuccNum =
3410             GetSuccessorNumber(II->getParent(), II->getNormalDest());
3411         assert(isCriticalEdge(II, SuccNum) && "Expected a critical edge!");
3412         BasicBlock *NewBlock = SplitCriticalEdge(II, SuccNum);
3413         assert(NewBlock && "Unable to split critical edge.");
3414         // Update the color mapping for the newly split edge.
3415         std::set<BasicBlock *> &ColorsForUsingBB = BlockColors[II->getParent()];
3416         BlockColors[NewBlock] = ColorsForUsingBB;
3417         for (BasicBlock *FuncletPad : ColorsForUsingBB)
3418           FuncletBlocks[FuncletPad].insert(NewBlock);
3419       }
3420       InsertPt = II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
3421     } else {
3422       InsertPt = cast<Instruction>(V);
3423       ++InsertPt;
3424       // Don't insert before PHI nodes or EH pad instrs.
3425       for (; isa<PHINode>(InsertPt) || InsertPt->isEHPad(); ++InsertPt)
3426         ;
3427     }
3428     new StoreInst(V, SpillSlot, InsertPt);
3429   }
3430 }
3431
3432 void WinEHPrepare::replaceUseWithLoad(Value *V, Use &U, AllocaInst *&SpillSlot,
3433                                       DenseMap<BasicBlock *, Value *> &Loads,
3434                                       Function &F) {
3435   // Lazilly create the spill slot.
3436   if (!SpillSlot)
3437     SpillSlot = new AllocaInst(V->getType(), nullptr,
3438                                Twine(V->getName(), ".wineh.spillslot"),
3439                                F.getEntryBlock().begin());
3440
3441   auto *UsingInst = cast<Instruction>(U.getUser());
3442   if (auto *UsingPHI = dyn_cast<PHINode>(UsingInst)) {
3443     // If this is a PHI node, we can't insert a load of the value before
3444     // the use.  Instead insert the load in the predecessor block
3445     // corresponding to the incoming value.
3446     //
3447     // Note that if there are multiple edges from a basic block to this
3448     // PHI node that we cannot have multiple loads.  The problem is that
3449     // the resulting PHI node will have multiple values (from each load)
3450     // coming in from the same block, which is illegal SSA form.
3451     // For this reason, we keep track of and reuse loads we insert.
3452     BasicBlock *IncomingBlock = UsingPHI->getIncomingBlock(U);
3453     if (auto *CatchRet =
3454             dyn_cast<CatchReturnInst>(IncomingBlock->getTerminator())) {
3455       // Putting a load above a catchret and use on the phi would still leave
3456       // a cross-funclet def/use.  We need to split the edge, change the
3457       // catchret to target the new block, and put the load there.
3458       BasicBlock *PHIBlock = UsingInst->getParent();
3459       BasicBlock *NewBlock = SplitEdge(IncomingBlock, PHIBlock);
3460       // SplitEdge gives us:
3461       //   IncomingBlock:
3462       //     ...
3463       //     br label %NewBlock
3464       //   NewBlock:
3465       //     catchret label %PHIBlock
3466       // But we need:
3467       //   IncomingBlock:
3468       //     ...
3469       //     catchret label %NewBlock
3470       //   NewBlock:
3471       //     br label %PHIBlock
3472       // So move the terminators to each others' blocks and swap their
3473       // successors.
3474       BranchInst *Goto = cast<BranchInst>(IncomingBlock->getTerminator());
3475       Goto->removeFromParent();
3476       CatchRet->removeFromParent();
3477       IncomingBlock->getInstList().push_back(CatchRet);
3478       NewBlock->getInstList().push_back(Goto);
3479       Goto->setSuccessor(0, PHIBlock);
3480       CatchRet->setSuccessor(NewBlock);
3481       // Update the color mapping for the newly split edge.
3482       std::set<BasicBlock *> &ColorsForPHIBlock = BlockColors[PHIBlock];
3483       BlockColors[NewBlock] = ColorsForPHIBlock;
3484       for (BasicBlock *FuncletPad : ColorsForPHIBlock)
3485         FuncletBlocks[FuncletPad].insert(NewBlock);
3486       // Treat the new block as incoming for load insertion.
3487       IncomingBlock = NewBlock;
3488     }
3489     Value *&Load = Loads[IncomingBlock];
3490     // Insert the load into the predecessor block
3491     if (!Load)
3492       Load = new LoadInst(SpillSlot, Twine(V->getName(), ".wineh.reload"),
3493                           /*Volatile=*/false, IncomingBlock->getTerminator());
3494
3495     U.set(Load);
3496   } else {
3497     // Reload right before the old use.
3498     auto *Load = new LoadInst(SpillSlot, Twine(V->getName(), ".wineh.reload"),
3499                               /*Volatile=*/false, UsingInst);
3500     U.set(Load);
3501   }
3502 }
3503
3504 void WinEHFuncInfo::addIPToStateRange(const BasicBlock *PadBB,
3505                                       MCSymbol *InvokeBegin,
3506                                       MCSymbol *InvokeEnd) {
3507   assert(PadBB->isEHPad() && EHPadStateMap.count(PadBB->getFirstNonPHI()) &&
3508          "should get EH pad BB with precomputed state");
3509   InvokeToStateMap[InvokeBegin] =
3510       std::make_pair(EHPadStateMap[PadBB->getFirstNonPHI()], InvokeEnd);
3511 }