[WinEH] Handle stubs for outlined functions that have only unreached terminators.
[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. It snifs the personality function to see which kind of
12 // preparation is necessary. If the personality function uses the Itanium LSDA,
13 // this pass delegates to the DWARF EH preparation pass.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
18 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
21 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
22 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
23 #include "llvm/Analysis/LibCallSemantics.h"
24 #include "llvm/CodeGen/WinEHFuncInfo.h"
25 #include "llvm/IR/Dominators.h"
26 #include "llvm/IR/Function.h"
27 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
28 #include "llvm/IR/Instructions.h"
29 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
30 #include "llvm/IR/Module.h"
31 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
32 #include "llvm/Pass.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
36 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
37 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
39 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
40 #include <memory>
41
42 using namespace llvm;
43 using namespace llvm::PatternMatch;
44
45 #define DEBUG_TYPE "winehprepare"
46
47 namespace {
48
49 // This map is used to model frame variable usage during outlining, to
50 // construct a structure type to hold the frame variables in a frame
51 // allocation block, and to remap the frame variable allocas (including
52 // spill locations as needed) to GEPs that get the variable from the
53 // frame allocation structure.
54 typedef MapVector<Value *, TinyPtrVector<AllocaInst *>> FrameVarInfoMap;
55
56 // TinyPtrVector cannot hold nullptr, so we need our own sentinel that isn't
57 // quite null.
58 AllocaInst *getCatchObjectSentinel() {
59   return static_cast<AllocaInst *>(nullptr) + 1;
60 }
61
62 typedef SmallSet<BasicBlock *, 4> VisitedBlockSet;
63
64 class LandingPadActions;
65 class LandingPadMap;
66
67 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CatchHandler *> CatchHandlerMapTy;
68 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CleanupHandler *> CleanupHandlerMapTy;
69
70 class WinEHPrepare : public FunctionPass {
71 public:
72   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid.
73   WinEHPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
74       : FunctionPass(ID), DT(nullptr) {}
75
76   bool runOnFunction(Function &Fn) override;
77
78   bool doFinalization(Module &M) override;
79
80   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
81
82   const char *getPassName() const override {
83     return "Windows exception handling preparation";
84   }
85
86 private:
87   bool prepareExceptionHandlers(Function &F,
88                                 SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
89   void promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad);
90   void demoteValuesLiveAcrossHandlers(Function &F,
91                                       SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
92   void completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
93                                 LandingPadInst *OutlinedLPad,
94                                 const LandingPadInst *OriginalLPad,
95                                 FrameVarInfoMap &VarInfo);
96   bool outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
97                       LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
98                       FrameVarInfoMap &VarInfo);
99   void addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler, Value *PersonalityFn);
100
101   void mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad, LandingPadActions &Actions);
102   CatchHandler *findCatchHandler(BasicBlock *BB, BasicBlock *&NextBB,
103                                  VisitedBlockSet &VisitedBlocks);
104   void findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions, BasicBlock *StartBB,
105                            BasicBlock *EndBB);
106
107   void processSEHCatchHandler(CatchHandler *Handler, BasicBlock *StartBB);
108
109   // All fields are reset by runOnFunction.
110   DominatorTree *DT;
111   EHPersonality Personality;
112   CatchHandlerMapTy CatchHandlerMap;
113   CleanupHandlerMapTy CleanupHandlerMap;
114   DenseMap<const LandingPadInst *, LandingPadMap> LPadMaps;
115
116   // This maps landing pad instructions found in outlined handlers to
117   // the landing pad instruction in the parent function from which they
118   // were cloned.  The cloned/nested landing pad is used as the key
119   // because the landing pad may be cloned into multiple handlers.
120   // This map will be used to add the llvm.eh.actions call to the nested
121   // landing pads after all handlers have been outlined.
122   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> NestedLPtoOriginalLP;
123
124   // This maps blocks in the parent function which are destinations of
125   // catch handlers to cloned blocks in (other) outlined handlers. This
126   // handles the case where a nested landing pads has a catch handler that
127   // returns to a handler function rather than the parent function.
128   // The original block is used as the key here because there should only
129   // ever be one handler function from which the cloned block is not pruned.
130   // The original block will be pruned from the parent function after all
131   // handlers have been outlined.  This map will be used to adjust the
132   // return instructions of handlers which return to the block that was
133   // outlined into a handler.  This is done after all handlers have been
134   // outlined but before the outlined code is pruned from the parent function.
135   DenseMap<const BasicBlock *, BasicBlock *> LPadTargetBlocks;
136 };
137
138 class WinEHFrameVariableMaterializer : public ValueMaterializer {
139 public:
140   WinEHFrameVariableMaterializer(Function *OutlinedFn,
141                                  FrameVarInfoMap &FrameVarInfo);
142   ~WinEHFrameVariableMaterializer() override {}
143
144   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
145
146   void escapeCatchObject(Value *V);
147
148 private:
149   FrameVarInfoMap &FrameVarInfo;
150   IRBuilder<> Builder;
151 };
152
153 class LandingPadMap {
154 public:
155   LandingPadMap() : OriginLPad(nullptr) {}
156   void mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad);
157
158   bool isInitialized() { return OriginLPad != nullptr; }
159
160   bool isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const;
161   bool isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const;
162
163   void remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
164                      Value *SelectorValue) const;
165
166 private:
167   const LandingPadInst *OriginLPad;
168   // We will normally only see one of each of these instructions, but
169   // if more than one occurs for some reason we can handle that.
170   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedEHPtrs;
171   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedSelectors;
172 };
173
174 class WinEHCloningDirectorBase : public CloningDirector {
175 public:
176   WinEHCloningDirectorBase(Function *HandlerFn, FrameVarInfoMap &VarInfo,
177                            LandingPadMap &LPadMap)
178       : Materializer(HandlerFn, VarInfo),
179         SelectorIDType(Type::getInt32Ty(HandlerFn->getContext())),
180         Int8PtrType(Type::getInt8PtrTy(HandlerFn->getContext())),
181         LPadMap(LPadMap) {
182     auto AI = HandlerFn->getArgumentList().begin();
183     ++AI;
184     EstablisherFrame = AI;
185   }
186
187   CloningAction handleInstruction(ValueToValueMapTy &VMap,
188                                   const Instruction *Inst,
189                                   BasicBlock *NewBB) override;
190
191   virtual CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
192                                          const Instruction *Inst,
193                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
194   virtual CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
195                                        const Instruction *Inst,
196                                        BasicBlock *NewBB) = 0;
197   virtual CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
198                                         const Instruction *Inst,
199                                         BasicBlock *NewBB) = 0;
200   virtual CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
201                                      const InvokeInst *Invoke,
202                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
203   virtual CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
204                                      const ResumeInst *Resume,
205                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
206   virtual CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
207                                       const CmpInst *Compare,
208                                       BasicBlock *NewBB) = 0;
209   virtual CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
210                                          const LandingPadInst *LPad,
211                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
212
213   ValueMaterializer *getValueMaterializer() override { return &Materializer; }
214
215 protected:
216   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer;
217   Type *SelectorIDType;
218   Type *Int8PtrType;
219   LandingPadMap &LPadMap;
220
221   /// The value representing the parent frame pointer.
222   Value *EstablisherFrame;
223 };
224
225 class WinEHCatchDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
226 public:
227   WinEHCatchDirector(
228       Function *CatchFn, Value *Selector, FrameVarInfoMap &VarInfo,
229       LandingPadMap &LPadMap,
230       DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPads)
231       : WinEHCloningDirectorBase(CatchFn, VarInfo, LPadMap),
232         CurrentSelector(Selector->stripPointerCasts()),
233         ExceptionObjectVar(nullptr), NestedLPtoOriginalLP(NestedLPads) {}
234
235   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
236                                  const Instruction *Inst,
237                                  BasicBlock *NewBB) override;
238   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
239                                BasicBlock *NewBB) override;
240   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
241                                 const Instruction *Inst,
242                                 BasicBlock *NewBB) override;
243   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
244                              BasicBlock *NewBB) override;
245   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
246                              BasicBlock *NewBB) override;
247   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
248                               const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) override;
249   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
250                                  const LandingPadInst *LPad,
251                                  BasicBlock *NewBB) override;
252
253   Value *getExceptionVar() { return ExceptionObjectVar; }
254   TinyPtrVector<BasicBlock *> &getReturnTargets() { return ReturnTargets; }
255
256 private:
257   Value *CurrentSelector;
258
259   Value *ExceptionObjectVar;
260   TinyPtrVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
261
262   // This will be a reference to the field of the same name in the WinEHPrepare
263   // object which instantiates this WinEHCatchDirector object.
264   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPtoOriginalLP;
265 };
266
267 class WinEHCleanupDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
268 public:
269   WinEHCleanupDirector(Function *CleanupFn, FrameVarInfoMap &VarInfo,
270                        LandingPadMap &LPadMap)
271       : WinEHCloningDirectorBase(CleanupFn, VarInfo, LPadMap) {}
272
273   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
274                                  const Instruction *Inst,
275                                  BasicBlock *NewBB) override;
276   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
277                                BasicBlock *NewBB) override;
278   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
279                                 const Instruction *Inst,
280                                 BasicBlock *NewBB) override;
281   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
282                              BasicBlock *NewBB) override;
283   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
284                              BasicBlock *NewBB) override;
285   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
286                               const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) override;
287   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
288                                  const LandingPadInst *LPad,
289                                  BasicBlock *NewBB) override;
290 };
291
292 class LandingPadActions {
293 public:
294   LandingPadActions() : HasCleanupHandlers(false) {}
295
296   void insertCatchHandler(CatchHandler *Action) { Actions.push_back(Action); }
297   void insertCleanupHandler(CleanupHandler *Action) {
298     Actions.push_back(Action);
299     HasCleanupHandlers = true;
300   }
301
302   bool includesCleanup() const { return HasCleanupHandlers; }
303
304   SmallVectorImpl<ActionHandler *> &actions() { return Actions; }
305   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator begin() { return Actions.begin(); }
306   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator end() { return Actions.end(); }
307
308 private:
309   // Note that this class does not own the ActionHandler objects in this vector.
310   // The ActionHandlers are owned by the CatchHandlerMap and CleanupHandlerMap
311   // in the WinEHPrepare class.
312   SmallVector<ActionHandler *, 4> Actions;
313   bool HasCleanupHandlers;
314 };
315
316 } // end anonymous namespace
317
318 char WinEHPrepare::ID = 0;
319 INITIALIZE_TM_PASS(WinEHPrepare, "winehprepare", "Prepare Windows exceptions",
320                    false, false)
321
322 FunctionPass *llvm::createWinEHPass(const TargetMachine *TM) {
323   return new WinEHPrepare(TM);
324 }
325
326 // FIXME: Remove this once the backend can handle the prepared IR.
327 static cl::opt<bool>
328     SEHPrepare("sehprepare", cl::Hidden,
329                cl::desc("Prepare functions with SEH personalities"));
330
331 bool WinEHPrepare::runOnFunction(Function &Fn) {
332   // No need to prepare outlined handlers.
333   if (Fn.hasFnAttribute("wineh-parent"))
334     return false;
335
336   SmallVector<LandingPadInst *, 4> LPads;
337   SmallVector<ResumeInst *, 4> Resumes;
338   for (BasicBlock &BB : Fn) {
339     if (auto *LP = BB.getLandingPadInst())
340       LPads.push_back(LP);
341     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(BB.getTerminator()))
342       Resumes.push_back(Resume);
343   }
344
345   // No need to prepare functions that lack landing pads.
346   if (LPads.empty())
347     return false;
348
349   // Classify the personality to see what kind of preparation we need.
350   Personality = classifyEHPersonality(LPads.back()->getPersonalityFn());
351
352   // Do nothing if this is not an MSVC personality.
353   if (!isMSVCEHPersonality(Personality))
354     return false;
355
356   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
357
358   if (isAsynchronousEHPersonality(Personality) && !SEHPrepare) {
359     // Replace all resume instructions with unreachable.
360     // FIXME: Remove this once the backend can handle the prepared IR.
361     for (ResumeInst *Resume : Resumes) {
362       IRBuilder<>(Resume).CreateUnreachable();
363       Resume->eraseFromParent();
364     }
365     return true;
366   }
367
368   // If there were any landing pads, prepareExceptionHandlers will make changes.
369   prepareExceptionHandlers(Fn, LPads);
370   return true;
371 }
372
373 bool WinEHPrepare::doFinalization(Module &M) { return false; }
374
375 void WinEHPrepare::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
376   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
377 }
378
379 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
380                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB);
381
382 // Finds blocks reachable from the starting set Worklist. Does not follow unwind
383 // edges or blocks listed in StopPoints.
384 static void findReachableBlocks(SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &ReachableBBs,
385                                 SetVector<BasicBlock *> &Worklist,
386                                 const SetVector<BasicBlock *> *StopPoints) {
387   while (!Worklist.empty()) {
388     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
389
390     // Don't cross blocks that we should stop at.
391     if (StopPoints && StopPoints->count(BB))
392       continue;
393
394     if (!ReachableBBs.insert(BB).second)
395       continue; // Already visited.
396
397     // Don't follow unwind edges of invokes.
398     if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB->getTerminator())) {
399       Worklist.insert(II->getNormalDest());
400       continue;
401     }
402
403     // Otherwise, follow all successors.
404     Worklist.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
405   }
406 }
407
408 /// Find all points where exceptional control rejoins normal control flow via
409 /// llvm.eh.endcatch. Add them to the normal bb reachability worklist.
410 static void findCXXEHReturnPoints(Function &F,
411                                   SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
412   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
413     BasicBlock *BB = BBI;
414     for (Instruction &I : *BB) {
415       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
416         // Split the block after the call to llvm.eh.endcatch if there is
417         // anything other than an unconditional branch, or if the successor
418         // starts with a phi.
419         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(I.getNextNode());
420         if (!Br || !Br->isUnconditional() ||
421             isa<PHINode>(Br->getSuccessor(0)->begin())) {
422           DEBUG(dbgs() << "splitting block " << BB->getName()
423                        << " with llvm.eh.endcatch\n");
424           BBI = BB->splitBasicBlock(I.getNextNode(), "ehreturn");
425         }
426         // The next BB is normal control flow.
427         EHReturnBlocks.insert(BB->getTerminator()->getSuccessor(0));
428         break;
429       }
430     }
431   }
432 }
433
434 static bool isCatchAllLandingPad(const BasicBlock *BB) {
435   const LandingPadInst *LP = BB->getLandingPadInst();
436   if (!LP)
437     return false;
438   unsigned N = LP->getNumClauses();
439   return (N > 0 && LP->isCatch(N - 1) &&
440           isa<ConstantPointerNull>(LP->getClause(N - 1)));
441 }
442
443 /// Find all points where exceptions control rejoins normal control flow via
444 /// selector dispatch.
445 static void findSEHEHReturnPoints(Function &F,
446                                   SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
447   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
448     BasicBlock *BB = BBI;
449     // If the landingpad is a catch-all, treat the whole lpad as if it is
450     // reachable from normal control flow.
451     // FIXME: This is imprecise. We need a better way of identifying where a
452     // catch-all starts and cleanups stop. As far as LLVM is concerned, there
453     // is no difference.
454     if (isCatchAllLandingPad(BB)) {
455       EHReturnBlocks.insert(BB);
456       continue;
457     }
458
459     BasicBlock *CatchHandler;
460     BasicBlock *NextBB;
461     Constant *Selector;
462     if (isSelectorDispatch(BB, CatchHandler, Selector, NextBB)) {
463       // Split the edge if there is a phi node. Returning from EH to a phi node
464       // is just as impossible as having a phi after an indirectbr.
465       if (isa<PHINode>(CatchHandler->begin())) {
466         DEBUG(dbgs() << "splitting EH return edge from " << BB->getName()
467                      << " to " << CatchHandler->getName() << '\n');
468         BBI = CatchHandler = SplitCriticalEdge(
469             BB, std::find(succ_begin(BB), succ_end(BB), CatchHandler));
470       }
471       EHReturnBlocks.insert(CatchHandler);
472     }
473   }
474 }
475
476 /// Ensure that all values live into and out of exception handlers are stored
477 /// in memory.
478 /// FIXME: This falls down when values are defined in one handler and live into
479 /// another handler. For example, a cleanup defines a value used only by a
480 /// catch handler.
481 void WinEHPrepare::demoteValuesLiveAcrossHandlers(
482     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
483   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
484                << F.getName() << '\n');
485
486   // Build a set of all non-exceptional blocks and exceptional blocks.
487   // - Non-exceptional blocks are blocks reachable from the entry block while
488   //   not following invoke unwind edges.
489   // - Exceptional blocks are blocks reachable from landingpads. Analysis does
490   //   not follow llvm.eh.endcatch blocks, which mark a transition from
491   //   exceptional to normal control.
492   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> NormalBlocks;
493   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> EHBlocks;
494   SetVector<BasicBlock *> EHReturnBlocks;
495   SetVector<BasicBlock *> Worklist;
496
497   if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
498     findCXXEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
499   else
500     findSEHEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
501
502   DEBUG({
503     dbgs() << "identified the following blocks as EH return points:\n";
504     for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
505       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
506   });
507
508   // Join points should not have phis at this point, unless they are a
509   // landingpad, in which case we will demote their phis later.
510 #ifndef NDEBUG
511   for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
512     assert((BB->isLandingPad() || !isa<PHINode>(BB->begin())) &&
513            "non-lpad EH return block has phi");
514 #endif
515
516   // Normal blocks are the blocks reachable from the entry block and all EH
517   // return points.
518   Worklist = EHReturnBlocks;
519   Worklist.insert(&F.getEntryBlock());
520   findReachableBlocks(NormalBlocks, Worklist, nullptr);
521   DEBUG({
522     dbgs() << "marked the following blocks as normal:\n";
523     for (BasicBlock *BB : NormalBlocks)
524       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
525   });
526
527   // Exceptional blocks are the blocks reachable from landingpads that don't
528   // cross EH return points.
529   Worklist.clear();
530   for (auto *LPI : LPads)
531     Worklist.insert(LPI->getParent());
532   findReachableBlocks(EHBlocks, Worklist, &EHReturnBlocks);
533   DEBUG({
534     dbgs() << "marked the following blocks as exceptional:\n";
535     for (BasicBlock *BB : EHBlocks)
536       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
537   });
538
539   SetVector<Argument *> ArgsToDemote;
540   SetVector<Instruction *> InstrsToDemote;
541   for (BasicBlock &BB : F) {
542     bool IsNormalBB = NormalBlocks.count(&BB);
543     bool IsEHBB = EHBlocks.count(&BB);
544     if (!IsNormalBB && !IsEHBB)
545       continue; // Blocks that are neither normal nor EH are unreachable.
546     for (Instruction &I : BB) {
547       for (Value *Op : I.operands()) {
548         // Don't demote static allocas, constants, and labels.
549         if (isa<Constant>(Op) || isa<BasicBlock>(Op) || isa<InlineAsm>(Op))
550           continue;
551         auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Op);
552         if (AI && AI->isStaticAlloca())
553           continue;
554
555         if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Op)) {
556           if (IsEHBB) {
557             DEBUG(dbgs() << "Demoting argument " << *Arg
558                          << " used by EH instr: " << I << "\n");
559             ArgsToDemote.insert(Arg);
560           }
561           continue;
562         }
563
564         auto *OpI = cast<Instruction>(Op);
565         BasicBlock *OpBB = OpI->getParent();
566         // If a value is produced and consumed in the same BB, we don't need to
567         // demote it.
568         if (OpBB == &BB)
569           continue;
570         bool IsOpNormalBB = NormalBlocks.count(OpBB);
571         bool IsOpEHBB = EHBlocks.count(OpBB);
572         if (IsNormalBB != IsOpNormalBB || IsEHBB != IsOpEHBB) {
573           DEBUG({
574             dbgs() << "Demoting instruction live in-out from EH:\n";
575             dbgs() << "Instr: " << *OpI << '\n';
576             dbgs() << "User: " << I << '\n';
577           });
578           InstrsToDemote.insert(OpI);
579         }
580       }
581     }
582   }
583
584   // Demote values live into and out of handlers.
585   // FIXME: This demotion is inefficient. We should insert spills at the point
586   // of definition, insert one reload in each handler that uses the value, and
587   // insert reloads in the BB used to rejoin normal control flow.
588   Instruction *AllocaInsertPt = F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt();
589   for (Instruction *I : InstrsToDemote)
590     DemoteRegToStack(*I, false, AllocaInsertPt);
591
592   // Demote arguments separately, and only for uses in EH blocks.
593   for (Argument *Arg : ArgsToDemote) {
594     auto *Slot = new AllocaInst(Arg->getType(), nullptr,
595                                 Arg->getName() + ".reg2mem", AllocaInsertPt);
596     SmallVector<User *, 4> Users(Arg->user_begin(), Arg->user_end());
597     for (User *U : Users) {
598       auto *I = dyn_cast<Instruction>(U);
599       if (I && EHBlocks.count(I->getParent())) {
600         auto *Reload = new LoadInst(Slot, Arg->getName() + ".reload", false, I);
601         U->replaceUsesOfWith(Arg, Reload);
602       }
603     }
604     new StoreInst(Arg, Slot, AllocaInsertPt);
605   }
606
607   // Demote landingpad phis, as the landingpad will be removed from the machine
608   // CFG.
609   for (LandingPadInst *LPI : LPads) {
610     BasicBlock *BB = LPI->getParent();
611     while (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
612       DemotePHIToStack(Phi, AllocaInsertPt);
613   }
614
615   DEBUG(dbgs() << "Demoted " << InstrsToDemote.size() << " instructions and "
616                << ArgsToDemote.size() << " arguments for WinEHPrepare\n\n");
617 }
618
619 bool WinEHPrepare::prepareExceptionHandlers(
620     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
621   // Don't run on functions that are already prepared.
622   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
623     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
624     for (Instruction &Inst : *LPadBB)
625       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
626         return false;
627   }
628
629   demoteValuesLiveAcrossHandlers(F, LPads);
630
631   // These containers are used to re-map frame variables that are used in
632   // outlined catch and cleanup handlers.  They will be populated as the
633   // handlers are outlined.
634   FrameVarInfoMap FrameVarInfo;
635
636   bool HandlersOutlined = false;
637
638   Module *M = F.getParent();
639   LLVMContext &Context = M->getContext();
640
641   // Create a new function to receive the handler contents.
642   PointerType *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
643   Type *Int32Type = Type::getInt32Ty(Context);
644   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::eh_actions);
645
646   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
647     // Look for evidence that this landingpad has already been processed.
648     bool LPadHasActionList = false;
649     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
650     for (Instruction &Inst : *LPadBB) {
651       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>())) {
652         LPadHasActionList = true;
653         break;
654       }
655     }
656
657     // If we've already outlined the handlers for this landingpad,
658     // there's nothing more to do here.
659     if (LPadHasActionList)
660       continue;
661
662     // If either of the values in the aggregate returned by the landing pad is
663     // extracted and stored to memory, promote the stored value to a register.
664     promoteLandingPadValues(LPad);
665
666     LandingPadActions Actions;
667     mapLandingPadBlocks(LPad, Actions);
668
669     HandlersOutlined |= !Actions.actions().empty();
670     for (ActionHandler *Action : Actions) {
671       if (Action->hasBeenProcessed())
672         continue;
673       BasicBlock *StartBB = Action->getStartBlock();
674
675       // SEH doesn't do any outlining for catches. Instead, pass the handler
676       // basic block addr to llvm.eh.actions and list the block as a return
677       // target.
678       if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
679         if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
680           processSEHCatchHandler(CatchAction, StartBB);
681           continue;
682         }
683       }
684
685       outlineHandler(Action, &F, LPad, StartBB, FrameVarInfo);
686     }
687
688     // Replace the landing pad with a new llvm.eh.action based landing pad.
689     BasicBlock *NewLPadBB = BasicBlock::Create(Context, "lpad", &F, LPadBB);
690     assert(!isa<PHINode>(LPadBB->begin()));
691     auto *NewLPad = cast<LandingPadInst>(LPad->clone());
692     NewLPadBB->getInstList().push_back(NewLPad);
693     while (!pred_empty(LPadBB)) {
694       auto *pred = *pred_begin(LPadBB);
695       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(pred->getTerminator());
696       Invoke->setUnwindDest(NewLPadBB);
697     }
698
699     // If anyone is still using the old landingpad value, just give them undef
700     // instead. The eh pointer and selector values are not real.
701     LPad->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LPad->getType()));
702
703     // Replace the mapping of any nested landing pad that previously mapped
704     // to this landing pad with a referenced to the cloned version.
705     for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP) {
706       const LandingPadInst *OriginalLPad = LPadPair.second;
707       if (OriginalLPad == LPad) {
708         LPadPair.second = NewLPad;
709       }
710     }
711
712     // Replace uses of the old lpad in phis with this block and delete the old
713     // block.
714     LPadBB->replaceSuccessorsPhiUsesWith(NewLPadBB);
715     LPadBB->getTerminator()->eraseFromParent();
716     new UnreachableInst(LPadBB->getContext(), LPadBB);
717
718     // Add a call to describe the actions for this landing pad.
719     std::vector<Value *> ActionArgs;
720     for (ActionHandler *Action : Actions) {
721       // Action codes from docs are: 0 cleanup, 1 catch.
722       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
723         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 1));
724         ActionArgs.push_back(CatchAction->getSelector());
725         // Find the frame escape index of the exception object alloca in the
726         // parent.
727         int FrameEscapeIdx = -1;
728         Value *EHObj = const_cast<Value *>(CatchAction->getExceptionVar());
729         if (EHObj && !isa<ConstantPointerNull>(EHObj)) {
730           auto I = FrameVarInfo.find(EHObj);
731           assert(I != FrameVarInfo.end() &&
732                  "failed to map llvm.eh.begincatch var");
733           FrameEscapeIdx = std::distance(FrameVarInfo.begin(), I);
734         }
735         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, FrameEscapeIdx));
736       } else {
737         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 0));
738       }
739       ActionArgs.push_back(Action->getHandlerBlockOrFunc());
740     }
741     CallInst *Recover =
742         CallInst::Create(ActionIntrin, ActionArgs, "recover", NewLPadBB);
743
744     // Add an indirect branch listing possible successors of the catch handlers.
745     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
746     for (ActionHandler *Action : Actions) {
747       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
748         const auto &CatchTargets = CatchAction->getReturnTargets();
749         ReturnTargets.insert(CatchTargets.begin(), CatchTargets.end());
750       }
751     }
752     IndirectBrInst *Branch =
753         IndirectBrInst::Create(Recover, ReturnTargets.size(), NewLPadBB);
754     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets)
755       Branch->addDestination(Target);
756   } // End for each landingpad
757
758   // If nothing got outlined, there is no more processing to be done.
759   if (!HandlersOutlined)
760     return false;
761
762   // Replace any nested landing pad stubs with the correct action handler.
763   // This must be done before we remove unreachable blocks because it
764   // cleans up references to outlined blocks that will be deleted.
765   for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP)
766     completeNestedLandingPad(&F, LPadPair.first, LPadPair.second, FrameVarInfo);
767   NestedLPtoOriginalLP.clear();
768
769   F.addFnAttr("wineh-parent", F.getName());
770
771   // Delete any blocks that were only used by handlers that were outlined above.
772   removeUnreachableBlocks(F);
773
774   BasicBlock *Entry = &F.getEntryBlock();
775   IRBuilder<> Builder(F.getParent()->getContext());
776   Builder.SetInsertPoint(Entry->getFirstInsertionPt());
777
778   Function *FrameEscapeFn =
779       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::frameescape);
780   Function *RecoverFrameFn =
781       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::framerecover);
782   SmallVector<Value *, 8> AllocasToEscape;
783
784   // Scan the entry block for an existing call to llvm.frameescape. We need to
785   // keep escaping those objects.
786   for (Instruction &I : F.front()) {
787     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I);
788     if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::frameescape) {
789       auto Args = II->arg_operands();
790       AllocasToEscape.append(Args.begin(), Args.end());
791       II->eraseFromParent();
792       break;
793     }
794   }
795
796   // Finally, replace all of the temporary allocas for frame variables used in
797   // the outlined handlers with calls to llvm.framerecover.
798   for (auto &VarInfoEntry : FrameVarInfo) {
799     Value *ParentVal = VarInfoEntry.first;
800     TinyPtrVector<AllocaInst *> &Allocas = VarInfoEntry.second;
801     AllocaInst *ParentAlloca = cast<AllocaInst>(ParentVal);
802
803     // FIXME: We should try to sink unescaped allocas from the parent frame into
804     // the child frame. If the alloca is escaped, we have to use the lifetime
805     // markers to ensure that the alloca is only live within the child frame.
806
807     // Add this alloca to the list of things to escape.
808     AllocasToEscape.push_back(ParentAlloca);
809
810     // Next replace all outlined allocas that are mapped to it.
811     for (AllocaInst *TempAlloca : Allocas) {
812       if (TempAlloca == getCatchObjectSentinel())
813         continue; // Skip catch parameter sentinels.
814       Function *HandlerFn = TempAlloca->getParent()->getParent();
815       // FIXME: Sink this GEP into the blocks where it is used.
816       Builder.SetInsertPoint(TempAlloca);
817       Builder.SetCurrentDebugLocation(TempAlloca->getDebugLoc());
818       Value *RecoverArgs[] = {
819           Builder.CreateBitCast(&F, Int8PtrType, ""),
820           &(HandlerFn->getArgumentList().back()),
821           llvm::ConstantInt::get(Int32Type, AllocasToEscape.size() - 1)};
822       Value *RecoveredAlloca = Builder.CreateCall(RecoverFrameFn, RecoverArgs);
823       // Add a pointer bitcast if the alloca wasn't an i8.
824       if (RecoveredAlloca->getType() != TempAlloca->getType()) {
825         RecoveredAlloca->setName(Twine(TempAlloca->getName()) + ".i8");
826         RecoveredAlloca =
827             Builder.CreateBitCast(RecoveredAlloca, TempAlloca->getType());
828       }
829       TempAlloca->replaceAllUsesWith(RecoveredAlloca);
830       TempAlloca->removeFromParent();
831       RecoveredAlloca->takeName(TempAlloca);
832       delete TempAlloca;
833     }
834   } // End for each FrameVarInfo entry.
835
836   // Insert 'call void (...)* @llvm.frameescape(...)' at the end of the entry
837   // block.
838   Builder.SetInsertPoint(&F.getEntryBlock().back());
839   Builder.CreateCall(FrameEscapeFn, AllocasToEscape);
840
841   // Clean up the handler action maps we created for this function
842   DeleteContainerSeconds(CatchHandlerMap);
843   CatchHandlerMap.clear();
844   DeleteContainerSeconds(CleanupHandlerMap);
845   CleanupHandlerMap.clear();
846
847   return HandlersOutlined;
848 }
849
850 void WinEHPrepare::promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad) {
851   // If the return values of the landing pad instruction are extracted and
852   // stored to memory, we want to promote the store locations to reg values.
853   SmallVector<AllocaInst *, 2> EHAllocas;
854
855   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
856   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
857   // results of those extracts are often passed to store instructions.
858   // In unoptimized code the stored value will often be loaded and then stored
859   // again.
860   for (auto *U : LPad->users()) {
861     ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
862     if (!Extract)
863       continue;
864
865     for (auto *EU : Extract->users()) {
866       if (auto *Store = dyn_cast<StoreInst>(EU)) {
867         auto *AV = cast<AllocaInst>(Store->getPointerOperand());
868         EHAllocas.push_back(AV);
869       }
870     }
871   }
872
873   // We can't do this without a dominator tree.
874   assert(DT);
875
876   if (!EHAllocas.empty()) {
877     PromoteMemToReg(EHAllocas, *DT);
878     EHAllocas.clear();
879   }
880
881   // After promotion, some extracts may be trivially dead. Remove them.
882   SmallVector<Value *, 4> Users(LPad->user_begin(), LPad->user_end());
883   for (auto *U : Users)
884     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(U);
885 }
886
887 void WinEHPrepare::completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
888                                             LandingPadInst *OutlinedLPad,
889                                             const LandingPadInst *OriginalLPad,
890                                             FrameVarInfoMap &FrameVarInfo) {
891   // Get the nested block and erase the unreachable instruction that was
892   // temporarily inserted as its terminator.
893   LLVMContext &Context = ParentFn->getContext();
894   BasicBlock *OutlinedBB = OutlinedLPad->getParent();
895   assert(isa<UnreachableInst>(OutlinedBB->getTerminator()));
896   OutlinedBB->getTerminator()->eraseFromParent();
897   // That should leave OutlinedLPad as the last instruction in its block.
898   assert(&OutlinedBB->back() == OutlinedLPad);
899
900   // The original landing pad will have already had its action intrinsic
901   // built by the outlining loop.  We need to clone that into the outlined
902   // location.  It may also be necessary to add references to the exception
903   // variables to the outlined handler in which this landing pad is nested
904   // and remap return instructions in the nested handlers that should return
905   // to an address in the outlined handler.
906   Function *OutlinedHandlerFn = OutlinedBB->getParent();
907   BasicBlock::const_iterator II = OriginalLPad;
908   ++II;
909   // The instruction after the landing pad should now be a call to eh.actions.
910   const Instruction *Recover = II;
911   assert(match(Recover, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()));
912   IntrinsicInst *EHActions = cast<IntrinsicInst>(Recover->clone());
913
914   // Remap the exception variables into the outlined function.
915   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer(OutlinedHandlerFn, FrameVarInfo);
916   SmallVector<BlockAddress *, 4> ActionTargets;
917   SmallVector<ActionHandler *, 4> ActionList;
918   parseEHActions(EHActions, ActionList);
919   for (auto *Action : ActionList) {
920     auto *Catch = dyn_cast<CatchHandler>(Action);
921     if (!Catch)
922       continue;
923     // The dyn_cast to function here selects C++ catch handlers and skips
924     // SEH catch handlers.
925     auto *Handler = dyn_cast<Function>(Catch->getHandlerBlockOrFunc());
926     if (!Handler)
927       continue;
928     // Visit all the return instructions, looking for places that return
929     // to a location within OutlinedHandlerFn.
930     for (BasicBlock &NestedHandlerBB : *Handler) {
931       auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(NestedHandlerBB.getTerminator());
932       if (!Ret)
933         continue;
934
935       // Handler functions must always return a block address.
936       BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
937       // The original target will have been in the main parent function,
938       // but if it is the address of a block that has been outlined, it
939       // should be a block that was outlined into OutlinedHandlerFn.
940       assert(BA->getFunction() == ParentFn);
941
942       // Ignore targets that aren't part of OutlinedHandlerFn.
943       if (!LPadTargetBlocks.count(BA->getBasicBlock()))
944         continue;
945
946       // If the return value is the address ofF a block that we
947       // previously outlined into the parent handler function, replace
948       // the return instruction and add the mapped target to the list
949       // of possible return addresses.
950       BasicBlock *MappedBB = LPadTargetBlocks[BA->getBasicBlock()];
951       assert(MappedBB->getParent() == OutlinedHandlerFn);
952       BlockAddress *NewBA = BlockAddress::get(OutlinedHandlerFn, MappedBB);
953       Ret->eraseFromParent();
954       ReturnInst::Create(Context, NewBA, &NestedHandlerBB);
955       ActionTargets.push_back(NewBA);
956     }
957   }
958   DeleteContainerPointers(ActionList);
959   ActionList.clear();
960   OutlinedBB->getInstList().push_back(EHActions);
961
962   // Insert an indirect branch into the outlined landing pad BB.
963   IndirectBrInst *IBr = IndirectBrInst::Create(EHActions, 0, OutlinedBB);
964   // Add the previously collected action targets.
965   for (auto *Target : ActionTargets)
966     IBr->addDestination(Target->getBasicBlock());
967 }
968
969 // This function examines a block to determine whether the block ends with a
970 // conditional branch to a catch handler based on a selector comparison.
971 // This function is used both by the WinEHPrepare::findSelectorComparison() and
972 // WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor().
973 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
974                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB) {
975   ICmpInst::Predicate Pred;
976   BasicBlock *TBB, *FBB;
977   Value *LHS, *RHS;
978
979   if (!match(BB->getTerminator(),
980              m_Br(m_ICmp(Pred, m_Value(LHS), m_Value(RHS)), TBB, FBB)))
981     return false;
982
983   if (!match(LHS,
984              m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))) &&
985       !match(RHS, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))))
986     return false;
987
988   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ) {
989     CatchHandler = TBB;
990     NextBB = FBB;
991     return true;
992   }
993
994   if (Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
995     CatchHandler = FBB;
996     NextBB = TBB;
997     return true;
998   }
999
1000   return false;
1001 }
1002
1003 static bool isCatchBlock(BasicBlock *BB) {
1004   for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1005        II != IE; ++II) {
1006     if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1007       return true;
1008   }
1009   return false;
1010 }
1011
1012 static BasicBlock *createStubLandingPad(Function *Handler,
1013                                         Value *PersonalityFn) {
1014   // FIXME: Finish this!
1015   LLVMContext &Context = Handler->getContext();
1016   BasicBlock *StubBB = BasicBlock::Create(Context, "stub");
1017   Handler->getBasicBlockList().push_back(StubBB);
1018   IRBuilder<> Builder(StubBB);
1019   LandingPadInst *LPad = Builder.CreateLandingPad(
1020       llvm::StructType::get(Type::getInt8PtrTy(Context),
1021                             Type::getInt32Ty(Context), nullptr),
1022       PersonalityFn, 0);
1023   // Insert a call to llvm.eh.actions so that we don't try to outline this lpad.
1024   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(),
1025                                                      Intrinsic::eh_actions);
1026   Builder.CreateCall(ActionIntrin, "recover");
1027   LPad->setCleanup(true);
1028   Builder.CreateUnreachable();
1029   return StubBB;
1030 }
1031
1032 // Cycles through the blocks in an outlined handler function looking for an
1033 // invoke instruction and inserts an invoke of llvm.donothing with an empty
1034 // landing pad if none is found.  The code that generates the .xdata tables for
1035 // the handler needs at least one landing pad to identify the parent function's
1036 // personality.
1037 void WinEHPrepare::addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler,
1038                                                   Value *PersonalityFn) {
1039   ReturnInst *Ret = nullptr;
1040   UnreachableInst *Unreached = nullptr;
1041   for (BasicBlock &BB : *Handler) {
1042     TerminatorInst *Terminator = BB.getTerminator();
1043     // If we find an invoke, there is nothing to be done.
1044     auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(Terminator);
1045     if (II)
1046       return;
1047     // If we've already recorded a return instruction, keep looking for invokes.
1048     if (!Ret)
1049       Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Terminator);
1050     // If we haven't recorded an unreachable instruction, try this terminator.
1051     if (!Unreached)
1052       Unreached = dyn_cast<UnreachableInst>(Terminator);
1053   }
1054
1055   // If we got this far, the handler contains no invokes.  We should have seen
1056   // at least one return or unreachable instruction.  We'll insert an invoke of
1057   // llvm.donothing ahead of that instruction.
1058   assert(Ret || Unreached);
1059   TerminatorInst *Term;
1060   if (Ret)
1061     Term = Ret;
1062   else
1063     Term = Unreached;
1064   BasicBlock *OldRetBB = Term->getParent();
1065   BasicBlock *NewRetBB = SplitBlock(OldRetBB, Term);
1066   // SplitBlock adds an unconditional branch instruction at the end of the
1067   // parent block.  We want to replace that with an invoke call, so we can
1068   // erase it now.
1069   OldRetBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1070   BasicBlock *StubLandingPad = createStubLandingPad(Handler, PersonalityFn);
1071   Function *F =
1072       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::donothing);
1073   InvokeInst::Create(F, NewRetBB, StubLandingPad, None, "", OldRetBB);
1074 }
1075
1076 bool WinEHPrepare::outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
1077                                   LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
1078                                   FrameVarInfoMap &VarInfo) {
1079   Module *M = SrcFn->getParent();
1080   LLVMContext &Context = M->getContext();
1081
1082   // Create a new function to receive the handler contents.
1083   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1084   std::vector<Type *> ArgTys;
1085   ArgTys.push_back(Int8PtrType);
1086   ArgTys.push_back(Int8PtrType);
1087   Function *Handler;
1088   if (Action->getType() == Catch) {
1089     FunctionType *FnType = FunctionType::get(Int8PtrType, ArgTys, false);
1090     Handler = Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage,
1091                                SrcFn->getName() + ".catch", M);
1092   } else {
1093     FunctionType *FnType =
1094         FunctionType::get(Type::getVoidTy(Context), ArgTys, false);
1095     Handler = Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage,
1096                                SrcFn->getName() + ".cleanup", M);
1097   }
1098
1099   Handler->addFnAttr("wineh-parent", SrcFn->getName());
1100
1101   // Generate a standard prolog to setup the frame recovery structure.
1102   IRBuilder<> Builder(Context);
1103   BasicBlock *Entry = BasicBlock::Create(Context, "entry");
1104   Handler->getBasicBlockList().push_front(Entry);
1105   Builder.SetInsertPoint(Entry);
1106   Builder.SetCurrentDebugLocation(LPad->getDebugLoc());
1107
1108   std::unique_ptr<WinEHCloningDirectorBase> Director;
1109
1110   ValueToValueMapTy VMap;
1111
1112   LandingPadMap &LPadMap = LPadMaps[LPad];
1113   if (!LPadMap.isInitialized())
1114     LPadMap.mapLandingPad(LPad);
1115   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1116     Constant *Sel = CatchAction->getSelector();
1117     Director.reset(new WinEHCatchDirector(Handler, Sel, VarInfo, LPadMap,
1118                                           NestedLPtoOriginalLP));
1119     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1120                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1));
1121   } else {
1122     Director.reset(new WinEHCleanupDirector(Handler, VarInfo, LPadMap));
1123     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1124                           UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context)));
1125   }
1126
1127   SmallVector<ReturnInst *, 8> Returns;
1128   ClonedCodeInfo OutlinedFunctionInfo;
1129
1130   // If the start block contains PHI nodes, we need to map them.
1131   BasicBlock::iterator II = StartBB->begin();
1132   while (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(II)) {
1133     bool Mapped = false;
1134     // Look for PHI values that we have already mapped (such as the selector).
1135     for (Value *Val : PN->incoming_values()) {
1136       if (VMap.count(Val)) {
1137         VMap[PN] = VMap[Val];
1138         Mapped = true;
1139       }
1140     }
1141     // If we didn't find a match for this value, map it as an undef.
1142     if (!Mapped) {
1143       VMap[PN] = UndefValue::get(PN->getType());
1144     }
1145     ++II;
1146   }
1147
1148   // The landing pad value may be used by PHI nodes.  It will ultimately be
1149   // eliminated, but we need it in the map for intermediate handling.
1150   VMap[LPad] = UndefValue::get(LPad->getType());
1151
1152   // Skip over PHIs and, if applicable, landingpad instructions.
1153   II = StartBB->getFirstInsertionPt();
1154
1155   CloneAndPruneIntoFromInst(Handler, SrcFn, II, VMap,
1156                             /*ModuleLevelChanges=*/false, Returns, "",
1157                             &OutlinedFunctionInfo, Director.get());
1158
1159   // Move all the instructions in the first cloned block into our entry block.
1160   BasicBlock *FirstClonedBB = std::next(Function::iterator(Entry));
1161   Entry->getInstList().splice(Entry->end(), FirstClonedBB->getInstList());
1162   FirstClonedBB->eraseFromParent();
1163
1164   // Make sure we can identify the handler's personality later.
1165   addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Handler, LPad->getPersonalityFn());
1166
1167   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1168     WinEHCatchDirector *CatchDirector =
1169         reinterpret_cast<WinEHCatchDirector *>(Director.get());
1170     CatchAction->setExceptionVar(CatchDirector->getExceptionVar());
1171     CatchAction->setReturnTargets(CatchDirector->getReturnTargets());
1172
1173     // Look for blocks that are not part of the landing pad that we just
1174     // outlined but terminate with a call to llvm.eh.endcatch and a
1175     // branch to a block that is in the handler we just outlined.
1176     // These blocks will be part of a nested landing pad that intends to
1177     // return to an address in this handler.  This case is best handled
1178     // after both landing pads have been outlined, so for now we'll just
1179     // save the association of the blocks in LPadTargetBlocks.  The
1180     // return instructions which are created from these branches will be
1181     // replaced after all landing pads have been outlined.
1182     for (const auto MapEntry : VMap) {
1183       // VMap maps all values and blocks that were just cloned, but dead
1184       // blocks which were pruned will map to nullptr.
1185       if (!isa<BasicBlock>(MapEntry.first) || MapEntry.second == nullptr)
1186         continue;
1187       const BasicBlock *MappedBB = cast<BasicBlock>(MapEntry.first);
1188       for (auto *Pred : predecessors(const_cast<BasicBlock *>(MappedBB))) {
1189         auto *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
1190         if (!Branch || !Branch->isUnconditional() || Pred->size() <= 1)
1191           continue;
1192         BasicBlock::iterator II = const_cast<BranchInst *>(Branch);
1193         --II;
1194         if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
1195           // This would indicate that a nested landing pad wants to return
1196           // to a block that is outlined into two different handlers.
1197           assert(!LPadTargetBlocks.count(MappedBB));
1198           LPadTargetBlocks[MappedBB] = cast<BasicBlock>(MapEntry.second);
1199         }
1200       }
1201     }
1202   } // End if (CatchAction)
1203
1204   Action->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
1205
1206   return true;
1207 }
1208
1209 /// This BB must end in a selector dispatch. All we need to do is pass the
1210 /// handler block to llvm.eh.actions and list it as a possible indirectbr
1211 /// target.
1212 void WinEHPrepare::processSEHCatchHandler(CatchHandler *CatchAction,
1213                                           BasicBlock *StartBB) {
1214   BasicBlock *HandlerBB;
1215   BasicBlock *NextBB;
1216   Constant *Selector;
1217   bool Res = isSelectorDispatch(StartBB, HandlerBB, Selector, NextBB);
1218   if (Res) {
1219     // If this was EH dispatch, this must be a conditional branch to the handler
1220     // block.
1221     // FIXME: Handle instructions in the dispatch block. Currently we drop them,
1222     // leading to crashes if some optimization hoists stuff here.
1223     assert(CatchAction->getSelector() && HandlerBB &&
1224            "expected catch EH dispatch");
1225   } else {
1226     // This must be a catch-all. Split the block after the landingpad.
1227     assert(CatchAction->getSelector()->isNullValue() && "expected catch-all");
1228     HandlerBB =
1229         StartBB->splitBasicBlock(StartBB->getFirstInsertionPt(), "catch.all");
1230   }
1231   CatchAction->setHandlerBlockOrFunc(BlockAddress::get(HandlerBB));
1232   TinyPtrVector<BasicBlock *> Targets(HandlerBB);
1233   CatchAction->setReturnTargets(Targets);
1234 }
1235
1236 void LandingPadMap::mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad) {
1237   // Each instance of this class should only ever be used to map a single
1238   // landing pad.
1239   assert(OriginLPad == nullptr || OriginLPad == LPad);
1240
1241   // If the landing pad has already been mapped, there's nothing more to do.
1242   if (OriginLPad == LPad)
1243     return;
1244
1245   OriginLPad = LPad;
1246
1247   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1248   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1249   // results of those extracts will have been promoted to reg values before
1250   // this routine is called.
1251   for (auto *U : LPad->users()) {
1252     const ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1253     if (!Extract)
1254       continue;
1255     assert(Extract->getNumIndices() == 1 &&
1256            "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
1257     unsigned int Idx = *(Extract->idx_begin());
1258     assert((Idx == 0 || Idx == 1) &&
1259            "Unexpected operation: extracting an unknown landing pad element");
1260     if (Idx == 0) {
1261       ExtractedEHPtrs.push_back(Extract);
1262     } else if (Idx == 1) {
1263       ExtractedSelectors.push_back(Extract);
1264     }
1265   }
1266 }
1267
1268 bool LandingPadMap::isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const {
1269   return BB->getLandingPadInst() == OriginLPad;
1270 }
1271
1272 bool LandingPadMap::isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const {
1273   if (Inst == OriginLPad)
1274     return true;
1275   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs) {
1276     if (Inst == Extract)
1277       return true;
1278   }
1279   for (auto *Extract : ExtractedSelectors) {
1280     if (Inst == Extract)
1281       return true;
1282   }
1283   return false;
1284 }
1285
1286 void LandingPadMap::remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
1287                                   Value *SelectorValue) const {
1288   // Remap all landing pad extract instructions to the specified values.
1289   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs)
1290     VMap[Extract] = EHPtrValue;
1291   for (auto *Extract : ExtractedSelectors)
1292     VMap[Extract] = SelectorValue;
1293 }
1294
1295 static bool isFrameAddressCall(const Value *V) {
1296   return match(const_cast<Value *>(V),
1297                m_Intrinsic<Intrinsic::frameaddress>(m_SpecificInt(0)));
1298 }
1299
1300 CloningDirector::CloningAction WinEHCloningDirectorBase::handleInstruction(
1301     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1302   // If this is one of the boilerplate landing pad instructions, skip it.
1303   // The instruction will have already been remapped in VMap.
1304   if (LPadMap.isLandingPadSpecificInst(Inst))
1305     return CloningDirector::SkipInstruction;
1306
1307   // Nested landing pads will be cloned as stubs, with just the
1308   // landingpad instruction and an unreachable instruction. When
1309   // all landingpads have been outlined, we'll replace this with the
1310   // llvm.eh.actions call and indirect branch created when the
1311   // landing pad was outlined.
1312   if (auto *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(Inst)) {
1313     return handleLandingPad(VMap, LPad, NewBB);
1314   }
1315
1316   if (auto *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst))
1317     return handleInvoke(VMap, Invoke, NewBB);
1318
1319   if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Inst))
1320     return handleResume(VMap, Resume, NewBB);
1321
1322   if (auto *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(Inst))
1323     return handleCompare(VMap, Cmp, NewBB);
1324
1325   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1326     return handleBeginCatch(VMap, Inst, NewBB);
1327   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1328     return handleEndCatch(VMap, Inst, NewBB);
1329   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1330     return handleTypeIdFor(VMap, Inst, NewBB);
1331
1332   // When outlining llvm.frameaddress(i32 0), remap that to the second argument,
1333   // which is the FP of the parent.
1334   if (isFrameAddressCall(Inst)) {
1335     VMap[Inst] = EstablisherFrame;
1336     return CloningDirector::SkipInstruction;
1337   }
1338
1339   // Continue with the default cloning behavior.
1340   return CloningDirector::CloneInstruction;
1341 }
1342
1343 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleLandingPad(
1344     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1345   Instruction *NewInst = LPad->clone();
1346   if (LPad->hasName())
1347     NewInst->setName(LPad->getName());
1348   // Save this correlation for later processing.
1349   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(NewInst)] = LPad;
1350   VMap[LPad] = NewInst;
1351   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1352   InstList.push_back(NewInst);
1353   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1354   return CloningDirector::StopCloningBB;
1355 }
1356
1357 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleBeginCatch(
1358     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1359   // The argument to the call is some form of the first element of the
1360   // landingpad aggregate value, but that doesn't matter.  It isn't used
1361   // here.
1362   // The second argument is an outparameter where the exception object will be
1363   // stored. Typically the exception object is a scalar, but it can be an
1364   // aggregate when catching by value.
1365   // FIXME: Leave something behind to indicate where the exception object lives
1366   // for this handler. Should it be part of llvm.eh.actions?
1367   assert(ExceptionObjectVar == nullptr && "Multiple calls to "
1368                                           "llvm.eh.begincatch found while "
1369                                           "outlining catch handler.");
1370   ExceptionObjectVar = Inst->getOperand(1)->stripPointerCasts();
1371   if (isa<ConstantPointerNull>(ExceptionObjectVar))
1372     return CloningDirector::SkipInstruction;
1373   assert(cast<AllocaInst>(ExceptionObjectVar)->isStaticAlloca() &&
1374          "catch parameter is not static alloca");
1375   Materializer.escapeCatchObject(ExceptionObjectVar);
1376   return CloningDirector::SkipInstruction;
1377 }
1378
1379 CloningDirector::CloningAction
1380 WinEHCatchDirector::handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
1381                                    const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1382   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1383   // It might be interesting to track whether or not we are inside a catch
1384   // function, but that might make the algorithm more brittle than it needs
1385   // to be.
1386
1387   // The end catch call can occur in one of two places: either in a
1388   // landingpad block that is part of the catch handlers exception mechanism,
1389   // or at the end of the catch block.  However, a catch-all handler may call
1390   // end catch from the original landing pad.  If the call occurs in a nested
1391   // landing pad block, we must skip it and continue so that the landing pad
1392   // gets cloned.
1393   auto *ParentBB = IntrinCall->getParent();
1394   if (ParentBB->isLandingPad() && !LPadMap.isOriginLandingPadBlock(ParentBB))
1395     return CloningDirector::SkipInstruction;
1396
1397   // If an end catch occurs anywhere else we want to terminate the handler
1398   // with a return to the code that follows the endcatch call.  If the
1399   // next instruction is not an unconditional branch, we need to split the
1400   // block to provide a clear target for the return instruction.
1401   BasicBlock *ContinueBB;
1402   auto Next = std::next(BasicBlock::const_iterator(IntrinCall));
1403   const BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Next);
1404   if (!Branch || !Branch->isUnconditional()) {
1405     // We're interrupting the cloning process at this location, so the
1406     // const_cast we're doing here will not cause a problem.
1407     ContinueBB = SplitBlock(const_cast<BasicBlock *>(ParentBB),
1408                             const_cast<Instruction *>(cast<Instruction>(Next)));
1409   } else {
1410     ContinueBB = Branch->getSuccessor(0);
1411   }
1412
1413   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), BlockAddress::get(ContinueBB), NewBB);
1414   ReturnTargets.push_back(ContinueBB);
1415
1416   // We just added a terminator to the cloned block.
1417   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1418   // the branch instruction will be skipped.
1419   return CloningDirector::StopCloningBB;
1420 }
1421
1422 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleTypeIdFor(
1423     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1424   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1425   Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1426   // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1427   // on the filter function we intend to match.
1428   if (Selector == CurrentSelector)
1429     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1430   else
1431     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1432   // Tell the caller not to clone this instruction.
1433   return CloningDirector::SkipInstruction;
1434 }
1435
1436 CloningDirector::CloningAction
1437 WinEHCatchDirector::handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
1438                                  const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1439   return CloningDirector::CloneInstruction;
1440 }
1441
1442 CloningDirector::CloningAction
1443 WinEHCatchDirector::handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
1444                                  const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1445   // Resume instructions shouldn't be reachable from catch handlers.
1446   // We still need to handle it, but it will be pruned.
1447   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1448   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1449   return CloningDirector::StopCloningBB;
1450 }
1451
1452 CloningDirector::CloningAction
1453 WinEHCatchDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1454                                   const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1455   const IntrinsicInst *IntrinCall = nullptr;
1456   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1457     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(0));
1458   } else if (match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1459     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(1));
1460   }
1461   if (IntrinCall) {
1462     Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1463     // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1464     // on the filter function we intend to match.
1465     if (Selector == CurrentSelector->stripPointerCasts()) {
1466       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1467     }
1468     else {
1469       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1470     }
1471     return CloningDirector::SkipInstruction;
1472   }
1473   return CloningDirector::CloneInstruction;
1474 }
1475
1476 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleLandingPad(
1477     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1478   // The MS runtime will terminate the process if an exception occurs in a
1479   // cleanup handler, so we shouldn't encounter landing pads in the actual
1480   // cleanup code, but they may appear in catch blocks.  Depending on where
1481   // we started cloning we may see one, but it will get dropped during dead
1482   // block pruning.
1483   Instruction *NewInst = new UnreachableInst(NewBB->getContext());
1484   VMap[LPad] = NewInst;
1485   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1486   InstList.push_back(NewInst);
1487   return CloningDirector::StopCloningBB;
1488 }
1489
1490 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleBeginCatch(
1491     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1492   // Cleanup code may flow into catch blocks or the catch block may be part
1493   // of a branch that will be optimized away.  We'll insert a return
1494   // instruction now, but it may be pruned before the cloning process is
1495   // complete.
1496   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1497   return CloningDirector::StopCloningBB;
1498 }
1499
1500 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleEndCatch(
1501     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1502   // Cleanup handlers nested within catch handlers may begin with a call to
1503   // eh.endcatch.  We can just ignore that instruction.
1504   return CloningDirector::SkipInstruction;
1505 }
1506
1507 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor(
1508     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1509   // If we encounter a selector comparison while cloning a cleanup handler,
1510   // we want to stop cloning immediately.  Anything after the dispatch
1511   // will be outlined into a different handler.
1512   BasicBlock *CatchHandler;
1513   Constant *Selector;
1514   BasicBlock *NextBB;
1515   if (isSelectorDispatch(const_cast<BasicBlock *>(Inst->getParent()),
1516                          CatchHandler, Selector, NextBB)) {
1517     ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1518     return CloningDirector::StopCloningBB;
1519   }
1520   // If eg.typeid.for is called for any other reason, it can be ignored.
1521   VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1522   return CloningDirector::SkipInstruction;
1523 }
1524
1525 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleInvoke(
1526     ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1527   // All invokes in cleanup handlers can be replaced with calls.
1528   SmallVector<Value *, 16> CallArgs(Invoke->op_begin(), Invoke->op_end() - 3);
1529   // Insert a normal call instruction...
1530   CallInst *NewCall =
1531       CallInst::Create(const_cast<Value *>(Invoke->getCalledValue()), CallArgs,
1532                        Invoke->getName(), NewBB);
1533   NewCall->setCallingConv(Invoke->getCallingConv());
1534   NewCall->setAttributes(Invoke->getAttributes());
1535   NewCall->setDebugLoc(Invoke->getDebugLoc());
1536   VMap[Invoke] = NewCall;
1537
1538   // Remap the operands.
1539   llvm::RemapInstruction(NewCall, VMap, RF_None, nullptr, &Materializer);
1540
1541   // Insert an unconditional branch to the normal destination.
1542   BranchInst::Create(Invoke->getNormalDest(), NewBB);
1543
1544   // The unwind destination won't be cloned into the new function, so
1545   // we don't need to clean up its phi nodes.
1546
1547   // We just added a terminator to the cloned block.
1548   // Tell the caller to stop processing the current basic block.
1549   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1550 }
1551
1552 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleResume(
1553     ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1554   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1555
1556   // We just added a terminator to the cloned block.
1557   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1558   // the branch instruction will be skipped.
1559   return CloningDirector::StopCloningBB;
1560 }
1561
1562 CloningDirector::CloningAction
1563 WinEHCleanupDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1564                                     const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1565   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()) ||
1566       match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1567     VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1568     return CloningDirector::SkipInstruction;
1569   }
1570   return CloningDirector::CloneInstruction;
1571
1572 }
1573
1574 WinEHFrameVariableMaterializer::WinEHFrameVariableMaterializer(
1575     Function *OutlinedFn, FrameVarInfoMap &FrameVarInfo)
1576     : FrameVarInfo(FrameVarInfo), Builder(OutlinedFn->getContext()) {
1577   BasicBlock *EntryBB = &OutlinedFn->getEntryBlock();
1578   Builder.SetInsertPoint(EntryBB, EntryBB->getFirstInsertionPt());
1579 }
1580
1581 Value *WinEHFrameVariableMaterializer::materializeValueFor(Value *V) {
1582   // If we're asked to materialize a static alloca, we temporarily create an
1583   // alloca in the outlined function and add this to the FrameVarInfo map.  When
1584   // all the outlining is complete, we'll replace these temporary allocas with
1585   // calls to llvm.framerecover.
1586   if (auto *AV = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
1587     assert(AV->isStaticAlloca() &&
1588            "cannot materialize un-demoted dynamic alloca");
1589     AllocaInst *NewAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(AV->clone());
1590     Builder.Insert(NewAlloca, AV->getName());
1591     FrameVarInfo[AV].push_back(NewAlloca);
1592     return NewAlloca;
1593   }
1594
1595   if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) {
1596     errs() << "Failed to demote instruction used in exception handler:\n";
1597     errs() << "  " << *V << '\n';
1598     report_fatal_error("WinEHPrepare failed to demote instruction");
1599   }
1600
1601   // Don't materialize other values.
1602   return nullptr;
1603 }
1604
1605 void WinEHFrameVariableMaterializer::escapeCatchObject(Value *V) {
1606   // Catch parameter objects have to live in the parent frame. When we see a use
1607   // of a catch parameter, add a sentinel to the multimap to indicate that it's
1608   // used from another handler. This will prevent us from trying to sink the
1609   // alloca into the handler and ensure that the catch parameter is present in
1610   // the call to llvm.frameescape.
1611   FrameVarInfo[V].push_back(getCatchObjectSentinel());
1612 }
1613
1614 // This function maps the catch and cleanup handlers that are reachable from the
1615 // specified landing pad. The landing pad sequence will have this basic shape:
1616 //
1617 //  <cleanup handler>
1618 //  <selector comparison>
1619 //  <catch handler>
1620 //  <cleanup handler>
1621 //  <selector comparison>
1622 //  <catch handler>
1623 //  <cleanup handler>
1624 //  ...
1625 //
1626 // Any of the cleanup slots may be absent.  The cleanup slots may be occupied by
1627 // any arbitrary control flow, but all paths through the cleanup code must
1628 // eventually reach the next selector comparison and no path can skip to a
1629 // different selector comparisons, though some paths may terminate abnormally.
1630 // Therefore, we will use a depth first search from the start of any given
1631 // cleanup block and stop searching when we find the next selector comparison.
1632 //
1633 // If the landingpad instruction does not have a catch clause, we will assume
1634 // that any instructions other than selector comparisons and catch handlers can
1635 // be ignored.  In practice, these will only be the boilerplate instructions.
1636 //
1637 // The catch handlers may also have any control structure, but we are only
1638 // interested in the start of the catch handlers, so we don't need to actually
1639 // follow the flow of the catch handlers.  The start of the catch handlers can
1640 // be located from the compare instructions, but they can be skipped in the
1641 // flow by following the contrary branch.
1642 void WinEHPrepare::mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad,
1643                                        LandingPadActions &Actions) {
1644   unsigned int NumClauses = LPad->getNumClauses();
1645   unsigned int HandlersFound = 0;
1646   BasicBlock *BB = LPad->getParent();
1647
1648   DEBUG(dbgs() << "Mapping landing pad: " << BB->getName() << "\n");
1649
1650   if (NumClauses == 0) {
1651     findCleanupHandlers(Actions, BB, nullptr);
1652     return;
1653   }
1654
1655   VisitedBlockSet VisitedBlocks;
1656
1657   while (HandlersFound != NumClauses) {
1658     BasicBlock *NextBB = nullptr;
1659
1660     // See if the clause we're looking for is a catch-all.
1661     // If so, the catch begins immediately.
1662     Constant *ExpectedSelector = LPad->getClause(HandlersFound)->stripPointerCasts();
1663     if (isa<ConstantPointerNull>(ExpectedSelector)) {
1664       // The catch all must occur last.
1665       assert(HandlersFound == NumClauses - 1);
1666
1667       // There can be additional selector dispatches in the call chain that we
1668       // need to ignore.
1669       BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
1670       Constant *Selector;
1671       while (BB && isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
1672         DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
1673           << CatchBlock->getName() << "\n");
1674         BB = NextBB;
1675       }
1676
1677       // For C++ EH, check if there is any interesting cleanup code before we
1678       // begin the catch. This is important because cleanups cannot rethrow
1679       // exceptions but code called from catches can. For SEH, it isn't
1680       // important if some finally code before a catch-all is executed out of
1681       // line or after recovering from the exception.
1682       if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
1683         findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
1684
1685       // Add the catch handler to the action list.
1686       CatchHandler *Action = nullptr;
1687       if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
1688         // If the CatchHandlerMap already has an entry for this BB, re-use it.
1689         Action = CatchHandlerMap[BB];
1690         assert(Action->getSelector() == ExpectedSelector);
1691       } else {
1692         // Since this is a catch-all handler, the selector won't actually appear
1693         // in the code anywhere.  ExpectedSelector here is the constant null ptr
1694         // that we got from the landing pad instruction.
1695         Action = new CatchHandler(BB, ExpectedSelector, nullptr);
1696         CatchHandlerMap[BB] = Action;
1697       }
1698       Actions.insertCatchHandler(Action);
1699       DEBUG(dbgs() << "  Catch all handler at block " << BB->getName() << "\n");
1700       ++HandlersFound;
1701
1702       // Once we reach a catch-all, don't expect to hit a resume instruction.
1703       BB = nullptr;
1704       break;
1705     }
1706
1707     CatchHandler *CatchAction = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
1708     assert(CatchAction);
1709
1710     // See if there is any interesting code executed before the dispatch.
1711     findCleanupHandlers(Actions, BB, CatchAction->getStartBlock());
1712
1713     // When the source program contains multiple nested try blocks the catch
1714     // handlers can get strung together in such a way that we can encounter
1715     // a dispatch for a selector that we've already had a handler for.
1716     if (CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts() == ExpectedSelector) {
1717       ++HandlersFound;
1718
1719       // Add the catch handler to the action list.
1720       DEBUG(dbgs() << "  Found catch dispatch in block "
1721                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
1722       Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
1723     } else {
1724       // Under some circumstances optimized IR will flow unconditionally into a
1725       // handler block without checking the selector.  This can only happen if
1726       // the landing pad has a catch-all handler and the handler for the
1727       // preceeding catch clause is identical to the catch-call handler
1728       // (typically an empty catch).  In this case, the handler must be shared
1729       // by all remaining clauses.
1730       if (isa<ConstantPointerNull>(
1731               CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts())) {
1732         DEBUG(dbgs() << "  Applying early catch-all handler in block "
1733                      << CatchAction->getStartBlock()->getName()
1734                      << "  to all remaining clauses.\n");
1735         Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
1736         return;
1737       }
1738
1739       DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
1740                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
1741     }
1742
1743     // Move on to the block after the catch handler.
1744     BB = NextBB;
1745   }
1746
1747   // If we didn't wind up in a catch-all, see if there is any interesting code
1748   // executed before the resume.
1749   findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
1750
1751   // It's possible that some optimization moved code into a landingpad that
1752   // wasn't
1753   // previously being used for cleanup.  If that happens, we need to execute
1754   // that
1755   // extra code from a cleanup handler.
1756   if (Actions.includesCleanup() && !LPad->isCleanup())
1757     LPad->setCleanup(true);
1758 }
1759
1760 // This function searches starting with the input block for the next
1761 // block that terminates with a branch whose condition is based on a selector
1762 // comparison.  This may be the input block.  See the mapLandingPadBlocks
1763 // comments for a discussion of control flow assumptions.
1764 //
1765 CatchHandler *WinEHPrepare::findCatchHandler(BasicBlock *BB,
1766                                              BasicBlock *&NextBB,
1767                                              VisitedBlockSet &VisitedBlocks) {
1768   // See if we've already found a catch handler use it.
1769   // Call count() first to avoid creating a null entry for blocks
1770   // we haven't seen before.
1771   if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
1772     CatchHandler *Action = cast<CatchHandler>(CatchHandlerMap[BB]);
1773     NextBB = Action->getNextBB();
1774     return Action;
1775   }
1776
1777   // VisitedBlocks applies only to the current search.  We still
1778   // need to consider blocks that we've visited while mapping other
1779   // landing pads.
1780   VisitedBlocks.insert(BB);
1781
1782   BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
1783   Constant *Selector = nullptr;
1784
1785   // If this is the first time we've visited this block from any landing pad
1786   // look to see if it is a selector dispatch block.
1787   if (!CatchHandlerMap.count(BB)) {
1788     if (isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
1789       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, Selector, NextBB);
1790       CatchHandlerMap[BB] = Action;
1791       return Action;
1792     }
1793     // If we encounter a block containing an llvm.eh.begincatch before we
1794     // find a selector dispatch block, the handler is assumed to be
1795     // reached unconditionally.  This happens for catch-all blocks, but
1796     // it can also happen for other catch handlers that have been combined
1797     // with the catch-all handler during optimization.
1798     if (isCatchBlock(BB)) {
1799       PointerType *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(BB->getContext());
1800       Constant *NullSelector = ConstantPointerNull::get(Int8PtrTy);
1801       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, NullSelector, nullptr);
1802       CatchHandlerMap[BB] = Action;
1803       return Action;
1804     }
1805   }
1806
1807   // Visit each successor, looking for the dispatch.
1808   // FIXME: We expect to find the dispatch quickly, so this will probably
1809   //        work better as a breadth first search.
1810   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
1811     if (VisitedBlocks.count(Succ))
1812       continue;
1813
1814     CatchHandler *Action = findCatchHandler(Succ, NextBB, VisitedBlocks);
1815     if (Action)
1816       return Action;
1817   }
1818   return nullptr;
1819 }
1820
1821 // These are helper functions to combine repeated code from findCleanupHandlers.
1822 static void createCleanupHandler(LandingPadActions &Actions,
1823                                  CleanupHandlerMapTy &CleanupHandlerMap,
1824                                  BasicBlock *BB) {
1825   CleanupHandler *Action = new CleanupHandler(BB);
1826   CleanupHandlerMap[BB] = Action;
1827   Actions.insertCleanupHandler(Action);
1828   DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
1829                << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
1830 }
1831
1832 static CallSite matchOutlinedFinallyCall(BasicBlock *BB,
1833                                          Instruction *MaybeCall) {
1834   // Look for finally blocks that Clang has already outlined for us.
1835   //   %fp = call i8* @llvm.frameaddress(i32 0)
1836   //   call void @"fin$parent"(iN 1, i8* %fp)
1837   if (isFrameAddressCall(MaybeCall) && MaybeCall != BB->getTerminator())
1838     MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
1839   CallSite FinallyCall(MaybeCall);
1840   if (!FinallyCall || FinallyCall.arg_size() != 2)
1841     return CallSite();
1842   if (!match(FinallyCall.getArgument(0), m_SpecificInt(1)))
1843     return CallSite();
1844   if (!isFrameAddressCall(FinallyCall.getArgument(1)))
1845     return CallSite();
1846   return FinallyCall;
1847 }
1848
1849 static BasicBlock *followSingleUnconditionalBranches(BasicBlock *BB) {
1850   // Skip single ubr blocks.
1851   while (BB->getFirstNonPHIOrDbg() == BB->getTerminator()) {
1852     auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1853     if (Br && Br->isUnconditional())
1854       BB = Br->getSuccessor(0);
1855     else
1856       return BB;
1857   }
1858   return BB;
1859 }
1860
1861 // This function searches starting with the input block for the next block that
1862 // contains code that is not part of a catch handler and would not be eliminated
1863 // during handler outlining.
1864 //
1865 void WinEHPrepare::findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions,
1866                                        BasicBlock *StartBB, BasicBlock *EndBB) {
1867   // Here we will skip over the following:
1868   //
1869   // landing pad prolog:
1870   //
1871   // Unconditional branches
1872   //
1873   // Selector dispatch
1874   //
1875   // Resume pattern
1876   //
1877   // Anything else marks the start of an interesting block
1878
1879   BasicBlock *BB = StartBB;
1880   // Anything other than an unconditional branch will kick us out of this loop
1881   // one way or another.
1882   while (BB) {
1883     BB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
1884     // If we've already scanned this block, don't scan it again.  If it is
1885     // a cleanup block, there will be an action in the CleanupHandlerMap.
1886     // If we've scanned it and it is not a cleanup block, there will be a
1887     // nullptr in the CleanupHandlerMap.  If we have not scanned it, there will
1888     // be no entry in the CleanupHandlerMap.  We must call count() first to
1889     // avoid creating a null entry for blocks we haven't scanned.
1890     if (CleanupHandlerMap.count(BB)) {
1891       if (auto *Action = CleanupHandlerMap[BB]) {
1892         Actions.insertCleanupHandler(Action);
1893         DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
1894               << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
1895         // FIXME: This cleanup might chain into another, and we need to discover
1896         // that.
1897         return;
1898       } else {
1899         // Here we handle the case where the cleanup handler map contains a
1900         // value for this block but the value is a nullptr.  This means that
1901         // we have previously analyzed the block and determined that it did
1902         // not contain any cleanup code.  Based on the earlier analysis, we
1903         // know the the block must end in either an unconditional branch, a
1904         // resume or a conditional branch that is predicated on a comparison
1905         // with a selector.  Either the resume or the selector dispatch
1906         // would terminate the search for cleanup code, so the unconditional
1907         // branch is the only case for which we might need to continue
1908         // searching.
1909         BasicBlock *SuccBB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
1910         if (SuccBB == BB || SuccBB == EndBB)
1911           return;
1912         BB = SuccBB;
1913         continue;
1914       }
1915     }
1916
1917     // Create an entry in the cleanup handler map for this block.  Initially
1918     // we create an entry that says this isn't a cleanup block.  If we find
1919     // cleanup code, the caller will replace this entry.
1920     CleanupHandlerMap[BB] = nullptr;
1921
1922     TerminatorInst *Terminator = BB->getTerminator();
1923
1924     // Landing pad blocks have extra instructions we need to accept.
1925     LandingPadMap *LPadMap = nullptr;
1926     if (BB->isLandingPad()) {
1927       LandingPadInst *LPad = BB->getLandingPadInst();
1928       LPadMap = &LPadMaps[LPad];
1929       if (!LPadMap->isInitialized())
1930         LPadMap->mapLandingPad(LPad);
1931     }
1932
1933     // Look for the bare resume pattern:
1934     //   %lpad.val1 = insertvalue { i8*, i32 } undef, i8* %exn, 0
1935     //   %lpad.val2 = insertvalue { i8*, i32 } %lpad.val1, i32 %sel, 1
1936     //   resume { i8*, i32 } %lpad.val2
1937     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Terminator)) {
1938       InsertValueInst *Insert1 = nullptr;
1939       InsertValueInst *Insert2 = nullptr;
1940       Value *ResumeVal = Resume->getOperand(0);
1941       // If the resume value isn't a phi or landingpad value, it should be a
1942       // series of insertions. Identify them so we can avoid them when scanning
1943       // for cleanups.
1944       if (!isa<PHINode>(ResumeVal) && !isa<LandingPadInst>(ResumeVal)) {
1945         Insert2 = dyn_cast<InsertValueInst>(ResumeVal);
1946         if (!Insert2)
1947           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1948         Insert1 = dyn_cast<InsertValueInst>(Insert2->getAggregateOperand());
1949         if (!Insert1)
1950           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1951       }
1952       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1953            II != IE; ++II) {
1954         Instruction *Inst = II;
1955         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
1956           continue;
1957         if (Inst == Insert1 || Inst == Insert2 || Inst == Resume)
1958           continue;
1959         if (!Inst->hasOneUse() ||
1960             (Inst->user_back() != Insert1 && Inst->user_back() != Insert2)) {
1961           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1962         }
1963       }
1964       return;
1965     }
1966
1967     BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Terminator);
1968     if (Branch && Branch->isConditional()) {
1969       // Look for the selector dispatch.
1970       //   %2 = call i32 @llvm.eh.typeid.for(i8* bitcast (i8** @_ZTIf to i8*))
1971       //   %matches = icmp eq i32 %sel, %2
1972       //   br i1 %matches, label %catch14, label %eh.resume
1973       CmpInst *Compare = dyn_cast<CmpInst>(Branch->getCondition());
1974       if (!Compare || !Compare->isEquality())
1975         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1976       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1977            II != IE; ++II) {
1978         Instruction *Inst = II;
1979         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
1980           continue;
1981         if (Inst == Compare || Inst == Branch)
1982           continue;
1983         if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1984           continue;
1985         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1986       }
1987       // The selector dispatch block should always terminate our search.
1988       assert(BB == EndBB);
1989       return;
1990     }
1991
1992     if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
1993       // If this is a landingpad block, split the block at the first non-landing
1994       // pad instruction.
1995       Instruction *MaybeCall = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
1996       if (LPadMap) {
1997         while (MaybeCall != BB->getTerminator() &&
1998                LPadMap->isLandingPadSpecificInst(MaybeCall))
1999           MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2000       }
2001
2002       // Look for outlined finally calls.
2003       if (CallSite FinallyCall = matchOutlinedFinallyCall(BB, MaybeCall)) {
2004         Function *Fin = FinallyCall.getCalledFunction();
2005         assert(Fin && "outlined finally call should be direct");
2006         auto *Action = new CleanupHandler(BB);
2007         Action->setHandlerBlockOrFunc(Fin);
2008         Actions.insertCleanupHandler(Action);
2009         CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2010         DEBUG(dbgs() << "  Found frontend-outlined finally call to "
2011                      << Fin->getName() << " in block "
2012                      << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2013
2014         // Split the block if there were more interesting instructions and look
2015         // for finally calls in the normal successor block.
2016         BasicBlock *SuccBB = BB;
2017         if (FinallyCall.getInstruction() != BB->getTerminator() &&
2018             FinallyCall.getInstruction()->getNextNode() != BB->getTerminator()) {
2019           SuccBB = BB->splitBasicBlock(FinallyCall.getInstruction()->getNextNode());
2020         } else {
2021           if (FinallyCall.isInvoke()) {
2022             SuccBB = cast<InvokeInst>(FinallyCall.getInstruction())->getNormalDest();
2023           } else {
2024             SuccBB = BB->getUniqueSuccessor();
2025             assert(SuccBB && "splitOutlinedFinallyCalls didn't insert a branch");
2026           }
2027         }
2028         BB = SuccBB;
2029         if (BB == EndBB)
2030           return;
2031         continue;
2032       }
2033     }
2034
2035     // Anything else is either a catch block or interesting cleanup code.
2036     for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2037          II != IE; ++II) {
2038       Instruction *Inst = II;
2039       if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2040         continue;
2041       // Unconditional branches fall through to this loop.
2042       if (Inst == Branch)
2043         continue;
2044       // If this is a catch block, there is no cleanup code to be found.
2045       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
2046         return;
2047       // If this a nested landing pad, it may contain an endcatch call.
2048       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
2049         return;
2050       // Anything else makes this interesting cleanup code.
2051       return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2052     }
2053
2054     // Only unconditional branches in empty blocks should get this far.
2055     assert(Branch && Branch->isUnconditional());
2056     if (BB == EndBB)
2057       return;
2058     BB = Branch->getSuccessor(0);
2059   }
2060 }
2061
2062 // This is a public function, declared in WinEHFuncInfo.h and is also
2063 // referenced by WinEHNumbering in FunctionLoweringInfo.cpp.
2064 void llvm::parseEHActions(const IntrinsicInst *II,
2065                           SmallVectorImpl<ActionHandler *> &Actions) {
2066   for (unsigned I = 0, E = II->getNumArgOperands(); I != E;) {
2067     uint64_t ActionKind =
2068         cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I))->getZExtValue();
2069     if (ActionKind == /*catch=*/1) {
2070       auto *Selector = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2071       ConstantInt *EHObjIndex = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I + 2));
2072       int64_t EHObjIndexVal = EHObjIndex->getSExtValue();
2073       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 3));
2074       I += 4;
2075       auto *CH = new CatchHandler(/*BB=*/nullptr, Selector, /*NextBB=*/nullptr);
2076       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2077       CH->setExceptionVarIndex(EHObjIndexVal);
2078       Actions.push_back(CH);
2079     } else if (ActionKind == 0) {
2080       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2081       I += 2;
2082       auto *CH = new CleanupHandler(/*BB=*/nullptr);
2083       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2084       Actions.push_back(CH);
2085     } else {
2086       llvm_unreachable("Expected either a catch or cleanup handler!");
2087     }
2088   }
2089   std::reverse(Actions.begin(), Actions.end());
2090 }