Fix "the the" in comments.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / WinEHPrepare.cpp
1 //===-- WinEHPrepare - Prepare exception handling for code generation ---===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass lowers LLVM IR exception handling into something closer to what the
11 // backend wants for functions using a personality function from a runtime
12 // provided by MSVC. Functions with other personality functions are left alone
13 // and may be prepared by other passes. In particular, all supported MSVC
14 // personality functions require cleanup code to be outlined, and the C++
15 // personality requires catch handler code to be outlined.
16 //
17 //===----------------------------------------------------------------------===//
18
19 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
20 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
21 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
23 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
24 #include "llvm/ADT/Triple.h"
25 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
26 #include "llvm/Analysis/LibCallSemantics.h"
27 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
28 #include "llvm/CodeGen/WinEHFuncInfo.h"
29 #include "llvm/IR/Dominators.h"
30 #include "llvm/IR/Function.h"
31 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/Module.h"
35 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
36 #include "llvm/Pass.h"
37 #include "llvm/Support/Debug.h"
38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
39 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
40 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
41 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
42 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
43 #include <memory>
44
45 using namespace llvm;
46 using namespace llvm::PatternMatch;
47
48 #define DEBUG_TYPE "winehprepare"
49
50 namespace {
51
52 // This map is used to model frame variable usage during outlining, to
53 // construct a structure type to hold the frame variables in a frame
54 // allocation block, and to remap the frame variable allocas (including
55 // spill locations as needed) to GEPs that get the variable from the
56 // frame allocation structure.
57 typedef MapVector<Value *, TinyPtrVector<AllocaInst *>> FrameVarInfoMap;
58
59 // TinyPtrVector cannot hold nullptr, so we need our own sentinel that isn't
60 // quite null.
61 AllocaInst *getCatchObjectSentinel() {
62   return static_cast<AllocaInst *>(nullptr) + 1;
63 }
64
65 typedef SmallSet<BasicBlock *, 4> VisitedBlockSet;
66
67 class LandingPadActions;
68 class LandingPadMap;
69
70 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CatchHandler *> CatchHandlerMapTy;
71 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CleanupHandler *> CleanupHandlerMapTy;
72
73 class WinEHPrepare : public FunctionPass {
74 public:
75   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid.
76   WinEHPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
77       : FunctionPass(ID) {
78     if (TM)
79       TheTriple = Triple(TM->getTargetTriple());
80   }
81
82   bool runOnFunction(Function &Fn) override;
83
84   bool doFinalization(Module &M) override;
85
86   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
87
88   const char *getPassName() const override {
89     return "Windows exception handling preparation";
90   }
91
92 private:
93   bool prepareExceptionHandlers(Function &F,
94                                 SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
95   void identifyEHBlocks(Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
96   void promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad);
97   void demoteValuesLiveAcrossHandlers(Function &F,
98                                       SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
99   void findSEHEHReturnPoints(Function &F,
100                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
101   void findCXXEHReturnPoints(Function &F,
102                              SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks);
103   void getPossibleReturnTargets(Function *ParentF, Function *HandlerF,
104                                 SetVector<BasicBlock*> &Targets);
105   void completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
106                                 LandingPadInst *OutlinedLPad,
107                                 const LandingPadInst *OriginalLPad,
108                                 FrameVarInfoMap &VarInfo);
109   Function *createHandlerFunc(Type *RetTy, const Twine &Name, Module *M,
110                               Value *&ParentFP);
111   bool outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
112                       LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
113                       FrameVarInfoMap &VarInfo);
114   void addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler);
115
116   void mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad, LandingPadActions &Actions);
117   CatchHandler *findCatchHandler(BasicBlock *BB, BasicBlock *&NextBB,
118                                  VisitedBlockSet &VisitedBlocks);
119   void findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions, BasicBlock *StartBB,
120                            BasicBlock *EndBB);
121
122   void processSEHCatchHandler(CatchHandler *Handler, BasicBlock *StartBB);
123
124   Triple TheTriple;
125
126   // All fields are reset by runOnFunction.
127   DominatorTree *DT = nullptr;
128   const TargetLibraryInfo *LibInfo = nullptr;
129   EHPersonality Personality = EHPersonality::Unknown;
130   CatchHandlerMapTy CatchHandlerMap;
131   CleanupHandlerMapTy CleanupHandlerMap;
132   DenseMap<const LandingPadInst *, LandingPadMap> LPadMaps;
133   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> NormalBlocks;
134   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> EHBlocks;
135   SetVector<BasicBlock *> EHReturnBlocks;
136
137   // This maps landing pad instructions found in outlined handlers to
138   // the landing pad instruction in the parent function from which they
139   // were cloned.  The cloned/nested landing pad is used as the key
140   // because the landing pad may be cloned into multiple handlers.
141   // This map will be used to add the llvm.eh.actions call to the nested
142   // landing pads after all handlers have been outlined.
143   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> NestedLPtoOriginalLP;
144
145   // This maps blocks in the parent function which are destinations of
146   // catch handlers to cloned blocks in (other) outlined handlers. This
147   // handles the case where a nested landing pads has a catch handler that
148   // returns to a handler function rather than the parent function.
149   // The original block is used as the key here because there should only
150   // ever be one handler function from which the cloned block is not pruned.
151   // The original block will be pruned from the parent function after all
152   // handlers have been outlined.  This map will be used to adjust the
153   // return instructions of handlers which return to the block that was
154   // outlined into a handler.  This is done after all handlers have been
155   // outlined but before the outlined code is pruned from the parent function.
156   DenseMap<const BasicBlock *, BasicBlock *> LPadTargetBlocks;
157
158   // Map from outlined handler to call to llvm.frameaddress(1). Only used for
159   // 32-bit EH.
160   DenseMap<Function *, Value *> HandlerToParentFP;
161
162   AllocaInst *SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
163 };
164
165 class WinEHFrameVariableMaterializer : public ValueMaterializer {
166 public:
167   WinEHFrameVariableMaterializer(Function *OutlinedFn, Value *ParentFP,
168                                  FrameVarInfoMap &FrameVarInfo);
169   ~WinEHFrameVariableMaterializer() override {}
170
171   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
172
173   void escapeCatchObject(Value *V);
174
175 private:
176   FrameVarInfoMap &FrameVarInfo;
177   IRBuilder<> Builder;
178 };
179
180 class LandingPadMap {
181 public:
182   LandingPadMap() : OriginLPad(nullptr) {}
183   void mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad);
184
185   bool isInitialized() { return OriginLPad != nullptr; }
186
187   bool isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const;
188   bool isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const;
189
190   void remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
191                      Value *SelectorValue) const;
192
193 private:
194   const LandingPadInst *OriginLPad;
195   // We will normally only see one of each of these instructions, but
196   // if more than one occurs for some reason we can handle that.
197   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedEHPtrs;
198   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedSelectors;
199 };
200
201 class WinEHCloningDirectorBase : public CloningDirector {
202 public:
203   WinEHCloningDirectorBase(Function *HandlerFn, Value *ParentFP,
204                            FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
205       : Materializer(HandlerFn, ParentFP, VarInfo),
206         SelectorIDType(Type::getInt32Ty(HandlerFn->getContext())),
207         Int8PtrType(Type::getInt8PtrTy(HandlerFn->getContext())),
208         LPadMap(LPadMap), ParentFP(ParentFP) {}
209
210   CloningAction handleInstruction(ValueToValueMapTy &VMap,
211                                   const Instruction *Inst,
212                                   BasicBlock *NewBB) override;
213
214   virtual CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
215                                          const Instruction *Inst,
216                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
217   virtual CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
218                                        const Instruction *Inst,
219                                        BasicBlock *NewBB) = 0;
220   virtual CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
221                                         const Instruction *Inst,
222                                         BasicBlock *NewBB) = 0;
223   virtual CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
224                                          const IndirectBrInst *IBr,
225                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
226   virtual CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
227                                      const InvokeInst *Invoke,
228                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
229   virtual CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
230                                      const ResumeInst *Resume,
231                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
232   virtual CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
233                                       const CmpInst *Compare,
234                                       BasicBlock *NewBB) = 0;
235   virtual CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
236                                          const LandingPadInst *LPad,
237                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
238
239   ValueMaterializer *getValueMaterializer() override { return &Materializer; }
240
241 protected:
242   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer;
243   Type *SelectorIDType;
244   Type *Int8PtrType;
245   LandingPadMap &LPadMap;
246
247   /// The value representing the parent frame pointer.
248   Value *ParentFP;
249 };
250
251 class WinEHCatchDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
252 public:
253   WinEHCatchDirector(
254       Function *CatchFn, Value *ParentFP, Value *Selector,
255       FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap,
256       DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPads,
257       DominatorTree *DT, SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks)
258       : WinEHCloningDirectorBase(CatchFn, ParentFP, VarInfo, LPadMap),
259         CurrentSelector(Selector->stripPointerCasts()),
260         ExceptionObjectVar(nullptr), NestedLPtoOriginalLP(NestedLPads),
261         DT(DT), EHBlocks(EHBlocks) {}
262
263   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
264                                  const Instruction *Inst,
265                                  BasicBlock *NewBB) override;
266   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
267                                BasicBlock *NewBB) override;
268   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
269                                 const Instruction *Inst,
270                                 BasicBlock *NewBB) override;
271   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
272                                  const IndirectBrInst *IBr,
273                                  BasicBlock *NewBB) override;
274   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
275                              BasicBlock *NewBB) override;
276   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
277                              BasicBlock *NewBB) override;
278   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
279                               BasicBlock *NewBB) override;
280   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
281                                  const LandingPadInst *LPad,
282                                  BasicBlock *NewBB) override;
283
284   Value *getExceptionVar() { return ExceptionObjectVar; }
285   TinyPtrVector<BasicBlock *> &getReturnTargets() { return ReturnTargets; }
286
287 private:
288   Value *CurrentSelector;
289
290   Value *ExceptionObjectVar;
291   TinyPtrVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
292
293   // This will be a reference to the field of the same name in the WinEHPrepare
294   // object which instantiates this WinEHCatchDirector object.
295   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPtoOriginalLP;
296   DominatorTree *DT;
297   SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &EHBlocks;
298 };
299
300 class WinEHCleanupDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
301 public:
302   WinEHCleanupDirector(Function *CleanupFn, Value *ParentFP,
303                        FrameVarInfoMap &VarInfo, LandingPadMap &LPadMap)
304       : WinEHCloningDirectorBase(CleanupFn, ParentFP, VarInfo,
305                                  LPadMap) {}
306
307   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
308                                  const Instruction *Inst,
309                                  BasicBlock *NewBB) override;
310   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
311                                BasicBlock *NewBB) override;
312   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
313                                 const Instruction *Inst,
314                                 BasicBlock *NewBB) override;
315   CloningAction handleIndirectBr(ValueToValueMapTy &VMap,
316                                  const IndirectBrInst *IBr,
317                                  BasicBlock *NewBB) override;
318   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
319                              BasicBlock *NewBB) override;
320   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
321                              BasicBlock *NewBB) override;
322   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap, const CmpInst *Compare,
323                               BasicBlock *NewBB) override;
324   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
325                                  const LandingPadInst *LPad,
326                                  BasicBlock *NewBB) override;
327 };
328
329 class LandingPadActions {
330 public:
331   LandingPadActions() : HasCleanupHandlers(false) {}
332
333   void insertCatchHandler(CatchHandler *Action) { Actions.push_back(Action); }
334   void insertCleanupHandler(CleanupHandler *Action) {
335     Actions.push_back(Action);
336     HasCleanupHandlers = true;
337   }
338
339   bool includesCleanup() const { return HasCleanupHandlers; }
340
341   SmallVectorImpl<ActionHandler *> &actions() { return Actions; }
342   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator begin() { return Actions.begin(); }
343   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator end() { return Actions.end(); }
344
345 private:
346   // Note that this class does not own the ActionHandler objects in this vector.
347   // The ActionHandlers are owned by the CatchHandlerMap and CleanupHandlerMap
348   // in the WinEHPrepare class.
349   SmallVector<ActionHandler *, 4> Actions;
350   bool HasCleanupHandlers;
351 };
352
353 } // end anonymous namespace
354
355 char WinEHPrepare::ID = 0;
356 INITIALIZE_TM_PASS(WinEHPrepare, "winehprepare", "Prepare Windows exceptions",
357                    false, false)
358
359 FunctionPass *llvm::createWinEHPass(const TargetMachine *TM) {
360   return new WinEHPrepare(TM);
361 }
362
363 bool WinEHPrepare::runOnFunction(Function &Fn) {
364   // No need to prepare outlined handlers.
365   if (Fn.hasFnAttribute("wineh-parent"))
366     return false;
367
368   SmallVector<LandingPadInst *, 4> LPads;
369   SmallVector<ResumeInst *, 4> Resumes;
370   for (BasicBlock &BB : Fn) {
371     if (auto *LP = BB.getLandingPadInst())
372       LPads.push_back(LP);
373     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(BB.getTerminator()))
374       Resumes.push_back(Resume);
375   }
376
377   // No need to prepare functions that lack landing pads.
378   if (LPads.empty())
379     return false;
380
381   // Classify the personality to see what kind of preparation we need.
382   Personality = classifyEHPersonality(Fn.getPersonalityFn());
383
384   // Do nothing if this is not an MSVC personality.
385   if (!isMSVCEHPersonality(Personality))
386     return false;
387
388   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
389   LibInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
390
391   // If there were any landing pads, prepareExceptionHandlers will make changes.
392   prepareExceptionHandlers(Fn, LPads);
393   return true;
394 }
395
396 bool WinEHPrepare::doFinalization(Module &M) { return false; }
397
398 void WinEHPrepare::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
399   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
400   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
401 }
402
403 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
404                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB);
405
406 // Finds blocks reachable from the starting set Worklist. Does not follow unwind
407 // edges or blocks listed in StopPoints.
408 static void findReachableBlocks(SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &ReachableBBs,
409                                 SetVector<BasicBlock *> &Worklist,
410                                 const SetVector<BasicBlock *> *StopPoints) {
411   while (!Worklist.empty()) {
412     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
413
414     // Don't cross blocks that we should stop at.
415     if (StopPoints && StopPoints->count(BB))
416       continue;
417
418     if (!ReachableBBs.insert(BB).second)
419       continue; // Already visited.
420
421     // Don't follow unwind edges of invokes.
422     if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB->getTerminator())) {
423       Worklist.insert(II->getNormalDest());
424       continue;
425     }
426
427     // Otherwise, follow all successors.
428     Worklist.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
429   }
430 }
431
432 // Attempt to find an instruction where a block can be split before
433 // a call to llvm.eh.begincatch and its operands.  If the block
434 // begins with the begincatch call or one of its adjacent operands
435 // the block will not be split.
436 static Instruction *findBeginCatchSplitPoint(BasicBlock *BB,
437                                              IntrinsicInst *II) {
438   // If the begincatch call is already the first instruction in the block,
439   // don't split.
440   Instruction *FirstNonPHI = BB->getFirstNonPHI();
441   if (II == FirstNonPHI)
442     return nullptr;
443
444   // If either operand is in the same basic block as the instruction and
445   // isn't used by another instruction before the begincatch call, include it
446   // in the split block.
447   auto *Op0 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(0));
448   auto *Op1 = dyn_cast<Instruction>(II->getOperand(1));
449
450   Instruction *I = II->getPrevNode();
451   Instruction *LastI = II;
452
453   while (I == Op0 || I == Op1) {
454     // If the block begins with one of the operands and there are no other
455     // instructions between the operand and the begincatch call, don't split.
456     if (I == FirstNonPHI)
457       return nullptr;
458
459     LastI = I;
460     I = I->getPrevNode();
461   }
462
463   // If there is at least one instruction in the block before the begincatch
464   // call and its operands, split the block at either the begincatch or
465   // its operand.
466   return LastI;
467 }
468
469 /// Find all points where exceptional control rejoins normal control flow via
470 /// llvm.eh.endcatch. Add them to the normal bb reachability worklist.
471 void WinEHPrepare::findCXXEHReturnPoints(
472     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
473   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
474     BasicBlock *BB = BBI;
475     for (Instruction &I : *BB) {
476       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>())) {
477         Instruction *SplitPt =
478             findBeginCatchSplitPoint(BB, cast<IntrinsicInst>(&I));
479         if (SplitPt) {
480           // Split the block before the llvm.eh.begincatch call to allow
481           // cleanup and catch code to be distinguished later.
482           // Do not update BBI because we still need to process the
483           // portion of the block that we are splitting off.
484           SplitBlock(BB, SplitPt, DT);
485           break;
486         }
487       }
488       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
489         // Split the block after the call to llvm.eh.endcatch if there is
490         // anything other than an unconditional branch, or if the successor
491         // starts with a phi.
492         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(I.getNextNode());
493         if (!Br || !Br->isUnconditional() ||
494             isa<PHINode>(Br->getSuccessor(0)->begin())) {
495           DEBUG(dbgs() << "splitting block " << BB->getName()
496                        << " with llvm.eh.endcatch\n");
497           BBI = SplitBlock(BB, I.getNextNode(), DT);
498         }
499         // The next BB is normal control flow.
500         EHReturnBlocks.insert(BB->getTerminator()->getSuccessor(0));
501         break;
502       }
503     }
504   }
505 }
506
507 static bool isCatchAllLandingPad(const BasicBlock *BB) {
508   const LandingPadInst *LP = BB->getLandingPadInst();
509   if (!LP)
510     return false;
511   unsigned N = LP->getNumClauses();
512   return (N > 0 && LP->isCatch(N - 1) &&
513           isa<ConstantPointerNull>(LP->getClause(N - 1)));
514 }
515
516 /// Find all points where exceptions control rejoins normal control flow via
517 /// selector dispatch.
518 void WinEHPrepare::findSEHEHReturnPoints(
519     Function &F, SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
520   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
521     BasicBlock *BB = BBI;
522     // If the landingpad is a catch-all, treat the whole lpad as if it is
523     // reachable from normal control flow.
524     // FIXME: This is imprecise. We need a better way of identifying where a
525     // catch-all starts and cleanups stop. As far as LLVM is concerned, there
526     // is no difference.
527     if (isCatchAllLandingPad(BB)) {
528       EHReturnBlocks.insert(BB);
529       continue;
530     }
531
532     BasicBlock *CatchHandler;
533     BasicBlock *NextBB;
534     Constant *Selector;
535     if (isSelectorDispatch(BB, CatchHandler, Selector, NextBB)) {
536       // Split the edge if there is a phi node. Returning from EH to a phi node
537       // is just as impossible as having a phi after an indirectbr.
538       if (isa<PHINode>(CatchHandler->begin())) {
539         DEBUG(dbgs() << "splitting EH return edge from " << BB->getName()
540                      << " to " << CatchHandler->getName() << '\n');
541         BBI = CatchHandler = SplitCriticalEdge(
542             BB, std::find(succ_begin(BB), succ_end(BB), CatchHandler));
543       }
544       EHReturnBlocks.insert(CatchHandler);
545     }
546   }
547 }
548
549 void WinEHPrepare::identifyEHBlocks(Function &F, 
550                                     SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
551   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
552                << F.getName() << '\n');
553
554   // Build a set of all non-exceptional blocks and exceptional blocks.
555   // - Non-exceptional blocks are blocks reachable from the entry block while
556   //   not following invoke unwind edges.
557   // - Exceptional blocks are blocks reachable from landingpads. Analysis does
558   //   not follow llvm.eh.endcatch blocks, which mark a transition from
559   //   exceptional to normal control.
560
561   if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
562     findCXXEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
563   else
564     findSEHEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
565
566   DEBUG({
567     dbgs() << "identified the following blocks as EH return points:\n";
568     for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
569       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
570   });
571
572 // Join points should not have phis at this point, unless they are a
573 // landingpad, in which case we will demote their phis later.
574 #ifndef NDEBUG
575   for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
576     assert((BB->isLandingPad() || !isa<PHINode>(BB->begin())) &&
577            "non-lpad EH return block has phi");
578 #endif
579
580   // Normal blocks are the blocks reachable from the entry block and all EH
581   // return points.
582   SetVector<BasicBlock *> Worklist;
583   Worklist = EHReturnBlocks;
584   Worklist.insert(&F.getEntryBlock());
585   findReachableBlocks(NormalBlocks, Worklist, nullptr);
586   DEBUG({
587     dbgs() << "marked the following blocks as normal:\n";
588     for (BasicBlock *BB : NormalBlocks)
589       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
590   });
591
592   // Exceptional blocks are the blocks reachable from landingpads that don't
593   // cross EH return points.
594   Worklist.clear();
595   for (auto *LPI : LPads)
596     Worklist.insert(LPI->getParent());
597   findReachableBlocks(EHBlocks, Worklist, &EHReturnBlocks);
598   DEBUG({
599     dbgs() << "marked the following blocks as exceptional:\n";
600     for (BasicBlock *BB : EHBlocks)
601       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
602   });
603
604 }
605
606 /// Ensure that all values live into and out of exception handlers are stored
607 /// in memory.
608 /// FIXME: This falls down when values are defined in one handler and live into
609 /// another handler. For example, a cleanup defines a value used only by a
610 /// catch handler.
611 void WinEHPrepare::demoteValuesLiveAcrossHandlers(
612     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
613   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
614                << F.getName() << '\n');
615
616   // identifyEHBlocks() should have been called before this function.
617   assert(!NormalBlocks.empty());
618
619   SetVector<Argument *> ArgsToDemote;
620   SetVector<Instruction *> InstrsToDemote;
621   for (BasicBlock &BB : F) {
622     bool IsNormalBB = NormalBlocks.count(&BB);
623     bool IsEHBB = EHBlocks.count(&BB);
624     if (!IsNormalBB && !IsEHBB)
625       continue; // Blocks that are neither normal nor EH are unreachable.
626     for (Instruction &I : BB) {
627       for (Value *Op : I.operands()) {
628         // Don't demote static allocas, constants, and labels.
629         if (isa<Constant>(Op) || isa<BasicBlock>(Op) || isa<InlineAsm>(Op))
630           continue;
631         auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Op);
632         if (AI && AI->isStaticAlloca())
633           continue;
634
635         if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Op)) {
636           if (IsEHBB) {
637             DEBUG(dbgs() << "Demoting argument " << *Arg
638                          << " used by EH instr: " << I << "\n");
639             ArgsToDemote.insert(Arg);
640           }
641           continue;
642         }
643
644         auto *OpI = cast<Instruction>(Op);
645         BasicBlock *OpBB = OpI->getParent();
646         // If a value is produced and consumed in the same BB, we don't need to
647         // demote it.
648         if (OpBB == &BB)
649           continue;
650         bool IsOpNormalBB = NormalBlocks.count(OpBB);
651         bool IsOpEHBB = EHBlocks.count(OpBB);
652         if (IsNormalBB != IsOpNormalBB || IsEHBB != IsOpEHBB) {
653           DEBUG({
654             dbgs() << "Demoting instruction live in-out from EH:\n";
655             dbgs() << "Instr: " << *OpI << '\n';
656             dbgs() << "User: " << I << '\n';
657           });
658           InstrsToDemote.insert(OpI);
659         }
660       }
661     }
662   }
663
664   // Demote values live into and out of handlers.
665   // FIXME: This demotion is inefficient. We should insert spills at the point
666   // of definition, insert one reload in each handler that uses the value, and
667   // insert reloads in the BB used to rejoin normal control flow.
668   Instruction *AllocaInsertPt = F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt();
669   for (Instruction *I : InstrsToDemote)
670     DemoteRegToStack(*I, false, AllocaInsertPt);
671
672   // Demote arguments separately, and only for uses in EH blocks.
673   for (Argument *Arg : ArgsToDemote) {
674     auto *Slot = new AllocaInst(Arg->getType(), nullptr,
675                                 Arg->getName() + ".reg2mem", AllocaInsertPt);
676     SmallVector<User *, 4> Users(Arg->user_begin(), Arg->user_end());
677     for (User *U : Users) {
678       auto *I = dyn_cast<Instruction>(U);
679       if (I && EHBlocks.count(I->getParent())) {
680         auto *Reload = new LoadInst(Slot, Arg->getName() + ".reload", false, I);
681         U->replaceUsesOfWith(Arg, Reload);
682       }
683     }
684     new StoreInst(Arg, Slot, AllocaInsertPt);
685   }
686
687   // Demote landingpad phis, as the landingpad will be removed from the machine
688   // CFG.
689   for (LandingPadInst *LPI : LPads) {
690     BasicBlock *BB = LPI->getParent();
691     while (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
692       DemotePHIToStack(Phi, AllocaInsertPt);
693   }
694
695   DEBUG(dbgs() << "Demoted " << InstrsToDemote.size() << " instructions and "
696                << ArgsToDemote.size() << " arguments for WinEHPrepare\n\n");
697 }
698
699 bool WinEHPrepare::prepareExceptionHandlers(
700     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
701   // Don't run on functions that are already prepared.
702   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
703     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
704     for (Instruction &Inst : *LPadBB)
705       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
706         return false;
707   }
708
709   identifyEHBlocks(F, LPads);
710   demoteValuesLiveAcrossHandlers(F, LPads);
711
712   // These containers are used to re-map frame variables that are used in
713   // outlined catch and cleanup handlers.  They will be populated as the
714   // handlers are outlined.
715   FrameVarInfoMap FrameVarInfo;
716
717   bool HandlersOutlined = false;
718
719   Module *M = F.getParent();
720   LLVMContext &Context = M->getContext();
721
722   // Create a new function to receive the handler contents.
723   PointerType *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
724   Type *Int32Type = Type::getInt32Ty(Context);
725   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::eh_actions);
726
727   if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
728     // FIXME: Switch the ehptr type to i32 and then switch this.
729     SEHExceptionCodeSlot =
730         new AllocaInst(Int8PtrType, nullptr, "seh_exception_code",
731                        F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt());
732   }
733
734   // In order to handle the case where one outlined catch handler returns
735   // to a block within another outlined catch handler that would otherwise
736   // be unreachable, we need to outline the nested landing pad before we
737   // outline the landing pad which encloses it.
738   if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality))
739     std::sort(LPads.begin(), LPads.end(),
740               [this](LandingPadInst *const &L, LandingPadInst *const &R) {
741                 return DT->properlyDominates(R->getParent(), L->getParent());
742               });
743
744   // This container stores the llvm.eh.recover and IndirectBr instructions
745   // that make up the body of each landing pad after it has been outlined.
746   // We need to defer the population of the target list for the indirectbr
747   // until all landing pads have been outlined so that we can handle the
748   // case of blocks in the target that are reached only from nested
749   // landing pads.
750   SmallVector<std::pair<CallInst*, IndirectBrInst *>, 4> LPadImpls;
751
752   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
753     // Look for evidence that this landingpad has already been processed.
754     bool LPadHasActionList = false;
755     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
756     for (Instruction &Inst : *LPadBB) {
757       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>())) {
758         LPadHasActionList = true;
759         break;
760       }
761     }
762
763     // If we've already outlined the handlers for this landingpad,
764     // there's nothing more to do here.
765     if (LPadHasActionList)
766       continue;
767
768     // If either of the values in the aggregate returned by the landing pad is
769     // extracted and stored to memory, promote the stored value to a register.
770     promoteLandingPadValues(LPad);
771
772     LandingPadActions Actions;
773     mapLandingPadBlocks(LPad, Actions);
774
775     HandlersOutlined |= !Actions.actions().empty();
776     for (ActionHandler *Action : Actions) {
777       if (Action->hasBeenProcessed())
778         continue;
779       BasicBlock *StartBB = Action->getStartBlock();
780
781       // SEH doesn't do any outlining for catches. Instead, pass the handler
782       // basic block addr to llvm.eh.actions and list the block as a return
783       // target.
784       if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
785         if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
786           processSEHCatchHandler(CatchAction, StartBB);
787           continue;
788         }
789       }
790
791       outlineHandler(Action, &F, LPad, StartBB, FrameVarInfo);
792     }
793
794     // Split the block after the landingpad instruction so that it is just a
795     // call to llvm.eh.actions followed by indirectbr.
796     assert(!isa<PHINode>(LPadBB->begin()) && "lpad phi not removed");
797     SplitBlock(LPadBB, LPad->getNextNode(), DT);
798     // Erase the branch inserted by the split so we can insert indirectbr.
799     LPadBB->getTerminator()->eraseFromParent();
800
801     // Replace all extracted values with undef and ultimately replace the
802     // landingpad with undef.
803     SmallVector<Instruction *, 4> SEHCodeUses;
804     SmallVector<Instruction *, 4> EHUndefs;
805     for (User *U : LPad->users()) {
806       auto *E = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
807       if (!E)
808         continue;
809       assert(E->getNumIndices() == 1 &&
810              "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
811       unsigned Idx = *E->idx_begin();
812       assert((Idx == 0 || Idx == 1) && "unexpected index");
813       if (Idx == 0 && isAsynchronousEHPersonality(Personality))
814         SEHCodeUses.push_back(E);
815       else
816         EHUndefs.push_back(E);
817     }
818     for (Instruction *E : EHUndefs) {
819       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
820       E->eraseFromParent();
821     }
822     LPad->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LPad->getType()));
823
824     // Rewrite uses of the exception pointer to loads of an alloca.
825     for (Instruction *E : SEHCodeUses) {
826       SmallVector<Use *, 4> Uses;
827       for (Use &U : E->uses())
828         Uses.push_back(&U);
829       for (Use *U : Uses) {
830         auto *I = cast<Instruction>(U->getUser());
831         if (isa<ResumeInst>(I))
832           continue;
833         LoadInst *LI;
834         if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I))
835           LI = new LoadInst(SEHExceptionCodeSlot, "sehcode", false,
836                             Phi->getIncomingBlock(*U));
837         else
838           LI = new LoadInst(SEHExceptionCodeSlot, "sehcode", false, I);
839         U->set(LI);
840       }
841       E->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(E->getType()));
842       E->eraseFromParent();
843     }
844
845     // Add a call to describe the actions for this landing pad.
846     std::vector<Value *> ActionArgs;
847     for (ActionHandler *Action : Actions) {
848       // Action codes from docs are: 0 cleanup, 1 catch.
849       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
850         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 1));
851         ActionArgs.push_back(CatchAction->getSelector());
852         // Find the frame escape index of the exception object alloca in the
853         // parent.
854         int FrameEscapeIdx = -1;
855         Value *EHObj = const_cast<Value *>(CatchAction->getExceptionVar());
856         if (EHObj && !isa<ConstantPointerNull>(EHObj)) {
857           auto I = FrameVarInfo.find(EHObj);
858           assert(I != FrameVarInfo.end() &&
859                  "failed to map llvm.eh.begincatch var");
860           FrameEscapeIdx = std::distance(FrameVarInfo.begin(), I);
861         }
862         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, FrameEscapeIdx));
863       } else {
864         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 0));
865       }
866       ActionArgs.push_back(Action->getHandlerBlockOrFunc());
867     }
868     CallInst *Recover =
869         CallInst::Create(ActionIntrin, ActionArgs, "recover", LPadBB);
870
871     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
872     for (ActionHandler *Action : Actions) {
873       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
874         const auto &CatchTargets = CatchAction->getReturnTargets();
875         ReturnTargets.insert(CatchTargets.begin(), CatchTargets.end());
876       }
877     }
878     IndirectBrInst *Branch =
879         IndirectBrInst::Create(Recover, ReturnTargets.size(), LPadBB);
880     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets)
881       Branch->addDestination(Target);
882
883     if (!isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
884       // C++ EH must repopulate the targets later to handle the case of
885       // targets that are reached indirectly through nested landing pads.
886       LPadImpls.push_back(std::make_pair(Recover, Branch));
887     }
888
889   } // End for each landingpad
890
891   // If nothing got outlined, there is no more processing to be done.
892   if (!HandlersOutlined)
893     return false;
894
895   // Replace any nested landing pad stubs with the correct action handler.
896   // This must be done before we remove unreachable blocks because it
897   // cleans up references to outlined blocks that will be deleted.
898   for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP)
899     completeNestedLandingPad(&F, LPadPair.first, LPadPair.second, FrameVarInfo);
900   NestedLPtoOriginalLP.clear();
901
902   // Update the indirectbr instructions' target lists if necessary.
903   SetVector<BasicBlock*> CheckedTargets;
904   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
905   for (auto &LPadImplPair : LPadImpls) {
906     IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPadImplPair.first);
907     IndirectBrInst *Branch = LPadImplPair.second;
908
909     // Get a list of handlers called by 
910     parseEHActions(Recover, ActionList);
911
912     // Add an indirect branch listing possible successors of the catch handlers.
913     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
914     for (const auto &Action : ActionList) {
915       if (auto *CA = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
916         Function *Handler = cast<Function>(CA->getHandlerBlockOrFunc());
917         getPossibleReturnTargets(&F, Handler, ReturnTargets);
918       }
919     }
920     ActionList.clear();
921     // Clear any targets we already knew about.
922     for (unsigned int I = 0, E = Branch->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
923       BasicBlock *KnownTarget = Branch->getDestination(I);
924       if (ReturnTargets.count(KnownTarget))
925         ReturnTargets.remove(KnownTarget);
926     }
927     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets) {
928       Branch->addDestination(Target);
929       // The target may be a block that we excepted to get pruned.
930       // If it is, it may contain a call to llvm.eh.endcatch.
931       if (CheckedTargets.insert(Target)) {
932         // Earlier preparations guarantee that all calls to llvm.eh.endcatch
933         // will be followed by an unconditional branch.
934         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(Target->getTerminator());
935         if (Br && Br->isUnconditional() &&
936             Br != Target->getFirstNonPHIOrDbgOrLifetime()) {
937           Instruction *Prev = Br->getPrevNode();
938           if (match(cast<Value>(Prev), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
939             Prev->eraseFromParent();
940         }
941       }
942     }
943   }
944   LPadImpls.clear();
945
946   F.addFnAttr("wineh-parent", F.getName());
947
948   // Delete any blocks that were only used by handlers that were outlined above.
949   removeUnreachableBlocks(F);
950
951   BasicBlock *Entry = &F.getEntryBlock();
952   IRBuilder<> Builder(F.getParent()->getContext());
953   Builder.SetInsertPoint(Entry->getFirstInsertionPt());
954
955   Function *FrameEscapeFn =
956       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::frameescape);
957   Function *RecoverFrameFn =
958       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::framerecover);
959   SmallVector<Value *, 8> AllocasToEscape;
960
961   // Scan the entry block for an existing call to llvm.frameescape. We need to
962   // keep escaping those objects.
963   for (Instruction &I : F.front()) {
964     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I);
965     if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::frameescape) {
966       auto Args = II->arg_operands();
967       AllocasToEscape.append(Args.begin(), Args.end());
968       II->eraseFromParent();
969       break;
970     }
971   }
972
973   // Finally, replace all of the temporary allocas for frame variables used in
974   // the outlined handlers with calls to llvm.framerecover.
975   for (auto &VarInfoEntry : FrameVarInfo) {
976     Value *ParentVal = VarInfoEntry.first;
977     TinyPtrVector<AllocaInst *> &Allocas = VarInfoEntry.second;
978     AllocaInst *ParentAlloca = cast<AllocaInst>(ParentVal);
979
980     // FIXME: We should try to sink unescaped allocas from the parent frame into
981     // the child frame. If the alloca is escaped, we have to use the lifetime
982     // markers to ensure that the alloca is only live within the child frame.
983
984     // Add this alloca to the list of things to escape.
985     AllocasToEscape.push_back(ParentAlloca);
986
987     // Next replace all outlined allocas that are mapped to it.
988     for (AllocaInst *TempAlloca : Allocas) {
989       if (TempAlloca == getCatchObjectSentinel())
990         continue; // Skip catch parameter sentinels.
991       Function *HandlerFn = TempAlloca->getParent()->getParent();
992       llvm::Value *FP = HandlerToParentFP[HandlerFn];
993       assert(FP);
994
995       // FIXME: Sink this framerecover into the blocks where it is used.
996       Builder.SetInsertPoint(TempAlloca);
997       Builder.SetCurrentDebugLocation(TempAlloca->getDebugLoc());
998       Value *RecoverArgs[] = {
999           Builder.CreateBitCast(&F, Int8PtrType, ""), FP,
1000           llvm::ConstantInt::get(Int32Type, AllocasToEscape.size() - 1)};
1001       Instruction *RecoveredAlloca =
1002           Builder.CreateCall(RecoverFrameFn, RecoverArgs);
1003
1004       // Add a pointer bitcast if the alloca wasn't an i8.
1005       if (RecoveredAlloca->getType() != TempAlloca->getType()) {
1006         RecoveredAlloca->setName(Twine(TempAlloca->getName()) + ".i8");
1007         RecoveredAlloca = cast<Instruction>(
1008             Builder.CreateBitCast(RecoveredAlloca, TempAlloca->getType()));
1009       }
1010       TempAlloca->replaceAllUsesWith(RecoveredAlloca);
1011       TempAlloca->removeFromParent();
1012       RecoveredAlloca->takeName(TempAlloca);
1013       delete TempAlloca;
1014     }
1015   } // End for each FrameVarInfo entry.
1016
1017   // Insert 'call void (...)* @llvm.frameescape(...)' at the end of the entry
1018   // block.
1019   Builder.SetInsertPoint(&F.getEntryBlock().back());
1020   Builder.CreateCall(FrameEscapeFn, AllocasToEscape);
1021
1022   if (SEHExceptionCodeSlot) {
1023     if (isAllocaPromotable(SEHExceptionCodeSlot)) {
1024       SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> UserBlocks;
1025       for (User *U : SEHExceptionCodeSlot->users()) {
1026         if (auto *Inst = dyn_cast<Instruction>(U))
1027           UserBlocks.insert(Inst->getParent());
1028       }
1029       PromoteMemToReg(SEHExceptionCodeSlot, *DT);
1030       // After the promotion, kill off dead instructions.
1031       for (BasicBlock *BB : UserBlocks)
1032         SimplifyInstructionsInBlock(BB, LibInfo);
1033     }
1034   }
1035
1036   // Clean up the handler action maps we created for this function
1037   DeleteContainerSeconds(CatchHandlerMap);
1038   CatchHandlerMap.clear();
1039   DeleteContainerSeconds(CleanupHandlerMap);
1040   CleanupHandlerMap.clear();
1041   HandlerToParentFP.clear();
1042   DT = nullptr;
1043   LibInfo = nullptr;
1044   SEHExceptionCodeSlot = nullptr;
1045   EHBlocks.clear();
1046   NormalBlocks.clear();
1047   EHReturnBlocks.clear();
1048
1049   return HandlersOutlined;
1050 }
1051
1052 void WinEHPrepare::promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad) {
1053   // If the return values of the landing pad instruction are extracted and
1054   // stored to memory, we want to promote the store locations to reg values.
1055   SmallVector<AllocaInst *, 2> EHAllocas;
1056
1057   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1058   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1059   // results of those extracts are often passed to store instructions.
1060   // In unoptimized code the stored value will often be loaded and then stored
1061   // again.
1062   for (auto *U : LPad->users()) {
1063     ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1064     if (!Extract)
1065       continue;
1066
1067     for (auto *EU : Extract->users()) {
1068       if (auto *Store = dyn_cast<StoreInst>(EU)) {
1069         auto *AV = cast<AllocaInst>(Store->getPointerOperand());
1070         EHAllocas.push_back(AV);
1071       }
1072     }
1073   }
1074
1075   // We can't do this without a dominator tree.
1076   assert(DT);
1077
1078   if (!EHAllocas.empty()) {
1079     PromoteMemToReg(EHAllocas, *DT);
1080     EHAllocas.clear();
1081   }
1082
1083   // After promotion, some extracts may be trivially dead. Remove them.
1084   SmallVector<Value *, 4> Users(LPad->user_begin(), LPad->user_end());
1085   for (auto *U : Users)
1086     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(U);
1087 }
1088
1089 void WinEHPrepare::getPossibleReturnTargets(Function *ParentF,
1090                                             Function *HandlerF,
1091                                             SetVector<BasicBlock*> &Targets) {
1092   for (BasicBlock &BB : *HandlerF) {
1093     // If the handler contains landing pads, check for any
1094     // handlers that may return directly to a block in the
1095     // parent function.
1096     if (auto *LPI = BB.getLandingPadInst()) {
1097       IntrinsicInst *Recover = cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
1098       SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1099       parseEHActions(Recover, ActionList);
1100       for (const auto &Action : ActionList) {
1101         if (auto *CH = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get())) {
1102           Function *NestedF = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
1103           getPossibleReturnTargets(ParentF, NestedF, Targets);
1104         }
1105       }
1106     }
1107
1108     auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(BB.getTerminator());
1109     if (!Ret)
1110       continue;
1111
1112     // Handler functions must always return a block address.
1113     BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1114
1115     // If this is the handler for a nested landing pad, the
1116     // return address may have been remapped to a block in the
1117     // parent handler.  We're not interested in those.
1118     if (BA->getFunction() != ParentF)
1119       continue;
1120
1121     Targets.insert(BA->getBasicBlock());
1122   }
1123 }
1124
1125 void WinEHPrepare::completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
1126                                             LandingPadInst *OutlinedLPad,
1127                                             const LandingPadInst *OriginalLPad,
1128                                             FrameVarInfoMap &FrameVarInfo) {
1129   // Get the nested block and erase the unreachable instruction that was
1130   // temporarily inserted as its terminator.
1131   LLVMContext &Context = ParentFn->getContext();
1132   BasicBlock *OutlinedBB = OutlinedLPad->getParent();
1133   // If the nested landing pad was outlined before the landing pad that enclosed
1134   // it, it will already be in outlined form.  In that case, we just need to see
1135   // if the returns and the enclosing branch instruction need to be updated.
1136   IndirectBrInst *Branch =
1137       dyn_cast<IndirectBrInst>(OutlinedBB->getTerminator());
1138   if (!Branch) {
1139     // If the landing pad wasn't in outlined form, it should be a stub with
1140     // an unreachable terminator.
1141     assert(isa<UnreachableInst>(OutlinedBB->getTerminator()));
1142     OutlinedBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1143     // That should leave OutlinedLPad as the last instruction in its block.
1144     assert(&OutlinedBB->back() == OutlinedLPad);
1145   }
1146
1147   // The original landing pad will have already had its action intrinsic
1148   // built by the outlining loop.  We need to clone that into the outlined
1149   // location.  It may also be necessary to add references to the exception
1150   // variables to the outlined handler in which this landing pad is nested
1151   // and remap return instructions in the nested handlers that should return
1152   // to an address in the outlined handler.
1153   Function *OutlinedHandlerFn = OutlinedBB->getParent();
1154   BasicBlock::const_iterator II = OriginalLPad;
1155   ++II;
1156   // The instruction after the landing pad should now be a call to eh.actions.
1157   const Instruction *Recover = II;
1158   const IntrinsicInst *EHActions = cast<IntrinsicInst>(Recover);
1159
1160   // Remap the return target in the nested handler.
1161   SmallVector<BlockAddress *, 4> ActionTargets;
1162   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
1163   parseEHActions(EHActions, ActionList);
1164   for (const auto &Action : ActionList) {
1165     auto *Catch = dyn_cast<CatchHandler>(Action.get());
1166     if (!Catch)
1167       continue;
1168     // The dyn_cast to function here selects C++ catch handlers and skips
1169     // SEH catch handlers.
1170     auto *Handler = dyn_cast<Function>(Catch->getHandlerBlockOrFunc());
1171     if (!Handler)
1172       continue;
1173     // Visit all the return instructions, looking for places that return
1174     // to a location within OutlinedHandlerFn.
1175     for (BasicBlock &NestedHandlerBB : *Handler) {
1176       auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(NestedHandlerBB.getTerminator());
1177       if (!Ret)
1178         continue;
1179
1180       // Handler functions must always return a block address.
1181       BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
1182       // The original target will have been in the main parent function,
1183       // but if it is the address of a block that has been outlined, it
1184       // should be a block that was outlined into OutlinedHandlerFn.
1185       assert(BA->getFunction() == ParentFn);
1186
1187       // Ignore targets that aren't part of an outlined handler function.
1188       if (!LPadTargetBlocks.count(BA->getBasicBlock()))
1189         continue;
1190
1191       // If the return value is the address ofF a block that we
1192       // previously outlined into the parent handler function, replace
1193       // the return instruction and add the mapped target to the list
1194       // of possible return addresses.
1195       BasicBlock *MappedBB = LPadTargetBlocks[BA->getBasicBlock()];
1196       assert(MappedBB->getParent() == OutlinedHandlerFn);
1197       BlockAddress *NewBA = BlockAddress::get(OutlinedHandlerFn, MappedBB);
1198       Ret->eraseFromParent();
1199       ReturnInst::Create(Context, NewBA, &NestedHandlerBB);
1200       ActionTargets.push_back(NewBA);
1201     }
1202   }
1203   ActionList.clear();
1204
1205   if (Branch) {
1206     // If the landing pad was already in outlined form, just update its targets.
1207     for (unsigned int I = Branch->getNumDestinations(); I > 0; --I)
1208       Branch->removeDestination(I);
1209     // Add the previously collected action targets.
1210     for (auto *Target : ActionTargets)
1211       Branch->addDestination(Target->getBasicBlock());
1212   } else {
1213     // If the landing pad was previously stubbed out, fill in its outlined form.
1214     IntrinsicInst *NewEHActions = cast<IntrinsicInst>(EHActions->clone());
1215     OutlinedBB->getInstList().push_back(NewEHActions);
1216
1217     // Insert an indirect branch into the outlined landing pad BB.
1218     IndirectBrInst *IBr = IndirectBrInst::Create(NewEHActions, 0, OutlinedBB);
1219     // Add the previously collected action targets.
1220     for (auto *Target : ActionTargets)
1221       IBr->addDestination(Target->getBasicBlock());
1222   }
1223 }
1224
1225 // This function examines a block to determine whether the block ends with a
1226 // conditional branch to a catch handler based on a selector comparison.
1227 // This function is used both by the WinEHPrepare::findSelectorComparison() and
1228 // WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor().
1229 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
1230                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB) {
1231   ICmpInst::Predicate Pred;
1232   BasicBlock *TBB, *FBB;
1233   Value *LHS, *RHS;
1234
1235   if (!match(BB->getTerminator(),
1236              m_Br(m_ICmp(Pred, m_Value(LHS), m_Value(RHS)), TBB, FBB)))
1237     return false;
1238
1239   if (!match(LHS,
1240              m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))) &&
1241       !match(RHS, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))))
1242     return false;
1243
1244   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ) {
1245     CatchHandler = TBB;
1246     NextBB = FBB;
1247     return true;
1248   }
1249
1250   if (Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
1251     CatchHandler = FBB;
1252     NextBB = TBB;
1253     return true;
1254   }
1255
1256   return false;
1257 }
1258
1259 static bool isCatchBlock(BasicBlock *BB) {
1260   for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1261        II != IE; ++II) {
1262     if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1263       return true;
1264   }
1265   return false;
1266 }
1267
1268 static BasicBlock *createStubLandingPad(Function *Handler) {
1269   // FIXME: Finish this!
1270   LLVMContext &Context = Handler->getContext();
1271   BasicBlock *StubBB = BasicBlock::Create(Context, "stub");
1272   Handler->getBasicBlockList().push_back(StubBB);
1273   IRBuilder<> Builder(StubBB);
1274   LandingPadInst *LPad = Builder.CreateLandingPad(
1275       llvm::StructType::get(Type::getInt8PtrTy(Context),
1276                             Type::getInt32Ty(Context), nullptr),
1277       0);
1278   // Insert a call to llvm.eh.actions so that we don't try to outline this lpad.
1279   Function *ActionIntrin =
1280       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::eh_actions);
1281   Builder.CreateCall(ActionIntrin, {}, "recover");
1282   LPad->setCleanup(true);
1283   Builder.CreateUnreachable();
1284   return StubBB;
1285 }
1286
1287 // Cycles through the blocks in an outlined handler function looking for an
1288 // invoke instruction and inserts an invoke of llvm.donothing with an empty
1289 // landing pad if none is found.  The code that generates the .xdata tables for
1290 // the handler needs at least one landing pad to identify the parent function's
1291 // personality.
1292 void WinEHPrepare::addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler) {
1293   ReturnInst *Ret = nullptr;
1294   UnreachableInst *Unreached = nullptr;
1295   for (BasicBlock &BB : *Handler) {
1296     TerminatorInst *Terminator = BB.getTerminator();
1297     // If we find an invoke, there is nothing to be done.
1298     auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(Terminator);
1299     if (II)
1300       return;
1301     // If we've already recorded a return instruction, keep looking for invokes.
1302     if (!Ret)
1303       Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Terminator);
1304     // If we haven't recorded an unreachable instruction, try this terminator.
1305     if (!Unreached)
1306       Unreached = dyn_cast<UnreachableInst>(Terminator);
1307   }
1308
1309   // If we got this far, the handler contains no invokes.  We should have seen
1310   // at least one return or unreachable instruction.  We'll insert an invoke of
1311   // llvm.donothing ahead of that instruction.
1312   assert(Ret || Unreached);
1313   TerminatorInst *Term;
1314   if (Ret)
1315     Term = Ret;
1316   else
1317     Term = Unreached;
1318   BasicBlock *OldRetBB = Term->getParent();
1319   BasicBlock *NewRetBB = SplitBlock(OldRetBB, Term, DT);
1320   // SplitBlock adds an unconditional branch instruction at the end of the
1321   // parent block.  We want to replace that with an invoke call, so we can
1322   // erase it now.
1323   OldRetBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1324   BasicBlock *StubLandingPad = createStubLandingPad(Handler);
1325   Function *F =
1326       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::donothing);
1327   InvokeInst::Create(F, NewRetBB, StubLandingPad, None, "", OldRetBB);
1328 }
1329
1330 // FIXME: Consider sinking this into lib/Target/X86 somehow. TargetLowering
1331 // usually doesn't build LLVM IR, so that's probably the wrong place.
1332 Function *WinEHPrepare::createHandlerFunc(Type *RetTy, const Twine &Name,
1333                                           Module *M, Value *&ParentFP) {
1334   // x64 uses a two-argument prototype where the parent FP is the second
1335   // argument. x86 uses no arguments, just the incoming EBP value.
1336   LLVMContext &Context = M->getContext();
1337   FunctionType *FnType;
1338   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1339     Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1340     Type *ArgTys[2] = {Int8PtrType, Int8PtrType};
1341     FnType = FunctionType::get(RetTy, ArgTys, false);
1342   } else {
1343     FnType = FunctionType::get(RetTy, None, false);
1344   }
1345
1346   Function *Handler =
1347       Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage, Name, M);
1348   BasicBlock *Entry = BasicBlock::Create(Context, "entry");
1349   Handler->getBasicBlockList().push_front(Entry);
1350   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64) {
1351     ParentFP = &(Handler->getArgumentList().back());
1352   } else {
1353     assert(M);
1354     Function *FrameAddressFn =
1355         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::frameaddress);
1356     Value *Args[1] = {ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1)};
1357     ParentFP = CallInst::Create(FrameAddressFn, Args, "parent_fp",
1358                                 &Handler->getEntryBlock());
1359   }
1360   return Handler;
1361 }
1362
1363 bool WinEHPrepare::outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
1364                                   LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
1365                                   FrameVarInfoMap &VarInfo) {
1366   Module *M = SrcFn->getParent();
1367   LLVMContext &Context = M->getContext();
1368   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1369
1370   // Create a new function to receive the handler contents.
1371   Value *ParentFP;
1372   Function *Handler;
1373   if (Action->getType() == Catch) {
1374     Handler = createHandlerFunc(Int8PtrType, SrcFn->getName() + ".catch", M,
1375                                 ParentFP);
1376   } else {
1377     Handler = createHandlerFunc(Type::getVoidTy(Context),
1378                                 SrcFn->getName() + ".cleanup", M, ParentFP);
1379   }
1380   Handler->setPersonalityFn(SrcFn->getPersonalityFn());
1381   HandlerToParentFP[Handler] = ParentFP;
1382   Handler->addFnAttr("wineh-parent", SrcFn->getName());
1383   BasicBlock *Entry = &Handler->getEntryBlock();
1384
1385   // Generate a standard prolog to setup the frame recovery structure.
1386   IRBuilder<> Builder(Context);
1387   Builder.SetInsertPoint(Entry);
1388   Builder.SetCurrentDebugLocation(LPad->getDebugLoc());
1389
1390   std::unique_ptr<WinEHCloningDirectorBase> Director;
1391
1392   ValueToValueMapTy VMap;
1393
1394   LandingPadMap &LPadMap = LPadMaps[LPad];
1395   if (!LPadMap.isInitialized())
1396     LPadMap.mapLandingPad(LPad);
1397   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1398     Constant *Sel = CatchAction->getSelector();
1399     Director.reset(new WinEHCatchDirector(Handler, ParentFP, Sel, VarInfo,
1400                                           LPadMap, NestedLPtoOriginalLP, DT,
1401                                           EHBlocks));
1402     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1403                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1));
1404   } else {
1405     Director.reset(
1406         new WinEHCleanupDirector(Handler, ParentFP, VarInfo, LPadMap));
1407     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1408                           UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context)));
1409   }
1410
1411   SmallVector<ReturnInst *, 8> Returns;
1412   ClonedCodeInfo OutlinedFunctionInfo;
1413
1414   // If the start block contains PHI nodes, we need to map them.
1415   BasicBlock::iterator II = StartBB->begin();
1416   while (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(II)) {
1417     bool Mapped = false;
1418     // Look for PHI values that we have already mapped (such as the selector).
1419     for (Value *Val : PN->incoming_values()) {
1420       if (VMap.count(Val)) {
1421         VMap[PN] = VMap[Val];
1422         Mapped = true;
1423       }
1424     }
1425     // If we didn't find a match for this value, map it as an undef.
1426     if (!Mapped) {
1427       VMap[PN] = UndefValue::get(PN->getType());
1428     }
1429     ++II;
1430   }
1431
1432   // The landing pad value may be used by PHI nodes.  It will ultimately be
1433   // eliminated, but we need it in the map for intermediate handling.
1434   VMap[LPad] = UndefValue::get(LPad->getType());
1435
1436   // Skip over PHIs and, if applicable, landingpad instructions.
1437   II = StartBB->getFirstInsertionPt();
1438
1439   CloneAndPruneIntoFromInst(Handler, SrcFn, II, VMap,
1440                             /*ModuleLevelChanges=*/false, Returns, "",
1441                             &OutlinedFunctionInfo, Director.get());
1442
1443   // Move all the instructions in the cloned "entry" block into our entry block.
1444   // Depending on how the parent function was laid out, the block that will
1445   // correspond to the outlined entry block may not be the first block in the
1446   // list.  We can recognize it, however, as the cloned block which has no
1447   // predecessors.  Any other block wouldn't have been cloned if it didn't
1448   // have a predecessor which was also cloned.
1449   Function::iterator ClonedIt = std::next(Function::iterator(Entry));
1450   while (!pred_empty(ClonedIt))
1451     ++ClonedIt;
1452   BasicBlock *ClonedEntryBB = ClonedIt;
1453   assert(ClonedEntryBB);
1454   Entry->getInstList().splice(Entry->end(), ClonedEntryBB->getInstList());
1455   ClonedEntryBB->eraseFromParent();
1456
1457   // Make sure we can identify the handler's personality later.
1458   addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Handler);
1459
1460   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1461     WinEHCatchDirector *CatchDirector =
1462         reinterpret_cast<WinEHCatchDirector *>(Director.get());
1463     CatchAction->setExceptionVar(CatchDirector->getExceptionVar());
1464     CatchAction->setReturnTargets(CatchDirector->getReturnTargets());
1465
1466     // Look for blocks that are not part of the landing pad that we just
1467     // outlined but terminate with a call to llvm.eh.endcatch and a
1468     // branch to a block that is in the handler we just outlined.
1469     // These blocks will be part of a nested landing pad that intends to
1470     // return to an address in this handler.  This case is best handled
1471     // after both landing pads have been outlined, so for now we'll just
1472     // save the association of the blocks in LPadTargetBlocks.  The
1473     // return instructions which are created from these branches will be
1474     // replaced after all landing pads have been outlined.
1475     for (const auto MapEntry : VMap) {
1476       // VMap maps all values and blocks that were just cloned, but dead
1477       // blocks which were pruned will map to nullptr.
1478       if (!isa<BasicBlock>(MapEntry.first) || MapEntry.second == nullptr)
1479         continue;
1480       const BasicBlock *MappedBB = cast<BasicBlock>(MapEntry.first);
1481       for (auto *Pred : predecessors(const_cast<BasicBlock *>(MappedBB))) {
1482         auto *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
1483         if (!Branch || !Branch->isUnconditional() || Pred->size() <= 1)
1484           continue;
1485         BasicBlock::iterator II = const_cast<BranchInst *>(Branch);
1486         --II;
1487         if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
1488           // This would indicate that a nested landing pad wants to return
1489           // to a block that is outlined into two different handlers.
1490           assert(!LPadTargetBlocks.count(MappedBB));
1491           LPadTargetBlocks[MappedBB] = cast<BasicBlock>(MapEntry.second);
1492         }
1493       }
1494     }
1495   } // End if (CatchAction)
1496
1497   Action->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
1498
1499   return true;
1500 }
1501
1502 /// This BB must end in a selector dispatch. All we need to do is pass the
1503 /// handler block to llvm.eh.actions and list it as a possible indirectbr
1504 /// target.
1505 void WinEHPrepare::processSEHCatchHandler(CatchHandler *CatchAction,
1506                                           BasicBlock *StartBB) {
1507   BasicBlock *HandlerBB;
1508   BasicBlock *NextBB;
1509   Constant *Selector;
1510   bool Res = isSelectorDispatch(StartBB, HandlerBB, Selector, NextBB);
1511   if (Res) {
1512     // If this was EH dispatch, this must be a conditional branch to the handler
1513     // block.
1514     // FIXME: Handle instructions in the dispatch block. Currently we drop them,
1515     // leading to crashes if some optimization hoists stuff here.
1516     assert(CatchAction->getSelector() && HandlerBB &&
1517            "expected catch EH dispatch");
1518   } else {
1519     // This must be a catch-all. Split the block after the landingpad.
1520     assert(CatchAction->getSelector()->isNullValue() && "expected catch-all");
1521     HandlerBB = SplitBlock(StartBB, StartBB->getFirstInsertionPt(), DT);
1522   }
1523   IRBuilder<> Builder(HandlerBB->getFirstInsertionPt());
1524   Function *EHCodeFn = Intrinsic::getDeclaration(
1525       StartBB->getParent()->getParent(), Intrinsic::eh_exceptioncode);
1526   Value *Code = Builder.CreateCall(EHCodeFn, {}, "sehcode");
1527   Code = Builder.CreateIntToPtr(Code, SEHExceptionCodeSlot->getAllocatedType());
1528   Builder.CreateStore(Code, SEHExceptionCodeSlot);
1529   CatchAction->setHandlerBlockOrFunc(BlockAddress::get(HandlerBB));
1530   TinyPtrVector<BasicBlock *> Targets(HandlerBB);
1531   CatchAction->setReturnTargets(Targets);
1532 }
1533
1534 void LandingPadMap::mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad) {
1535   // Each instance of this class should only ever be used to map a single
1536   // landing pad.
1537   assert(OriginLPad == nullptr || OriginLPad == LPad);
1538
1539   // If the landing pad has already been mapped, there's nothing more to do.
1540   if (OriginLPad == LPad)
1541     return;
1542
1543   OriginLPad = LPad;
1544
1545   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1546   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1547   // results of those extracts will have been promoted to reg values before
1548   // this routine is called.
1549   for (auto *U : LPad->users()) {
1550     const ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1551     if (!Extract)
1552       continue;
1553     assert(Extract->getNumIndices() == 1 &&
1554            "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
1555     unsigned int Idx = *(Extract->idx_begin());
1556     assert((Idx == 0 || Idx == 1) &&
1557            "Unexpected operation: extracting an unknown landing pad element");
1558     if (Idx == 0) {
1559       ExtractedEHPtrs.push_back(Extract);
1560     } else if (Idx == 1) {
1561       ExtractedSelectors.push_back(Extract);
1562     }
1563   }
1564 }
1565
1566 bool LandingPadMap::isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const {
1567   return BB->getLandingPadInst() == OriginLPad;
1568 }
1569
1570 bool LandingPadMap::isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const {
1571   if (Inst == OriginLPad)
1572     return true;
1573   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs) {
1574     if (Inst == Extract)
1575       return true;
1576   }
1577   for (auto *Extract : ExtractedSelectors) {
1578     if (Inst == Extract)
1579       return true;
1580   }
1581   return false;
1582 }
1583
1584 void LandingPadMap::remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
1585                                   Value *SelectorValue) const {
1586   // Remap all landing pad extract instructions to the specified values.
1587   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs)
1588     VMap[Extract] = EHPtrValue;
1589   for (auto *Extract : ExtractedSelectors)
1590     VMap[Extract] = SelectorValue;
1591 }
1592
1593 static bool isFrameAddressCall(const Value *V) {
1594   return match(const_cast<Value *>(V),
1595                m_Intrinsic<Intrinsic::frameaddress>(m_SpecificInt(0)));
1596 }
1597
1598 CloningDirector::CloningAction WinEHCloningDirectorBase::handleInstruction(
1599     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1600   // If this is one of the boilerplate landing pad instructions, skip it.
1601   // The instruction will have already been remapped in VMap.
1602   if (LPadMap.isLandingPadSpecificInst(Inst))
1603     return CloningDirector::SkipInstruction;
1604
1605   // Nested landing pads that have not already been outlined will be cloned as
1606   // stubs, with just the landingpad instruction and an unreachable instruction.
1607   // When all landingpads have been outlined, we'll replace this with the
1608   // llvm.eh.actions call and indirect branch created when the landing pad was
1609   // outlined.
1610   if (auto *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(Inst)) {
1611     return handleLandingPad(VMap, LPad, NewBB);
1612   }
1613
1614   // Nested landing pads that have already been outlined will be cloned in their
1615   // outlined form, but we need to intercept the ibr instruction to filter out
1616   // targets that do not return to the handler we are outlining.
1617   if (auto *IBr = dyn_cast<IndirectBrInst>(Inst)) {
1618     return handleIndirectBr(VMap, IBr, NewBB);
1619   }
1620
1621   if (auto *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst))
1622     return handleInvoke(VMap, Invoke, NewBB);
1623
1624   if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Inst))
1625     return handleResume(VMap, Resume, NewBB);
1626
1627   if (auto *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(Inst))
1628     return handleCompare(VMap, Cmp, NewBB);
1629
1630   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1631     return handleBeginCatch(VMap, Inst, NewBB);
1632   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1633     return handleEndCatch(VMap, Inst, NewBB);
1634   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1635     return handleTypeIdFor(VMap, Inst, NewBB);
1636
1637   // When outlining llvm.frameaddress(i32 0), remap that to the second argument,
1638   // which is the FP of the parent.
1639   if (isFrameAddressCall(Inst)) {
1640     VMap[Inst] = ParentFP;
1641     return CloningDirector::SkipInstruction;
1642   }
1643
1644   // Continue with the default cloning behavior.
1645   return CloningDirector::CloneInstruction;
1646 }
1647
1648 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleLandingPad(
1649     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1650   // If the instruction after the landing pad is a call to llvm.eh.actions
1651   // the landing pad has already been outlined.  In this case, we should
1652   // clone it because it may return to a block in the handler we are
1653   // outlining now that would otherwise be unreachable.  The landing pads
1654   // are sorted before outlining begins to enable this case to work
1655   // properly.
1656   const Instruction *NextI = LPad->getNextNode();
1657   if (match(NextI, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
1658     return CloningDirector::CloneInstruction;
1659
1660   // If the landing pad hasn't been outlined yet, the landing pad we are
1661   // outlining now does not dominate it and so it cannot return to a block
1662   // in this handler.  In that case, we can just insert a stub landing
1663   // pad now and patch it up later.
1664   Instruction *NewInst = LPad->clone();
1665   if (LPad->hasName())
1666     NewInst->setName(LPad->getName());
1667   // Save this correlation for later processing.
1668   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(NewInst)] = LPad;
1669   VMap[LPad] = NewInst;
1670   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1671   InstList.push_back(NewInst);
1672   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1673   return CloningDirector::StopCloningBB;
1674 }
1675
1676 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleBeginCatch(
1677     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1678   // The argument to the call is some form of the first element of the
1679   // landingpad aggregate value, but that doesn't matter.  It isn't used
1680   // here.
1681   // The second argument is an outparameter where the exception object will be
1682   // stored. Typically the exception object is a scalar, but it can be an
1683   // aggregate when catching by value.
1684   // FIXME: Leave something behind to indicate where the exception object lives
1685   // for this handler. Should it be part of llvm.eh.actions?
1686   assert(ExceptionObjectVar == nullptr && "Multiple calls to "
1687                                           "llvm.eh.begincatch found while "
1688                                           "outlining catch handler.");
1689   ExceptionObjectVar = Inst->getOperand(1)->stripPointerCasts();
1690   if (isa<ConstantPointerNull>(ExceptionObjectVar))
1691     return CloningDirector::SkipInstruction;
1692   assert(cast<AllocaInst>(ExceptionObjectVar)->isStaticAlloca() &&
1693          "catch parameter is not static alloca");
1694   Materializer.escapeCatchObject(ExceptionObjectVar);
1695   return CloningDirector::SkipInstruction;
1696 }
1697
1698 CloningDirector::CloningAction
1699 WinEHCatchDirector::handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
1700                                    const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1701   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1702   // It might be interesting to track whether or not we are inside a catch
1703   // function, but that might make the algorithm more brittle than it needs
1704   // to be.
1705
1706   // The end catch call can occur in one of two places: either in a
1707   // landingpad block that is part of the catch handlers exception mechanism,
1708   // or at the end of the catch block.  However, a catch-all handler may call
1709   // end catch from the original landing pad.  If the call occurs in a nested
1710   // landing pad block, we must skip it and continue so that the landing pad
1711   // gets cloned.
1712   auto *ParentBB = IntrinCall->getParent();
1713   if (ParentBB->isLandingPad() && !LPadMap.isOriginLandingPadBlock(ParentBB))
1714     return CloningDirector::SkipInstruction;
1715
1716   // If an end catch occurs anywhere else we want to terminate the handler
1717   // with a return to the code that follows the endcatch call.  If the
1718   // next instruction is not an unconditional branch, we need to split the
1719   // block to provide a clear target for the return instruction.
1720   BasicBlock *ContinueBB;
1721   auto Next = std::next(BasicBlock::const_iterator(IntrinCall));
1722   const BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Next);
1723   if (!Branch || !Branch->isUnconditional()) {
1724     // We're interrupting the cloning process at this location, so the
1725     // const_cast we're doing here will not cause a problem.
1726     ContinueBB = SplitBlock(const_cast<BasicBlock *>(ParentBB),
1727                             const_cast<Instruction *>(cast<Instruction>(Next)));
1728   } else {
1729     ContinueBB = Branch->getSuccessor(0);
1730   }
1731
1732   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), BlockAddress::get(ContinueBB), NewBB);
1733   ReturnTargets.push_back(ContinueBB);
1734
1735   // We just added a terminator to the cloned block.
1736   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1737   // the branch instruction will be skipped.
1738   return CloningDirector::StopCloningBB;
1739 }
1740
1741 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleTypeIdFor(
1742     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1743   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1744   Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1745   // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1746   // on the filter function we intend to match.
1747   if (Selector == CurrentSelector)
1748     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1749   else
1750     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1751   // Tell the caller not to clone this instruction.
1752   return CloningDirector::SkipInstruction;
1753 }
1754
1755 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleIndirectBr(
1756     ValueToValueMapTy &VMap,
1757     const IndirectBrInst *IBr,
1758     BasicBlock *NewBB) {
1759   // If this indirect branch is not part of a landing pad block, just clone it.
1760   const BasicBlock *ParentBB = IBr->getParent();
1761   if (!ParentBB->isLandingPad())
1762     return CloningDirector::CloneInstruction;
1763
1764   // If it is part of a landing pad, we want to filter out target blocks
1765   // that are not part of the handler we are outlining.
1766   const LandingPadInst *LPad = ParentBB->getLandingPadInst();
1767
1768   // Save this correlation for later processing.
1769   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(VMap[LPad])] = LPad;
1770
1771   // We should only get here for landing pads that have already been outlined.
1772   assert(match(LPad->getNextNode(), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()));
1773
1774   // Copy the indirectbr, but only include targets that were previously
1775   // identified as EH blocks and are dominated by the nested landing pad.
1776   SetVector<const BasicBlock *> ReturnTargets;
1777   for (int I = 0, E = IBr->getNumDestinations(); I < E; ++I) {
1778     auto *TargetBB = IBr->getDestination(I);
1779     if (EHBlocks.count(const_cast<BasicBlock*>(TargetBB)) &&
1780         DT->dominates(ParentBB, TargetBB)) {
1781       DEBUG(dbgs() << "  Adding destination " << TargetBB->getName() << "\n");
1782       ReturnTargets.insert(TargetBB);
1783     }
1784   }
1785   IndirectBrInst *NewBranch = 
1786         IndirectBrInst::Create(const_cast<Value *>(IBr->getAddress()),
1787                                ReturnTargets.size(), NewBB);
1788   for (auto *Target : ReturnTargets)
1789     NewBranch->addDestination(const_cast<BasicBlock*>(Target));
1790
1791   // The operands and targets of the branch instruction are remapped later
1792   // because it is a terminator.  Tell the cloning code to clone the
1793   // blocks we just added to the target list.
1794   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1795 }
1796
1797 CloningDirector::CloningAction
1798 WinEHCatchDirector::handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
1799                                  const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1800   return CloningDirector::CloneInstruction;
1801 }
1802
1803 CloningDirector::CloningAction
1804 WinEHCatchDirector::handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
1805                                  const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1806   // Resume instructions shouldn't be reachable from catch handlers.
1807   // We still need to handle it, but it will be pruned.
1808   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1809   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1810   return CloningDirector::StopCloningBB;
1811 }
1812
1813 CloningDirector::CloningAction
1814 WinEHCatchDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1815                                   const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1816   const IntrinsicInst *IntrinCall = nullptr;
1817   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1818     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(0));
1819   } else if (match(Compare->getOperand(1),
1820                    m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1821     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(1));
1822   }
1823   if (IntrinCall) {
1824     Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1825     // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1826     // on the filter function we intend to match.
1827     if (Selector == CurrentSelector->stripPointerCasts()) {
1828       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1829     } else {
1830       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1831     }
1832     return CloningDirector::SkipInstruction;
1833   }
1834   return CloningDirector::CloneInstruction;
1835 }
1836
1837 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleLandingPad(
1838     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1839   // The MS runtime will terminate the process if an exception occurs in a
1840   // cleanup handler, so we shouldn't encounter landing pads in the actual
1841   // cleanup code, but they may appear in catch blocks.  Depending on where
1842   // we started cloning we may see one, but it will get dropped during dead
1843   // block pruning.
1844   Instruction *NewInst = new UnreachableInst(NewBB->getContext());
1845   VMap[LPad] = NewInst;
1846   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1847   InstList.push_back(NewInst);
1848   return CloningDirector::StopCloningBB;
1849 }
1850
1851 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleBeginCatch(
1852     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1853   // Cleanup code may flow into catch blocks or the catch block may be part
1854   // of a branch that will be optimized away.  We'll insert a return
1855   // instruction now, but it may be pruned before the cloning process is
1856   // complete.
1857   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1858   return CloningDirector::StopCloningBB;
1859 }
1860
1861 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleEndCatch(
1862     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1863   // Cleanup handlers nested within catch handlers may begin with a call to
1864   // eh.endcatch.  We can just ignore that instruction.
1865   return CloningDirector::SkipInstruction;
1866 }
1867
1868 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor(
1869     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1870   // If we encounter a selector comparison while cloning a cleanup handler,
1871   // we want to stop cloning immediately.  Anything after the dispatch
1872   // will be outlined into a different handler.
1873   BasicBlock *CatchHandler;
1874   Constant *Selector;
1875   BasicBlock *NextBB;
1876   if (isSelectorDispatch(const_cast<BasicBlock *>(Inst->getParent()),
1877                          CatchHandler, Selector, NextBB)) {
1878     ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1879     return CloningDirector::StopCloningBB;
1880   }
1881   // If eg.typeid.for is called for any other reason, it can be ignored.
1882   VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1883   return CloningDirector::SkipInstruction;
1884 }
1885
1886 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleIndirectBr(
1887     ValueToValueMapTy &VMap,
1888     const IndirectBrInst *IBr,
1889     BasicBlock *NewBB) {
1890   // No special handling is required for cleanup cloning.
1891   return CloningDirector::CloneInstruction;
1892 }
1893
1894 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleInvoke(
1895     ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1896   // All invokes in cleanup handlers can be replaced with calls.
1897   SmallVector<Value *, 16> CallArgs(Invoke->op_begin(), Invoke->op_end() - 3);
1898   // Insert a normal call instruction...
1899   CallInst *NewCall =
1900       CallInst::Create(const_cast<Value *>(Invoke->getCalledValue()), CallArgs,
1901                        Invoke->getName(), NewBB);
1902   NewCall->setCallingConv(Invoke->getCallingConv());
1903   NewCall->setAttributes(Invoke->getAttributes());
1904   NewCall->setDebugLoc(Invoke->getDebugLoc());
1905   VMap[Invoke] = NewCall;
1906
1907   // Remap the operands.
1908   llvm::RemapInstruction(NewCall, VMap, RF_None, nullptr, &Materializer);
1909
1910   // Insert an unconditional branch to the normal destination.
1911   BranchInst::Create(Invoke->getNormalDest(), NewBB);
1912
1913   // The unwind destination won't be cloned into the new function, so
1914   // we don't need to clean up its phi nodes.
1915
1916   // We just added a terminator to the cloned block.
1917   // Tell the caller to stop processing the current basic block.
1918   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1919 }
1920
1921 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleResume(
1922     ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1923   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1924
1925   // We just added a terminator to the cloned block.
1926   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1927   // the branch instruction will be skipped.
1928   return CloningDirector::StopCloningBB;
1929 }
1930
1931 CloningDirector::CloningAction
1932 WinEHCleanupDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1933                                     const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1934   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()) ||
1935       match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1936     VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1937     return CloningDirector::SkipInstruction;
1938   }
1939   return CloningDirector::CloneInstruction;
1940 }
1941
1942 WinEHFrameVariableMaterializer::WinEHFrameVariableMaterializer(
1943     Function *OutlinedFn, Value *ParentFP, FrameVarInfoMap &FrameVarInfo)
1944     : FrameVarInfo(FrameVarInfo), Builder(OutlinedFn->getContext()) {
1945   BasicBlock *EntryBB = &OutlinedFn->getEntryBlock();
1946
1947   // New allocas should be inserted in the entry block, but after the parent FP
1948   // is established if it is an instruction.
1949   Instruction *InsertPoint = EntryBB->getFirstInsertionPt();
1950   if (auto *FPInst = dyn_cast<Instruction>(ParentFP))
1951     InsertPoint = FPInst->getNextNode();
1952   Builder.SetInsertPoint(EntryBB, InsertPoint);
1953 }
1954
1955 Value *WinEHFrameVariableMaterializer::materializeValueFor(Value *V) {
1956   // If we're asked to materialize a static alloca, we temporarily create an
1957   // alloca in the outlined function and add this to the FrameVarInfo map.  When
1958   // all the outlining is complete, we'll replace these temporary allocas with
1959   // calls to llvm.framerecover.
1960   if (auto *AV = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
1961     assert(AV->isStaticAlloca() &&
1962            "cannot materialize un-demoted dynamic alloca");
1963     AllocaInst *NewAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(AV->clone());
1964     Builder.Insert(NewAlloca, AV->getName());
1965     FrameVarInfo[AV].push_back(NewAlloca);
1966     return NewAlloca;
1967   }
1968
1969   if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) {
1970     Function *Parent = isa<Instruction>(V)
1971                            ? cast<Instruction>(V)->getParent()->getParent()
1972                            : cast<Argument>(V)->getParent();
1973     errs()
1974         << "Failed to demote instruction used in exception handler of function "
1975         << GlobalValue::getRealLinkageName(Parent->getName()) << ":\n";
1976     errs() << "  " << *V << '\n';
1977     report_fatal_error("WinEHPrepare failed to demote instruction");
1978   }
1979
1980   // Don't materialize other values.
1981   return nullptr;
1982 }
1983
1984 void WinEHFrameVariableMaterializer::escapeCatchObject(Value *V) {
1985   // Catch parameter objects have to live in the parent frame. When we see a use
1986   // of a catch parameter, add a sentinel to the multimap to indicate that it's
1987   // used from another handler. This will prevent us from trying to sink the
1988   // alloca into the handler and ensure that the catch parameter is present in
1989   // the call to llvm.frameescape.
1990   FrameVarInfo[V].push_back(getCatchObjectSentinel());
1991 }
1992
1993 // This function maps the catch and cleanup handlers that are reachable from the
1994 // specified landing pad. The landing pad sequence will have this basic shape:
1995 //
1996 //  <cleanup handler>
1997 //  <selector comparison>
1998 //  <catch handler>
1999 //  <cleanup handler>
2000 //  <selector comparison>
2001 //  <catch handler>
2002 //  <cleanup handler>
2003 //  ...
2004 //
2005 // Any of the cleanup slots may be absent.  The cleanup slots may be occupied by
2006 // any arbitrary control flow, but all paths through the cleanup code must
2007 // eventually reach the next selector comparison and no path can skip to a
2008 // different selector comparisons, though some paths may terminate abnormally.
2009 // Therefore, we will use a depth first search from the start of any given
2010 // cleanup block and stop searching when we find the next selector comparison.
2011 //
2012 // If the landingpad instruction does not have a catch clause, we will assume
2013 // that any instructions other than selector comparisons and catch handlers can
2014 // be ignored.  In practice, these will only be the boilerplate instructions.
2015 //
2016 // The catch handlers may also have any control structure, but we are only
2017 // interested in the start of the catch handlers, so we don't need to actually
2018 // follow the flow of the catch handlers.  The start of the catch handlers can
2019 // be located from the compare instructions, but they can be skipped in the
2020 // flow by following the contrary branch.
2021 void WinEHPrepare::mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad,
2022                                        LandingPadActions &Actions) {
2023   unsigned int NumClauses = LPad->getNumClauses();
2024   unsigned int HandlersFound = 0;
2025   BasicBlock *BB = LPad->getParent();
2026
2027   DEBUG(dbgs() << "Mapping landing pad: " << BB->getName() << "\n");
2028
2029   if (NumClauses == 0) {
2030     findCleanupHandlers(Actions, BB, nullptr);
2031     return;
2032   }
2033
2034   VisitedBlockSet VisitedBlocks;
2035
2036   while (HandlersFound != NumClauses) {
2037     BasicBlock *NextBB = nullptr;
2038
2039     // Skip over filter clauses.
2040     if (LPad->isFilter(HandlersFound)) {
2041       ++HandlersFound;
2042       continue;
2043     }
2044
2045     // See if the clause we're looking for is a catch-all.
2046     // If so, the catch begins immediately.
2047     Constant *ExpectedSelector =
2048         LPad->getClause(HandlersFound)->stripPointerCasts();
2049     if (isa<ConstantPointerNull>(ExpectedSelector)) {
2050       // The catch all must occur last.
2051       assert(HandlersFound == NumClauses - 1);
2052
2053       // There can be additional selector dispatches in the call chain that we
2054       // need to ignore.
2055       BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2056       Constant *Selector;
2057       while (BB && isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2058         DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2059                      << CatchBlock->getName() << "\n");
2060         BB = NextBB;
2061       }
2062
2063       // Add the catch handler to the action list.
2064       CatchHandler *Action = nullptr;
2065       if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2066         // If the CatchHandlerMap already has an entry for this BB, re-use it.
2067         Action = CatchHandlerMap[BB];
2068         assert(Action->getSelector() == ExpectedSelector);
2069       } else {
2070         // We don't expect a selector dispatch, but there may be a call to
2071         // llvm.eh.begincatch, which separates catch handling code from
2072         // cleanup code in the same control flow.  This call looks for the
2073         // begincatch intrinsic.
2074         Action = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2075         if (Action) {
2076           // For C++ EH, check if there is any interesting cleanup code before
2077           // we begin the catch. This is important because cleanups cannot
2078           // rethrow exceptions but code called from catches can. For SEH, it
2079           // isn't important if some finally code before a catch-all is executed
2080           // out of line or after recovering from the exception.
2081           if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
2082             findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2083         } else {
2084           // If an action was not found, it means that the control flows
2085           // directly into the catch-all handler and there is no cleanup code.
2086           // That's an expected situation and we must create a catch action.
2087           // Since this is a catch-all handler, the selector won't actually
2088           // appear in the code anywhere.  ExpectedSelector here is the constant
2089           // null ptr that we got from the landing pad instruction.
2090           Action = new CatchHandler(BB, ExpectedSelector, nullptr);
2091           CatchHandlerMap[BB] = Action;
2092         }
2093       }
2094       Actions.insertCatchHandler(Action);
2095       DEBUG(dbgs() << "  Catch all handler at block " << BB->getName() << "\n");
2096       ++HandlersFound;
2097
2098       // Once we reach a catch-all, don't expect to hit a resume instruction.
2099       BB = nullptr;
2100       break;
2101     }
2102
2103     CatchHandler *CatchAction = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
2104     assert(CatchAction);
2105
2106     // See if there is any interesting code executed before the dispatch.
2107     findCleanupHandlers(Actions, BB, CatchAction->getStartBlock());
2108
2109     // When the source program contains multiple nested try blocks the catch
2110     // handlers can get strung together in such a way that we can encounter
2111     // a dispatch for a selector that we've already had a handler for.
2112     if (CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts() == ExpectedSelector) {
2113       ++HandlersFound;
2114
2115       // Add the catch handler to the action list.
2116       DEBUG(dbgs() << "  Found catch dispatch in block "
2117                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2118       Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2119     } else {
2120       // Under some circumstances optimized IR will flow unconditionally into a
2121       // handler block without checking the selector.  This can only happen if
2122       // the landing pad has a catch-all handler and the handler for the
2123       // preceeding catch clause is identical to the catch-call handler
2124       // (typically an empty catch).  In this case, the handler must be shared
2125       // by all remaining clauses.
2126       if (isa<ConstantPointerNull>(
2127               CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts())) {
2128         DEBUG(dbgs() << "  Applying early catch-all handler in block "
2129                      << CatchAction->getStartBlock()->getName()
2130                      << "  to all remaining clauses.\n");
2131         Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
2132         return;
2133       }
2134
2135       DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
2136                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
2137     }
2138
2139     // Move on to the block after the catch handler.
2140     BB = NextBB;
2141   }
2142
2143   // If we didn't wind up in a catch-all, see if there is any interesting code
2144   // executed before the resume.
2145   findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
2146
2147   // It's possible that some optimization moved code into a landingpad that
2148   // wasn't
2149   // previously being used for cleanup.  If that happens, we need to execute
2150   // that
2151   // extra code from a cleanup handler.
2152   if (Actions.includesCleanup() && !LPad->isCleanup())
2153     LPad->setCleanup(true);
2154 }
2155
2156 // This function searches starting with the input block for the next
2157 // block that terminates with a branch whose condition is based on a selector
2158 // comparison.  This may be the input block.  See the mapLandingPadBlocks
2159 // comments for a discussion of control flow assumptions.
2160 //
2161 CatchHandler *WinEHPrepare::findCatchHandler(BasicBlock *BB,
2162                                              BasicBlock *&NextBB,
2163                                              VisitedBlockSet &VisitedBlocks) {
2164   // See if we've already found a catch handler use it.
2165   // Call count() first to avoid creating a null entry for blocks
2166   // we haven't seen before.
2167   if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
2168     CatchHandler *Action = cast<CatchHandler>(CatchHandlerMap[BB]);
2169     NextBB = Action->getNextBB();
2170     return Action;
2171   }
2172
2173   // VisitedBlocks applies only to the current search.  We still
2174   // need to consider blocks that we've visited while mapping other
2175   // landing pads.
2176   VisitedBlocks.insert(BB);
2177
2178   BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
2179   Constant *Selector = nullptr;
2180
2181   // If this is the first time we've visited this block from any landing pad
2182   // look to see if it is a selector dispatch block.
2183   if (!CatchHandlerMap.count(BB)) {
2184     if (isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
2185       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, Selector, NextBB);
2186       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2187       return Action;
2188     }
2189     // If we encounter a block containing an llvm.eh.begincatch before we
2190     // find a selector dispatch block, the handler is assumed to be
2191     // reached unconditionally.  This happens for catch-all blocks, but
2192     // it can also happen for other catch handlers that have been combined
2193     // with the catch-all handler during optimization.
2194     if (isCatchBlock(BB)) {
2195       PointerType *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(BB->getContext());
2196       Constant *NullSelector = ConstantPointerNull::get(Int8PtrTy);
2197       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, NullSelector, nullptr);
2198       CatchHandlerMap[BB] = Action;
2199       return Action;
2200     }
2201   }
2202
2203   // Visit each successor, looking for the dispatch.
2204   // FIXME: We expect to find the dispatch quickly, so this will probably
2205   //        work better as a breadth first search.
2206   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2207     if (VisitedBlocks.count(Succ))
2208       continue;
2209
2210     CatchHandler *Action = findCatchHandler(Succ, NextBB, VisitedBlocks);
2211     if (Action)
2212       return Action;
2213   }
2214   return nullptr;
2215 }
2216
2217 // These are helper functions to combine repeated code from findCleanupHandlers.
2218 static void createCleanupHandler(LandingPadActions &Actions,
2219                                  CleanupHandlerMapTy &CleanupHandlerMap,
2220                                  BasicBlock *BB) {
2221   CleanupHandler *Action = new CleanupHandler(BB);
2222   CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2223   Actions.insertCleanupHandler(Action);
2224   DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2225                << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2226 }
2227
2228 static CallSite matchOutlinedFinallyCall(BasicBlock *BB,
2229                                          Instruction *MaybeCall) {
2230   // Look for finally blocks that Clang has already outlined for us.
2231   //   %fp = call i8* @llvm.frameaddress(i32 0)
2232   //   call void @"fin$parent"(iN 1, i8* %fp)
2233   if (isFrameAddressCall(MaybeCall) && MaybeCall != BB->getTerminator())
2234     MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2235   CallSite FinallyCall(MaybeCall);
2236   if (!FinallyCall || FinallyCall.arg_size() != 2)
2237     return CallSite();
2238   if (!match(FinallyCall.getArgument(0), m_SpecificInt(1)))
2239     return CallSite();
2240   if (!isFrameAddressCall(FinallyCall.getArgument(1)))
2241     return CallSite();
2242   return FinallyCall;
2243 }
2244
2245 static BasicBlock *followSingleUnconditionalBranches(BasicBlock *BB) {
2246   // Skip single ubr blocks.
2247   while (BB->getFirstNonPHIOrDbg() == BB->getTerminator()) {
2248     auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
2249     if (Br && Br->isUnconditional())
2250       BB = Br->getSuccessor(0);
2251     else
2252       return BB;
2253   }
2254   return BB;
2255 }
2256
2257 // This function searches starting with the input block for the next block that
2258 // contains code that is not part of a catch handler and would not be eliminated
2259 // during handler outlining.
2260 //
2261 void WinEHPrepare::findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions,
2262                                        BasicBlock *StartBB, BasicBlock *EndBB) {
2263   // Here we will skip over the following:
2264   //
2265   // landing pad prolog:
2266   //
2267   // Unconditional branches
2268   //
2269   // Selector dispatch
2270   //
2271   // Resume pattern
2272   //
2273   // Anything else marks the start of an interesting block
2274
2275   BasicBlock *BB = StartBB;
2276   // Anything other than an unconditional branch will kick us out of this loop
2277   // one way or another.
2278   while (BB) {
2279     BB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2280     // If we've already scanned this block, don't scan it again.  If it is
2281     // a cleanup block, there will be an action in the CleanupHandlerMap.
2282     // If we've scanned it and it is not a cleanup block, there will be a
2283     // nullptr in the CleanupHandlerMap.  If we have not scanned it, there will
2284     // be no entry in the CleanupHandlerMap.  We must call count() first to
2285     // avoid creating a null entry for blocks we haven't scanned.
2286     if (CleanupHandlerMap.count(BB)) {
2287       if (auto *Action = CleanupHandlerMap[BB]) {
2288         Actions.insertCleanupHandler(Action);
2289         DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
2290                      << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2291         // FIXME: This cleanup might chain into another, and we need to discover
2292         // that.
2293         return;
2294       } else {
2295         // Here we handle the case where the cleanup handler map contains a
2296         // value for this block but the value is a nullptr.  This means that
2297         // we have previously analyzed the block and determined that it did
2298         // not contain any cleanup code.  Based on the earlier analysis, we
2299         // know the block must end in either an unconditional branch, a
2300         // resume or a conditional branch that is predicated on a comparison
2301         // with a selector.  Either the resume or the selector dispatch
2302         // would terminate the search for cleanup code, so the unconditional
2303         // branch is the only case for which we might need to continue
2304         // searching.
2305         BasicBlock *SuccBB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
2306         if (SuccBB == BB || SuccBB == EndBB)
2307           return;
2308         BB = SuccBB;
2309         continue;
2310       }
2311     }
2312
2313     // Create an entry in the cleanup handler map for this block.  Initially
2314     // we create an entry that says this isn't a cleanup block.  If we find
2315     // cleanup code, the caller will replace this entry.
2316     CleanupHandlerMap[BB] = nullptr;
2317
2318     TerminatorInst *Terminator = BB->getTerminator();
2319
2320     // Landing pad blocks have extra instructions we need to accept.
2321     LandingPadMap *LPadMap = nullptr;
2322     if (BB->isLandingPad()) {
2323       LandingPadInst *LPad = BB->getLandingPadInst();
2324       LPadMap = &LPadMaps[LPad];
2325       if (!LPadMap->isInitialized())
2326         LPadMap->mapLandingPad(LPad);
2327     }
2328
2329     // Look for the bare resume pattern:
2330     //   %lpad.val1 = insertvalue { i8*, i32 } undef, i8* %exn, 0
2331     //   %lpad.val2 = insertvalue { i8*, i32 } %lpad.val1, i32 %sel, 1
2332     //   resume { i8*, i32 } %lpad.val2
2333     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Terminator)) {
2334       InsertValueInst *Insert1 = nullptr;
2335       InsertValueInst *Insert2 = nullptr;
2336       Value *ResumeVal = Resume->getOperand(0);
2337       // If the resume value isn't a phi or landingpad value, it should be a
2338       // series of insertions. Identify them so we can avoid them when scanning
2339       // for cleanups.
2340       if (!isa<PHINode>(ResumeVal) && !isa<LandingPadInst>(ResumeVal)) {
2341         Insert2 = dyn_cast<InsertValueInst>(ResumeVal);
2342         if (!Insert2)
2343           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2344         Insert1 = dyn_cast<InsertValueInst>(Insert2->getAggregateOperand());
2345         if (!Insert1)
2346           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2347       }
2348       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2349            II != IE; ++II) {
2350         Instruction *Inst = II;
2351         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2352           continue;
2353         if (Inst == Insert1 || Inst == Insert2 || Inst == Resume)
2354           continue;
2355         if (!Inst->hasOneUse() ||
2356             (Inst->user_back() != Insert1 && Inst->user_back() != Insert2)) {
2357           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2358         }
2359       }
2360       return;
2361     }
2362
2363     BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Terminator);
2364     if (Branch && Branch->isConditional()) {
2365       // Look for the selector dispatch.
2366       //   %2 = call i32 @llvm.eh.typeid.for(i8* bitcast (i8** @_ZTIf to i8*))
2367       //   %matches = icmp eq i32 %sel, %2
2368       //   br i1 %matches, label %catch14, label %eh.resume
2369       CmpInst *Compare = dyn_cast<CmpInst>(Branch->getCondition());
2370       if (!Compare || !Compare->isEquality())
2371         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2372       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2373            II != IE; ++II) {
2374         Instruction *Inst = II;
2375         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2376           continue;
2377         if (Inst == Compare || Inst == Branch)
2378           continue;
2379         if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
2380           continue;
2381         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2382       }
2383       // The selector dispatch block should always terminate our search.
2384       assert(BB == EndBB);
2385       return;
2386     }
2387
2388     if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
2389       // If this is a landingpad block, split the block at the first non-landing
2390       // pad instruction.
2391       Instruction *MaybeCall = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
2392       if (LPadMap) {
2393         while (MaybeCall != BB->getTerminator() &&
2394                LPadMap->isLandingPadSpecificInst(MaybeCall))
2395           MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
2396       }
2397
2398       // Look for outlined finally calls.
2399       if (CallSite FinallyCall = matchOutlinedFinallyCall(BB, MaybeCall)) {
2400         Function *Fin = FinallyCall.getCalledFunction();
2401         assert(Fin && "outlined finally call should be direct");
2402         auto *Action = new CleanupHandler(BB);
2403         Action->setHandlerBlockOrFunc(Fin);
2404         Actions.insertCleanupHandler(Action);
2405         CleanupHandlerMap[BB] = Action;
2406         DEBUG(dbgs() << "  Found frontend-outlined finally call to "
2407                      << Fin->getName() << " in block "
2408                      << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
2409
2410         // Split the block if there were more interesting instructions and look
2411         // for finally calls in the normal successor block.
2412         BasicBlock *SuccBB = BB;
2413         if (FinallyCall.getInstruction() != BB->getTerminator() &&
2414             FinallyCall.getInstruction()->getNextNode() !=
2415                 BB->getTerminator()) {
2416           SuccBB =
2417               SplitBlock(BB, FinallyCall.getInstruction()->getNextNode(), DT);
2418         } else {
2419           if (FinallyCall.isInvoke()) {
2420             SuccBB =
2421                 cast<InvokeInst>(FinallyCall.getInstruction())->getNormalDest();
2422           } else {
2423             SuccBB = BB->getUniqueSuccessor();
2424             assert(SuccBB &&
2425                    "splitOutlinedFinallyCalls didn't insert a branch");
2426           }
2427         }
2428         BB = SuccBB;
2429         if (BB == EndBB)
2430           return;
2431         continue;
2432       }
2433     }
2434
2435     // Anything else is either a catch block or interesting cleanup code.
2436     for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2437          II != IE; ++II) {
2438       Instruction *Inst = II;
2439       if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2440         continue;
2441       // Unconditional branches fall through to this loop.
2442       if (Inst == Branch)
2443         continue;
2444       // If this is a catch block, there is no cleanup code to be found.
2445       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
2446         return;
2447       // If this a nested landing pad, it may contain an endcatch call.
2448       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
2449         return;
2450       // Anything else makes this interesting cleanup code.
2451       return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2452     }
2453
2454     // Only unconditional branches in empty blocks should get this far.
2455     assert(Branch && Branch->isUnconditional());
2456     if (BB == EndBB)
2457       return;
2458     BB = Branch->getSuccessor(0);
2459   }
2460 }
2461
2462 // This is a public function, declared in WinEHFuncInfo.h and is also
2463 // referenced by WinEHNumbering in FunctionLoweringInfo.cpp.
2464 void llvm::parseEHActions(
2465     const IntrinsicInst *II,
2466     SmallVectorImpl<std::unique_ptr<ActionHandler>> &Actions) {
2467   assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::eh_actions &&
2468          "attempted to parse non eh.actions intrinsic");
2469   for (unsigned I = 0, E = II->getNumArgOperands(); I != E;) {
2470     uint64_t ActionKind =
2471         cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I))->getZExtValue();
2472     if (ActionKind == /*catch=*/1) {
2473       auto *Selector = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2474       ConstantInt *EHObjIndex = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I + 2));
2475       int64_t EHObjIndexVal = EHObjIndex->getSExtValue();
2476       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 3));
2477       I += 4;
2478       auto CH = make_unique<CatchHandler>(/*BB=*/nullptr, Selector,
2479                                           /*NextBB=*/nullptr);
2480       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2481       CH->setExceptionVarIndex(EHObjIndexVal);
2482       Actions.push_back(std::move(CH));
2483     } else if (ActionKind == 0) {
2484       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2485       I += 2;
2486       auto CH = make_unique<CleanupHandler>(/*BB=*/nullptr);
2487       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2488       Actions.push_back(std::move(CH));
2489     } else {
2490       llvm_unreachable("Expected either a catch or cleanup handler!");
2491     }
2492   }
2493   std::reverse(Actions.begin(), Actions.end());
2494 }
2495
2496 namespace {
2497 struct WinEHNumbering {
2498   WinEHNumbering(WinEHFuncInfo &FuncInfo) : FuncInfo(FuncInfo),
2499       CurrentBaseState(-1), NextState(0) {}
2500
2501   WinEHFuncInfo &FuncInfo;
2502   int CurrentBaseState;
2503   int NextState;
2504
2505   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> HandlerStack;
2506   SmallPtrSet<const Function *, 4> VisitedHandlers;
2507
2508   int currentEHNumber() const {
2509     return HandlerStack.empty() ? CurrentBaseState : HandlerStack.back()->getEHState();
2510   }
2511
2512   void createUnwindMapEntry(int ToState, ActionHandler *AH);
2513   void createTryBlockMapEntry(int TryLow, int TryHigh,
2514                               ArrayRef<CatchHandler *> Handlers);
2515   void processCallSite(MutableArrayRef<std::unique_ptr<ActionHandler>> Actions,
2516                        ImmutableCallSite CS);
2517   void popUnmatchedActions(int FirstMismatch);
2518   void calculateStateNumbers(const Function &F);
2519   void findActionRootLPads(const Function &F);
2520 };
2521 }
2522
2523 void WinEHNumbering::createUnwindMapEntry(int ToState, ActionHandler *AH) {
2524   WinEHUnwindMapEntry UME;
2525   UME.ToState = ToState;
2526   if (auto *CH = dyn_cast_or_null<CleanupHandler>(AH))
2527     UME.Cleanup = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
2528   else
2529     UME.Cleanup = nullptr;
2530   FuncInfo.UnwindMap.push_back(UME);
2531 }
2532
2533 void WinEHNumbering::createTryBlockMapEntry(int TryLow, int TryHigh,
2534                                             ArrayRef<CatchHandler *> Handlers) {
2535   // See if we already have an entry for this set of handlers.
2536   // This is using iterators rather than a range-based for loop because
2537   // if we find the entry we're looking for we'll need the iterator to erase it.
2538   int NumHandlers = Handlers.size();
2539   auto I = FuncInfo.TryBlockMap.begin();
2540   auto E = FuncInfo.TryBlockMap.end();
2541   for ( ; I != E; ++I) {
2542     auto &Entry = *I;
2543     if (Entry.HandlerArray.size() != (size_t)NumHandlers)
2544       continue;
2545     int N;
2546     for (N = 0; N < NumHandlers; ++N) {
2547       if (Entry.HandlerArray[N].Handler != Handlers[N]->getHandlerBlockOrFunc())
2548         break; // breaks out of inner loop
2549     }
2550     // If all the handlers match, this is what we were looking for.
2551     if (N == NumHandlers) {
2552       break;
2553     }
2554   }
2555
2556   // If we found an existing entry for this set of handlers, extend the range
2557   // but move the entry to the end of the map vector.  The order of entries
2558   // in the map is critical to the way that the runtime finds handlers.
2559   // FIXME: Depending on what has happened with block ordering, this may
2560   //        incorrectly combine entries that should remain separate.
2561   if (I != E) {
2562     // Copy the existing entry.
2563     WinEHTryBlockMapEntry Entry = *I;
2564     Entry.TryLow = std::min(TryLow, Entry.TryLow);
2565     Entry.TryHigh = std::max(TryHigh, Entry.TryHigh);
2566     assert(Entry.TryLow <= Entry.TryHigh);
2567     // Erase the old entry and add this one to the back.
2568     FuncInfo.TryBlockMap.erase(I);
2569     FuncInfo.TryBlockMap.push_back(Entry);
2570     return;
2571   }
2572
2573   // If we didn't find an entry, create a new one.
2574   WinEHTryBlockMapEntry TBME;
2575   TBME.TryLow = TryLow;
2576   TBME.TryHigh = TryHigh;
2577   assert(TBME.TryLow <= TBME.TryHigh);
2578   for (CatchHandler *CH : Handlers) {
2579     WinEHHandlerType HT;
2580     if (CH->getSelector()->isNullValue()) {
2581       HT.Adjectives = 0x40;
2582       HT.TypeDescriptor = nullptr;
2583     } else {
2584       auto *GV = cast<GlobalVariable>(CH->getSelector()->stripPointerCasts());
2585       // Selectors are always pointers to GlobalVariables with 'struct' type.
2586       // The struct has two fields, adjectives and a type descriptor.
2587       auto *CS = cast<ConstantStruct>(GV->getInitializer());
2588       HT.Adjectives =
2589           cast<ConstantInt>(CS->getAggregateElement(0U))->getZExtValue();
2590       HT.TypeDescriptor =
2591           cast<GlobalVariable>(CS->getAggregateElement(1)->stripPointerCasts());
2592     }
2593     HT.Handler = cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc());
2594     HT.CatchObjRecoverIdx = CH->getExceptionVarIndex();
2595     TBME.HandlerArray.push_back(HT);
2596   }
2597   FuncInfo.TryBlockMap.push_back(TBME);
2598 }
2599
2600 static void print_name(const Value *V) {
2601 #ifndef NDEBUG
2602   if (!V) {
2603     DEBUG(dbgs() << "null");
2604     return;
2605   }
2606
2607   if (const auto *F = dyn_cast<Function>(V))
2608     DEBUG(dbgs() << F->getName());
2609   else
2610     DEBUG(V->dump());
2611 #endif
2612 }
2613
2614 void WinEHNumbering::processCallSite(
2615     MutableArrayRef<std::unique_ptr<ActionHandler>> Actions,
2616     ImmutableCallSite CS) {
2617   DEBUG(dbgs() << "processCallSite (EH state = " << currentEHNumber()
2618                << ") for: ");
2619   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2620   DEBUG(dbgs() << '\n');
2621
2622   DEBUG(dbgs() << "HandlerStack: \n");
2623   for (int I = 0, E = HandlerStack.size(); I < E; ++I) {
2624     DEBUG(dbgs() << "  ");
2625     print_name(HandlerStack[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2626     DEBUG(dbgs() << '\n');
2627   }
2628   DEBUG(dbgs() << "Actions: \n");
2629   for (int I = 0, E = Actions.size(); I < E; ++I) {
2630     DEBUG(dbgs() << "  ");
2631     print_name(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2632     DEBUG(dbgs() << '\n');
2633   }
2634   int FirstMismatch = 0;
2635   for (int E = std::min(HandlerStack.size(), Actions.size()); FirstMismatch < E;
2636        ++FirstMismatch) {
2637     if (HandlerStack[FirstMismatch]->getHandlerBlockOrFunc() !=
2638         Actions[FirstMismatch]->getHandlerBlockOrFunc())
2639       break;
2640   }
2641
2642   // Remove unmatched actions from the stack and process their EH states.
2643   popUnmatchedActions(FirstMismatch);
2644
2645   DEBUG(dbgs() << "Pushing actions for CallSite: ");
2646   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2647   DEBUG(dbgs() << '\n');
2648
2649   bool LastActionWasCatch = false;
2650   const LandingPadInst *LastRootLPad = nullptr;
2651   for (size_t I = FirstMismatch; I != Actions.size(); ++I) {
2652     // We can reuse eh states when pushing two catches for the same invoke.
2653     bool CurrActionIsCatch = isa<CatchHandler>(Actions[I].get());
2654     auto *Handler = cast<Function>(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2655     // Various conditions can lead to a handler being popped from the
2656     // stack and re-pushed later.  That shouldn't create a new state.
2657     // FIXME: Can code optimization lead to re-used handlers?
2658     if (FuncInfo.HandlerEnclosedState.count(Handler)) {
2659       // If we already assigned the state enclosed by this handler re-use it.
2660       Actions[I]->setEHState(FuncInfo.HandlerEnclosedState[Handler]);
2661       continue;
2662     }
2663     const LandingPadInst* RootLPad = FuncInfo.RootLPad[Handler];
2664     if (CurrActionIsCatch && LastActionWasCatch && RootLPad == LastRootLPad) {
2665       DEBUG(dbgs() << "setEHState for handler to " << currentEHNumber() << "\n");
2666       Actions[I]->setEHState(currentEHNumber());
2667     } else {
2668       DEBUG(dbgs() << "createUnwindMapEntry(" << currentEHNumber() << ", ");
2669       print_name(Actions[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2670       DEBUG(dbgs() << ") with EH state " << NextState << "\n");
2671       createUnwindMapEntry(currentEHNumber(), Actions[I].get());
2672       DEBUG(dbgs() << "setEHState for handler to " << NextState << "\n");
2673       Actions[I]->setEHState(NextState);
2674       NextState++;
2675     }
2676     HandlerStack.push_back(std::move(Actions[I]));
2677     LastActionWasCatch = CurrActionIsCatch;
2678     LastRootLPad = RootLPad;
2679   }
2680
2681   // This is used to defer numbering states for a handler until after the
2682   // last time it appears in an invoke action list.
2683   if (CS.isInvoke()) {
2684     for (int I = 0, E = HandlerStack.size(); I < E; ++I) {
2685       auto *Handler = cast<Function>(HandlerStack[I]->getHandlerBlockOrFunc());
2686       if (FuncInfo.LastInvoke[Handler] != cast<InvokeInst>(CS.getInstruction()))
2687         continue;
2688       FuncInfo.LastInvokeVisited[Handler] = true;
2689       DEBUG(dbgs() << "Last invoke of ");
2690       print_name(Handler);
2691       DEBUG(dbgs() << " has been visited.\n");
2692     }
2693   }
2694
2695   DEBUG(dbgs() << "In EHState " << currentEHNumber() << " for CallSite: ");
2696   print_name(CS ? CS.getCalledValue() : nullptr);
2697   DEBUG(dbgs() << '\n');
2698 }
2699
2700 void WinEHNumbering::popUnmatchedActions(int FirstMismatch) {
2701   // Don't recurse while we are looping over the handler stack.  Instead, defer
2702   // the numbering of the catch handlers until we are done popping.
2703   SmallVector<CatchHandler *, 4> PoppedCatches;
2704   for (int I = HandlerStack.size() - 1; I >= FirstMismatch; --I) {
2705     std::unique_ptr<ActionHandler> Handler = HandlerStack.pop_back_val();
2706     if (isa<CatchHandler>(Handler.get()))
2707       PoppedCatches.push_back(cast<CatchHandler>(Handler.release()));
2708   }
2709
2710   int TryHigh = NextState - 1;
2711   int LastTryLowIdx = 0;
2712   for (int I = 0, E = PoppedCatches.size(); I != E; ++I) {
2713     CatchHandler *CH = PoppedCatches[I];
2714     DEBUG(dbgs() << "Popped handler with state " << CH->getEHState() << "\n");
2715     if (I + 1 == E || CH->getEHState() != PoppedCatches[I + 1]->getEHState()) {
2716       int TryLow = CH->getEHState();
2717       auto Handlers =
2718           makeArrayRef(&PoppedCatches[LastTryLowIdx], I - LastTryLowIdx + 1);
2719       DEBUG(dbgs() << "createTryBlockMapEntry(" << TryLow << ", " << TryHigh);
2720       for (size_t J = 0; J < Handlers.size(); ++J) {
2721         DEBUG(dbgs() << ", ");
2722         print_name(Handlers[J]->getHandlerBlockOrFunc());
2723       }
2724       DEBUG(dbgs() << ")\n");
2725       createTryBlockMapEntry(TryLow, TryHigh, Handlers);
2726       LastTryLowIdx = I + 1;
2727     }
2728   }
2729
2730   for (CatchHandler *CH : PoppedCatches) {
2731     if (auto *F = dyn_cast<Function>(CH->getHandlerBlockOrFunc())) {
2732       if (FuncInfo.LastInvokeVisited[F]) {
2733         DEBUG(dbgs() << "Assigning base state " << NextState << " to ");
2734         print_name(F);
2735         DEBUG(dbgs() << '\n');
2736         FuncInfo.HandlerBaseState[F] = NextState;
2737         DEBUG(dbgs() << "createUnwindMapEntry(" << currentEHNumber()
2738                      << ", null)\n");
2739         createUnwindMapEntry(currentEHNumber(), nullptr);
2740         ++NextState;
2741         calculateStateNumbers(*F);
2742       }
2743       else {
2744         DEBUG(dbgs() << "Deferring handling of ");
2745         print_name(F);
2746         DEBUG(dbgs() << " until last invoke visited.\n");
2747       }
2748     }
2749     delete CH;
2750   }
2751 }
2752
2753 void WinEHNumbering::calculateStateNumbers(const Function &F) {
2754   auto I = VisitedHandlers.insert(&F);
2755   if (!I.second)
2756     return; // We've already visited this handler, don't renumber it.
2757
2758   int OldBaseState = CurrentBaseState;
2759   if (FuncInfo.HandlerBaseState.count(&F)) {
2760     CurrentBaseState = FuncInfo.HandlerBaseState[&F];
2761   }
2762
2763   size_t SavedHandlerStackSize = HandlerStack.size();
2764
2765   DEBUG(dbgs() << "Calculating state numbers for: " << F.getName() << '\n');
2766   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
2767   for (const BasicBlock &BB : F) {
2768     for (const Instruction &I : BB) {
2769       const auto *CI = dyn_cast<CallInst>(&I);
2770       if (!CI || CI->doesNotThrow())
2771         continue;
2772       processCallSite(None, CI);
2773     }
2774     const auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB.getTerminator());
2775     if (!II)
2776       continue;
2777     const LandingPadInst *LPI = II->getLandingPadInst();
2778     auto *ActionsCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
2779     if (!ActionsCall)
2780       continue;
2781     parseEHActions(ActionsCall, ActionList);
2782     if (ActionList.empty())
2783       continue;
2784     processCallSite(ActionList, II);
2785     ActionList.clear();
2786     FuncInfo.LandingPadStateMap[LPI] = currentEHNumber();
2787     DEBUG(dbgs() << "Assigning state " << currentEHNumber()
2788                   << " to landing pad at " << LPI->getParent()->getName()
2789                   << '\n');
2790   }
2791
2792   // Pop any actions that were pushed on the stack for this function.
2793   popUnmatchedActions(SavedHandlerStackSize);
2794
2795   DEBUG(dbgs() << "Assigning max state " << NextState - 1
2796                << " to " << F.getName() << '\n');
2797   FuncInfo.CatchHandlerMaxState[&F] = NextState - 1;
2798
2799   CurrentBaseState = OldBaseState;
2800 }
2801
2802 // This function follows the same basic traversal as calculateStateNumbers
2803 // but it is necessary to identify the root landing pad associated
2804 // with each action before we start assigning state numbers.
2805 void WinEHNumbering::findActionRootLPads(const Function &F) {
2806   auto I = VisitedHandlers.insert(&F);
2807   if (!I.second)
2808     return; // We've already visited this handler, don't revisit it.
2809
2810   SmallVector<std::unique_ptr<ActionHandler>, 4> ActionList;
2811   for (const BasicBlock &BB : F) {
2812     const auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB.getTerminator());
2813     if (!II)
2814       continue;
2815     const LandingPadInst *LPI = II->getLandingPadInst();
2816     auto *ActionsCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(LPI->getNextNode());
2817     if (!ActionsCall)
2818       continue;
2819
2820     assert(ActionsCall->getIntrinsicID() == Intrinsic::eh_actions);
2821     parseEHActions(ActionsCall, ActionList);
2822     if (ActionList.empty())
2823       continue;
2824     for (int I = 0, E = ActionList.size(); I < E; ++I) {
2825       if (auto *Handler
2826               = dyn_cast<Function>(ActionList[I]->getHandlerBlockOrFunc())) {
2827         FuncInfo.LastInvoke[Handler] = II;
2828         // Don't replace the root landing pad if we previously saw this
2829         // handler in a different function.
2830         if (FuncInfo.RootLPad.count(Handler) &&
2831             FuncInfo.RootLPad[Handler]->getParent()->getParent() != &F)
2832           continue;
2833         DEBUG(dbgs() << "Setting root lpad for ");
2834         print_name(Handler);
2835         DEBUG(dbgs() << " to " << LPI->getParent()->getName() << '\n');
2836         FuncInfo.RootLPad[Handler] = LPI;
2837       }
2838     }
2839     // Walk the actions again and look for nested handlers.  This has to
2840     // happen after all of the actions have been processed in the current
2841     // function.
2842     for (int I = 0, E = ActionList.size(); I < E; ++I)
2843       if (auto *Handler
2844               = dyn_cast<Function>(ActionList[I]->getHandlerBlockOrFunc()))
2845         findActionRootLPads(*Handler);
2846     ActionList.clear();
2847   }
2848 }
2849
2850 void llvm::calculateWinCXXEHStateNumbers(const Function *ParentFn,
2851                                          WinEHFuncInfo &FuncInfo) {
2852   // Return if it's already been done.
2853   if (!FuncInfo.LandingPadStateMap.empty())
2854     return;
2855
2856   WinEHNumbering Num(FuncInfo);
2857   Num.findActionRootLPads(*ParentFn);
2858   // The VisitedHandlers list is used by both findActionRootLPads and
2859   // calculateStateNumbers, but both functions need to visit all handlers.
2860   Num.VisitedHandlers.clear();
2861   Num.calculateStateNumbers(*ParentFn);
2862   // Pop everything on the handler stack.
2863   // It may be necessary to call this more than once because a handler can
2864   // be pushed on the stack as a result of clearing the stack.
2865   while (!Num.HandlerStack.empty())
2866     Num.processCallSite(None, ImmutableCallSite());
2867 }