[WinEH] Don't skip landing pads that end with an unreachable instruction.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / WinEHPrepare.cpp
1 //===-- WinEHPrepare - Prepare exception handling for code generation ---===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass lowers LLVM IR exception handling into something closer to what the
11 // backend wants. It snifs the personality function to see which kind of
12 // preparation is necessary. If the personality function uses the Itanium LSDA,
13 // this pass delegates to the DWARF EH preparation pass.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
18 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
21 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
22 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
23 #include "llvm/Analysis/LibCallSemantics.h"
24 #include "llvm/CodeGen/WinEHFuncInfo.h"
25 #include "llvm/IR/Dominators.h"
26 #include "llvm/IR/Function.h"
27 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
28 #include "llvm/IR/Instructions.h"
29 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
30 #include "llvm/IR/Module.h"
31 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
32 #include "llvm/Pass.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
36 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
37 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
39 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
40 #include <memory>
41
42 using namespace llvm;
43 using namespace llvm::PatternMatch;
44
45 #define DEBUG_TYPE "winehprepare"
46
47 namespace {
48
49 // This map is used to model frame variable usage during outlining, to
50 // construct a structure type to hold the frame variables in a frame
51 // allocation block, and to remap the frame variable allocas (including
52 // spill locations as needed) to GEPs that get the variable from the
53 // frame allocation structure.
54 typedef MapVector<Value *, TinyPtrVector<AllocaInst *>> FrameVarInfoMap;
55
56 // TinyPtrVector cannot hold nullptr, so we need our own sentinel that isn't
57 // quite null.
58 AllocaInst *getCatchObjectSentinel() {
59   return static_cast<AllocaInst *>(nullptr) + 1;
60 }
61
62 typedef SmallSet<BasicBlock *, 4> VisitedBlockSet;
63
64 class LandingPadActions;
65 class LandingPadMap;
66
67 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CatchHandler *> CatchHandlerMapTy;
68 typedef DenseMap<const BasicBlock *, CleanupHandler *> CleanupHandlerMapTy;
69
70 class WinEHPrepare : public FunctionPass {
71 public:
72   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid.
73   WinEHPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
74       : FunctionPass(ID), DT(nullptr) {}
75
76   bool runOnFunction(Function &Fn) override;
77
78   bool doFinalization(Module &M) override;
79
80   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
81
82   const char *getPassName() const override {
83     return "Windows exception handling preparation";
84   }
85
86 private:
87   bool prepareExceptionHandlers(Function &F,
88                                 SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
89   void promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad);
90   void demoteValuesLiveAcrossHandlers(Function &F,
91                                       SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads);
92   void completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
93                                 LandingPadInst *OutlinedLPad,
94                                 const LandingPadInst *OriginalLPad,
95                                 FrameVarInfoMap &VarInfo);
96   bool outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
97                       LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
98                       FrameVarInfoMap &VarInfo);
99   void addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler, Value *PersonalityFn);
100
101   void mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad, LandingPadActions &Actions);
102   CatchHandler *findCatchHandler(BasicBlock *BB, BasicBlock *&NextBB,
103                                  VisitedBlockSet &VisitedBlocks);
104   void findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions, BasicBlock *StartBB,
105                            BasicBlock *EndBB);
106
107   void processSEHCatchHandler(CatchHandler *Handler, BasicBlock *StartBB);
108
109   // All fields are reset by runOnFunction.
110   DominatorTree *DT;
111   EHPersonality Personality;
112   CatchHandlerMapTy CatchHandlerMap;
113   CleanupHandlerMapTy CleanupHandlerMap;
114   DenseMap<const LandingPadInst *, LandingPadMap> LPadMaps;
115
116   // This maps landing pad instructions found in outlined handlers to
117   // the landing pad instruction in the parent function from which they
118   // were cloned.  The cloned/nested landing pad is used as the key
119   // because the landing pad may be cloned into multiple handlers.
120   // This map will be used to add the llvm.eh.actions call to the nested
121   // landing pads after all handlers have been outlined.
122   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> NestedLPtoOriginalLP;
123
124   // This maps blocks in the parent function which are destinations of
125   // catch handlers to cloned blocks in (other) outlined handlers. This
126   // handles the case where a nested landing pads has a catch handler that
127   // returns to a handler function rather than the parent function.
128   // The original block is used as the key here because there should only
129   // ever be one handler function from which the cloned block is not pruned.
130   // The original block will be pruned from the parent function after all
131   // handlers have been outlined.  This map will be used to adjust the
132   // return instructions of handlers which return to the block that was
133   // outlined into a handler.  This is done after all handlers have been
134   // outlined but before the outlined code is pruned from the parent function.
135   DenseMap<const BasicBlock *, BasicBlock *> LPadTargetBlocks;
136 };
137
138 class WinEHFrameVariableMaterializer : public ValueMaterializer {
139 public:
140   WinEHFrameVariableMaterializer(Function *OutlinedFn,
141                                  FrameVarInfoMap &FrameVarInfo);
142   ~WinEHFrameVariableMaterializer() override {}
143
144   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
145
146   void escapeCatchObject(Value *V);
147
148 private:
149   FrameVarInfoMap &FrameVarInfo;
150   IRBuilder<> Builder;
151 };
152
153 class LandingPadMap {
154 public:
155   LandingPadMap() : OriginLPad(nullptr) {}
156   void mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad);
157
158   bool isInitialized() { return OriginLPad != nullptr; }
159
160   bool isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const;
161   bool isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const;
162
163   void remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
164                      Value *SelectorValue) const;
165
166 private:
167   const LandingPadInst *OriginLPad;
168   // We will normally only see one of each of these instructions, but
169   // if more than one occurs for some reason we can handle that.
170   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedEHPtrs;
171   TinyPtrVector<const ExtractValueInst *> ExtractedSelectors;
172 };
173
174 class WinEHCloningDirectorBase : public CloningDirector {
175 public:
176   WinEHCloningDirectorBase(Function *HandlerFn, FrameVarInfoMap &VarInfo,
177                            LandingPadMap &LPadMap)
178       : Materializer(HandlerFn, VarInfo),
179         SelectorIDType(Type::getInt32Ty(HandlerFn->getContext())),
180         Int8PtrType(Type::getInt8PtrTy(HandlerFn->getContext())),
181         LPadMap(LPadMap) {
182     auto AI = HandlerFn->getArgumentList().begin();
183     ++AI;
184     EstablisherFrame = AI;
185   }
186
187   CloningAction handleInstruction(ValueToValueMapTy &VMap,
188                                   const Instruction *Inst,
189                                   BasicBlock *NewBB) override;
190
191   virtual CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
192                                          const Instruction *Inst,
193                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
194   virtual CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
195                                        const Instruction *Inst,
196                                        BasicBlock *NewBB) = 0;
197   virtual CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
198                                         const Instruction *Inst,
199                                         BasicBlock *NewBB) = 0;
200   virtual CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
201                                      const InvokeInst *Invoke,
202                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
203   virtual CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
204                                      const ResumeInst *Resume,
205                                      BasicBlock *NewBB) = 0;
206   virtual CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
207                                       const CmpInst *Compare,
208                                       BasicBlock *NewBB) = 0;
209   virtual CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
210                                          const LandingPadInst *LPad,
211                                          BasicBlock *NewBB) = 0;
212
213   ValueMaterializer *getValueMaterializer() override { return &Materializer; }
214
215 protected:
216   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer;
217   Type *SelectorIDType;
218   Type *Int8PtrType;
219   LandingPadMap &LPadMap;
220
221   /// The value representing the parent frame pointer.
222   Value *EstablisherFrame;
223 };
224
225 class WinEHCatchDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
226 public:
227   WinEHCatchDirector(
228       Function *CatchFn, Value *Selector, FrameVarInfoMap &VarInfo,
229       LandingPadMap &LPadMap,
230       DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPads)
231       : WinEHCloningDirectorBase(CatchFn, VarInfo, LPadMap),
232         CurrentSelector(Selector->stripPointerCasts()),
233         ExceptionObjectVar(nullptr), NestedLPtoOriginalLP(NestedLPads) {}
234
235   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
236                                  const Instruction *Inst,
237                                  BasicBlock *NewBB) override;
238   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
239                                BasicBlock *NewBB) override;
240   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
241                                 const Instruction *Inst,
242                                 BasicBlock *NewBB) override;
243   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
244                              BasicBlock *NewBB) override;
245   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
246                              BasicBlock *NewBB) override;
247   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
248                               const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) override;
249   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
250                                  const LandingPadInst *LPad,
251                                  BasicBlock *NewBB) override;
252
253   Value *getExceptionVar() { return ExceptionObjectVar; }
254   TinyPtrVector<BasicBlock *> &getReturnTargets() { return ReturnTargets; }
255
256 private:
257   Value *CurrentSelector;
258
259   Value *ExceptionObjectVar;
260   TinyPtrVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
261
262   // This will be a reference to the field of the same name in the WinEHPrepare
263   // object which instantiates this WinEHCatchDirector object.
264   DenseMap<LandingPadInst *, const LandingPadInst *> &NestedLPtoOriginalLP;
265 };
266
267 class WinEHCleanupDirector : public WinEHCloningDirectorBase {
268 public:
269   WinEHCleanupDirector(Function *CleanupFn, FrameVarInfoMap &VarInfo,
270                        LandingPadMap &LPadMap)
271       : WinEHCloningDirectorBase(CleanupFn, VarInfo, LPadMap) {}
272
273   CloningAction handleBeginCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
274                                  const Instruction *Inst,
275                                  BasicBlock *NewBB) override;
276   CloningAction handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst,
277                                BasicBlock *NewBB) override;
278   CloningAction handleTypeIdFor(ValueToValueMapTy &VMap,
279                                 const Instruction *Inst,
280                                 BasicBlock *NewBB) override;
281   CloningAction handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke,
282                              BasicBlock *NewBB) override;
283   CloningAction handleResume(ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume,
284                              BasicBlock *NewBB) override;
285   CloningAction handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
286                               const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) override;
287   CloningAction handleLandingPad(ValueToValueMapTy &VMap,
288                                  const LandingPadInst *LPad,
289                                  BasicBlock *NewBB) override;
290 };
291
292 class LandingPadActions {
293 public:
294   LandingPadActions() : HasCleanupHandlers(false) {}
295
296   void insertCatchHandler(CatchHandler *Action) { Actions.push_back(Action); }
297   void insertCleanupHandler(CleanupHandler *Action) {
298     Actions.push_back(Action);
299     HasCleanupHandlers = true;
300   }
301
302   bool includesCleanup() const { return HasCleanupHandlers; }
303
304   SmallVectorImpl<ActionHandler *> &actions() { return Actions; }
305   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator begin() { return Actions.begin(); }
306   SmallVectorImpl<ActionHandler *>::iterator end() { return Actions.end(); }
307
308 private:
309   // Note that this class does not own the ActionHandler objects in this vector.
310   // The ActionHandlers are owned by the CatchHandlerMap and CleanupHandlerMap
311   // in the WinEHPrepare class.
312   SmallVector<ActionHandler *, 4> Actions;
313   bool HasCleanupHandlers;
314 };
315
316 } // end anonymous namespace
317
318 char WinEHPrepare::ID = 0;
319 INITIALIZE_TM_PASS(WinEHPrepare, "winehprepare", "Prepare Windows exceptions",
320                    false, false)
321
322 FunctionPass *llvm::createWinEHPass(const TargetMachine *TM) {
323   return new WinEHPrepare(TM);
324 }
325
326 bool WinEHPrepare::runOnFunction(Function &Fn) {
327   // No need to prepare outlined handlers.
328   if (Fn.hasFnAttribute("wineh-parent"))
329     return false;
330
331   SmallVector<LandingPadInst *, 4> LPads;
332   SmallVector<ResumeInst *, 4> Resumes;
333   for (BasicBlock &BB : Fn) {
334     if (auto *LP = BB.getLandingPadInst())
335       LPads.push_back(LP);
336     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(BB.getTerminator()))
337       Resumes.push_back(Resume);
338   }
339
340   // No need to prepare functions that lack landing pads.
341   if (LPads.empty())
342     return false;
343
344   // Classify the personality to see what kind of preparation we need.
345   Personality = classifyEHPersonality(LPads.back()->getPersonalityFn());
346
347   // Do nothing if this is not an MSVC personality.
348   if (!isMSVCEHPersonality(Personality))
349     return false;
350
351   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
352
353   // If there were any landing pads, prepareExceptionHandlers will make changes.
354   prepareExceptionHandlers(Fn, LPads);
355   return true;
356 }
357
358 bool WinEHPrepare::doFinalization(Module &M) { return false; }
359
360 void WinEHPrepare::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
361   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
362 }
363
364 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
365                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB);
366
367 // Finds blocks reachable from the starting set Worklist. Does not follow unwind
368 // edges or blocks listed in StopPoints.
369 static void findReachableBlocks(SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &ReachableBBs,
370                                 SetVector<BasicBlock *> &Worklist,
371                                 const SetVector<BasicBlock *> *StopPoints) {
372   while (!Worklist.empty()) {
373     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
374
375     // Don't cross blocks that we should stop at.
376     if (StopPoints && StopPoints->count(BB))
377       continue;
378
379     if (!ReachableBBs.insert(BB).second)
380       continue; // Already visited.
381
382     // Don't follow unwind edges of invokes.
383     if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(BB->getTerminator())) {
384       Worklist.insert(II->getNormalDest());
385       continue;
386     }
387
388     // Otherwise, follow all successors.
389     Worklist.insert(succ_begin(BB), succ_end(BB));
390   }
391 }
392
393 /// Find all points where exceptional control rejoins normal control flow via
394 /// llvm.eh.endcatch. Add them to the normal bb reachability worklist.
395 static void findCXXEHReturnPoints(Function &F,
396                                   SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
397   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
398     BasicBlock *BB = BBI;
399     for (Instruction &I : *BB) {
400       if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
401         // Split the block after the call to llvm.eh.endcatch if there is
402         // anything other than an unconditional branch, or if the successor
403         // starts with a phi.
404         auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(I.getNextNode());
405         if (!Br || !Br->isUnconditional() ||
406             isa<PHINode>(Br->getSuccessor(0)->begin())) {
407           DEBUG(dbgs() << "splitting block " << BB->getName()
408                        << " with llvm.eh.endcatch\n");
409           BBI = BB->splitBasicBlock(I.getNextNode(), "ehreturn");
410         }
411         // The next BB is normal control flow.
412         EHReturnBlocks.insert(BB->getTerminator()->getSuccessor(0));
413         break;
414       }
415     }
416   }
417 }
418
419 static bool isCatchAllLandingPad(const BasicBlock *BB) {
420   const LandingPadInst *LP = BB->getLandingPadInst();
421   if (!LP)
422     return false;
423   unsigned N = LP->getNumClauses();
424   return (N > 0 && LP->isCatch(N - 1) &&
425           isa<ConstantPointerNull>(LP->getClause(N - 1)));
426 }
427
428 /// Find all points where exceptions control rejoins normal control flow via
429 /// selector dispatch.
430 static void findSEHEHReturnPoints(Function &F,
431                                   SetVector<BasicBlock *> &EHReturnBlocks) {
432   for (auto BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
433     BasicBlock *BB = BBI;
434     // If the landingpad is a catch-all, treat the whole lpad as if it is
435     // reachable from normal control flow.
436     // FIXME: This is imprecise. We need a better way of identifying where a
437     // catch-all starts and cleanups stop. As far as LLVM is concerned, there
438     // is no difference.
439     if (isCatchAllLandingPad(BB)) {
440       EHReturnBlocks.insert(BB);
441       continue;
442     }
443
444     BasicBlock *CatchHandler;
445     BasicBlock *NextBB;
446     Constant *Selector;
447     if (isSelectorDispatch(BB, CatchHandler, Selector, NextBB)) {
448       // Split the edge if there is a phi node. Returning from EH to a phi node
449       // is just as impossible as having a phi after an indirectbr.
450       if (isa<PHINode>(CatchHandler->begin())) {
451         DEBUG(dbgs() << "splitting EH return edge from " << BB->getName()
452                      << " to " << CatchHandler->getName() << '\n');
453         BBI = CatchHandler = SplitCriticalEdge(
454             BB, std::find(succ_begin(BB), succ_end(BB), CatchHandler));
455       }
456       EHReturnBlocks.insert(CatchHandler);
457     }
458   }
459 }
460
461 /// Ensure that all values live into and out of exception handlers are stored
462 /// in memory.
463 /// FIXME: This falls down when values are defined in one handler and live into
464 /// another handler. For example, a cleanup defines a value used only by a
465 /// catch handler.
466 void WinEHPrepare::demoteValuesLiveAcrossHandlers(
467     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
468   DEBUG(dbgs() << "Demoting values live across exception handlers in function "
469                << F.getName() << '\n');
470
471   // Build a set of all non-exceptional blocks and exceptional blocks.
472   // - Non-exceptional blocks are blocks reachable from the entry block while
473   //   not following invoke unwind edges.
474   // - Exceptional blocks are blocks reachable from landingpads. Analysis does
475   //   not follow llvm.eh.endcatch blocks, which mark a transition from
476   //   exceptional to normal control.
477   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> NormalBlocks;
478   SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> EHBlocks;
479   SetVector<BasicBlock *> EHReturnBlocks;
480   SetVector<BasicBlock *> Worklist;
481
482   if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
483     findCXXEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
484   else
485     findSEHEHReturnPoints(F, EHReturnBlocks);
486
487   DEBUG({
488     dbgs() << "identified the following blocks as EH return points:\n";
489     for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
490       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
491   });
492
493   // Join points should not have phis at this point, unless they are a
494   // landingpad, in which case we will demote their phis later.
495 #ifndef NDEBUG
496   for (BasicBlock *BB : EHReturnBlocks)
497     assert((BB->isLandingPad() || !isa<PHINode>(BB->begin())) &&
498            "non-lpad EH return block has phi");
499 #endif
500
501   // Normal blocks are the blocks reachable from the entry block and all EH
502   // return points.
503   Worklist = EHReturnBlocks;
504   Worklist.insert(&F.getEntryBlock());
505   findReachableBlocks(NormalBlocks, Worklist, nullptr);
506   DEBUG({
507     dbgs() << "marked the following blocks as normal:\n";
508     for (BasicBlock *BB : NormalBlocks)
509       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
510   });
511
512   // Exceptional blocks are the blocks reachable from landingpads that don't
513   // cross EH return points.
514   Worklist.clear();
515   for (auto *LPI : LPads)
516     Worklist.insert(LPI->getParent());
517   findReachableBlocks(EHBlocks, Worklist, &EHReturnBlocks);
518   DEBUG({
519     dbgs() << "marked the following blocks as exceptional:\n";
520     for (BasicBlock *BB : EHBlocks)
521       dbgs() << "  " << BB->getName() << '\n';
522   });
523
524   SetVector<Argument *> ArgsToDemote;
525   SetVector<Instruction *> InstrsToDemote;
526   for (BasicBlock &BB : F) {
527     bool IsNormalBB = NormalBlocks.count(&BB);
528     bool IsEHBB = EHBlocks.count(&BB);
529     if (!IsNormalBB && !IsEHBB)
530       continue; // Blocks that are neither normal nor EH are unreachable.
531     for (Instruction &I : BB) {
532       for (Value *Op : I.operands()) {
533         // Don't demote static allocas, constants, and labels.
534         if (isa<Constant>(Op) || isa<BasicBlock>(Op) || isa<InlineAsm>(Op))
535           continue;
536         auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Op);
537         if (AI && AI->isStaticAlloca())
538           continue;
539
540         if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Op)) {
541           if (IsEHBB) {
542             DEBUG(dbgs() << "Demoting argument " << *Arg
543                          << " used by EH instr: " << I << "\n");
544             ArgsToDemote.insert(Arg);
545           }
546           continue;
547         }
548
549         auto *OpI = cast<Instruction>(Op);
550         BasicBlock *OpBB = OpI->getParent();
551         // If a value is produced and consumed in the same BB, we don't need to
552         // demote it.
553         if (OpBB == &BB)
554           continue;
555         bool IsOpNormalBB = NormalBlocks.count(OpBB);
556         bool IsOpEHBB = EHBlocks.count(OpBB);
557         if (IsNormalBB != IsOpNormalBB || IsEHBB != IsOpEHBB) {
558           DEBUG({
559             dbgs() << "Demoting instruction live in-out from EH:\n";
560             dbgs() << "Instr: " << *OpI << '\n';
561             dbgs() << "User: " << I << '\n';
562           });
563           InstrsToDemote.insert(OpI);
564         }
565       }
566     }
567   }
568
569   // Demote values live into and out of handlers.
570   // FIXME: This demotion is inefficient. We should insert spills at the point
571   // of definition, insert one reload in each handler that uses the value, and
572   // insert reloads in the BB used to rejoin normal control flow.
573   Instruction *AllocaInsertPt = F.getEntryBlock().getFirstInsertionPt();
574   for (Instruction *I : InstrsToDemote)
575     DemoteRegToStack(*I, false, AllocaInsertPt);
576
577   // Demote arguments separately, and only for uses in EH blocks.
578   for (Argument *Arg : ArgsToDemote) {
579     auto *Slot = new AllocaInst(Arg->getType(), nullptr,
580                                 Arg->getName() + ".reg2mem", AllocaInsertPt);
581     SmallVector<User *, 4> Users(Arg->user_begin(), Arg->user_end());
582     for (User *U : Users) {
583       auto *I = dyn_cast<Instruction>(U);
584       if (I && EHBlocks.count(I->getParent())) {
585         auto *Reload = new LoadInst(Slot, Arg->getName() + ".reload", false, I);
586         U->replaceUsesOfWith(Arg, Reload);
587       }
588     }
589     new StoreInst(Arg, Slot, AllocaInsertPt);
590   }
591
592   // Demote landingpad phis, as the landingpad will be removed from the machine
593   // CFG.
594   for (LandingPadInst *LPI : LPads) {
595     BasicBlock *BB = LPI->getParent();
596     while (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin()))
597       DemotePHIToStack(Phi, AllocaInsertPt);
598   }
599
600   DEBUG(dbgs() << "Demoted " << InstrsToDemote.size() << " instructions and "
601                << ArgsToDemote.size() << " arguments for WinEHPrepare\n\n");
602 }
603
604 bool WinEHPrepare::prepareExceptionHandlers(
605     Function &F, SmallVectorImpl<LandingPadInst *> &LPads) {
606   // Don't run on functions that are already prepared.
607   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
608     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
609     for (Instruction &Inst : *LPadBB)
610       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()))
611         return false;
612   }
613
614   demoteValuesLiveAcrossHandlers(F, LPads);
615
616   // These containers are used to re-map frame variables that are used in
617   // outlined catch and cleanup handlers.  They will be populated as the
618   // handlers are outlined.
619   FrameVarInfoMap FrameVarInfo;
620
621   bool HandlersOutlined = false;
622
623   Module *M = F.getParent();
624   LLVMContext &Context = M->getContext();
625
626   // Create a new function to receive the handler contents.
627   PointerType *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
628   Type *Int32Type = Type::getInt32Ty(Context);
629   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::eh_actions);
630
631   for (LandingPadInst *LPad : LPads) {
632     // Look for evidence that this landingpad has already been processed.
633     bool LPadHasActionList = false;
634     BasicBlock *LPadBB = LPad->getParent();
635     for (Instruction &Inst : *LPadBB) {
636       if (match(&Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>())) {
637         LPadHasActionList = true;
638         break;
639       }
640     }
641
642     // If we've already outlined the handlers for this landingpad,
643     // there's nothing more to do here.
644     if (LPadHasActionList)
645       continue;
646
647     // If either of the values in the aggregate returned by the landing pad is
648     // extracted and stored to memory, promote the stored value to a register.
649     promoteLandingPadValues(LPad);
650
651     LandingPadActions Actions;
652     mapLandingPadBlocks(LPad, Actions);
653
654     HandlersOutlined |= !Actions.actions().empty();
655     for (ActionHandler *Action : Actions) {
656       if (Action->hasBeenProcessed())
657         continue;
658       BasicBlock *StartBB = Action->getStartBlock();
659
660       // SEH doesn't do any outlining for catches. Instead, pass the handler
661       // basic block addr to llvm.eh.actions and list the block as a return
662       // target.
663       if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
664         if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
665           processSEHCatchHandler(CatchAction, StartBB);
666           continue;
667         }
668       }
669
670       outlineHandler(Action, &F, LPad, StartBB, FrameVarInfo);
671     }
672
673     // Replace the landing pad with a new llvm.eh.action based landing pad.
674     BasicBlock *NewLPadBB = BasicBlock::Create(Context, "lpad", &F, LPadBB);
675     assert(!isa<PHINode>(LPadBB->begin()));
676     auto *NewLPad = cast<LandingPadInst>(LPad->clone());
677     NewLPadBB->getInstList().push_back(NewLPad);
678     while (!pred_empty(LPadBB)) {
679       auto *pred = *pred_begin(LPadBB);
680       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(pred->getTerminator());
681       Invoke->setUnwindDest(NewLPadBB);
682     }
683
684     // If anyone is still using the old landingpad value, just give them undef
685     // instead. The eh pointer and selector values are not real.
686     LPad->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LPad->getType()));
687
688     // Replace the mapping of any nested landing pad that previously mapped
689     // to this landing pad with a referenced to the cloned version.
690     for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP) {
691       const LandingPadInst *OriginalLPad = LPadPair.second;
692       if (OriginalLPad == LPad) {
693         LPadPair.second = NewLPad;
694       }
695     }
696
697     // Replace uses of the old lpad in phis with this block and delete the old
698     // block.
699     LPadBB->replaceSuccessorsPhiUsesWith(NewLPadBB);
700     LPadBB->getTerminator()->eraseFromParent();
701     new UnreachableInst(LPadBB->getContext(), LPadBB);
702
703     // Add a call to describe the actions for this landing pad.
704     std::vector<Value *> ActionArgs;
705     for (ActionHandler *Action : Actions) {
706       // Action codes from docs are: 0 cleanup, 1 catch.
707       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
708         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 1));
709         ActionArgs.push_back(CatchAction->getSelector());
710         // Find the frame escape index of the exception object alloca in the
711         // parent.
712         int FrameEscapeIdx = -1;
713         Value *EHObj = const_cast<Value *>(CatchAction->getExceptionVar());
714         if (EHObj && !isa<ConstantPointerNull>(EHObj)) {
715           auto I = FrameVarInfo.find(EHObj);
716           assert(I != FrameVarInfo.end() &&
717                  "failed to map llvm.eh.begincatch var");
718           FrameEscapeIdx = std::distance(FrameVarInfo.begin(), I);
719         }
720         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, FrameEscapeIdx));
721       } else {
722         ActionArgs.push_back(ConstantInt::get(Int32Type, 0));
723       }
724       ActionArgs.push_back(Action->getHandlerBlockOrFunc());
725     }
726     CallInst *Recover =
727         CallInst::Create(ActionIntrin, ActionArgs, "recover", NewLPadBB);
728
729     // Add an indirect branch listing possible successors of the catch handlers.
730     SetVector<BasicBlock *> ReturnTargets;
731     for (ActionHandler *Action : Actions) {
732       if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
733         const auto &CatchTargets = CatchAction->getReturnTargets();
734         ReturnTargets.insert(CatchTargets.begin(), CatchTargets.end());
735       }
736     }
737     IndirectBrInst *Branch =
738         IndirectBrInst::Create(Recover, ReturnTargets.size(), NewLPadBB);
739     for (BasicBlock *Target : ReturnTargets)
740       Branch->addDestination(Target);
741   } // End for each landingpad
742
743   // If nothing got outlined, there is no more processing to be done.
744   if (!HandlersOutlined)
745     return false;
746
747   // Replace any nested landing pad stubs with the correct action handler.
748   // This must be done before we remove unreachable blocks because it
749   // cleans up references to outlined blocks that will be deleted.
750   for (auto &LPadPair : NestedLPtoOriginalLP)
751     completeNestedLandingPad(&F, LPadPair.first, LPadPair.second, FrameVarInfo);
752   NestedLPtoOriginalLP.clear();
753
754   F.addFnAttr("wineh-parent", F.getName());
755
756   // Delete any blocks that were only used by handlers that were outlined above.
757   removeUnreachableBlocks(F);
758
759   BasicBlock *Entry = &F.getEntryBlock();
760   IRBuilder<> Builder(F.getParent()->getContext());
761   Builder.SetInsertPoint(Entry->getFirstInsertionPt());
762
763   Function *FrameEscapeFn =
764       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::frameescape);
765   Function *RecoverFrameFn =
766       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::framerecover);
767   SmallVector<Value *, 8> AllocasToEscape;
768
769   // Scan the entry block for an existing call to llvm.frameescape. We need to
770   // keep escaping those objects.
771   for (Instruction &I : F.front()) {
772     auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&I);
773     if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::frameescape) {
774       auto Args = II->arg_operands();
775       AllocasToEscape.append(Args.begin(), Args.end());
776       II->eraseFromParent();
777       break;
778     }
779   }
780
781   // Finally, replace all of the temporary allocas for frame variables used in
782   // the outlined handlers with calls to llvm.framerecover.
783   for (auto &VarInfoEntry : FrameVarInfo) {
784     Value *ParentVal = VarInfoEntry.first;
785     TinyPtrVector<AllocaInst *> &Allocas = VarInfoEntry.second;
786     AllocaInst *ParentAlloca = cast<AllocaInst>(ParentVal);
787
788     // FIXME: We should try to sink unescaped allocas from the parent frame into
789     // the child frame. If the alloca is escaped, we have to use the lifetime
790     // markers to ensure that the alloca is only live within the child frame.
791
792     // Add this alloca to the list of things to escape.
793     AllocasToEscape.push_back(ParentAlloca);
794
795     // Next replace all outlined allocas that are mapped to it.
796     for (AllocaInst *TempAlloca : Allocas) {
797       if (TempAlloca == getCatchObjectSentinel())
798         continue; // Skip catch parameter sentinels.
799       Function *HandlerFn = TempAlloca->getParent()->getParent();
800       // FIXME: Sink this GEP into the blocks where it is used.
801       Builder.SetInsertPoint(TempAlloca);
802       Builder.SetCurrentDebugLocation(TempAlloca->getDebugLoc());
803       Value *RecoverArgs[] = {
804           Builder.CreateBitCast(&F, Int8PtrType, ""),
805           &(HandlerFn->getArgumentList().back()),
806           llvm::ConstantInt::get(Int32Type, AllocasToEscape.size() - 1)};
807       Value *RecoveredAlloca = Builder.CreateCall(RecoverFrameFn, RecoverArgs);
808       // Add a pointer bitcast if the alloca wasn't an i8.
809       if (RecoveredAlloca->getType() != TempAlloca->getType()) {
810         RecoveredAlloca->setName(Twine(TempAlloca->getName()) + ".i8");
811         RecoveredAlloca =
812             Builder.CreateBitCast(RecoveredAlloca, TempAlloca->getType());
813       }
814       TempAlloca->replaceAllUsesWith(RecoveredAlloca);
815       TempAlloca->removeFromParent();
816       RecoveredAlloca->takeName(TempAlloca);
817       delete TempAlloca;
818     }
819   } // End for each FrameVarInfo entry.
820
821   // Insert 'call void (...)* @llvm.frameescape(...)' at the end of the entry
822   // block.
823   Builder.SetInsertPoint(&F.getEntryBlock().back());
824   Builder.CreateCall(FrameEscapeFn, AllocasToEscape);
825
826   // Clean up the handler action maps we created for this function
827   DeleteContainerSeconds(CatchHandlerMap);
828   CatchHandlerMap.clear();
829   DeleteContainerSeconds(CleanupHandlerMap);
830   CleanupHandlerMap.clear();
831
832   return HandlersOutlined;
833 }
834
835 void WinEHPrepare::promoteLandingPadValues(LandingPadInst *LPad) {
836   // If the return values of the landing pad instruction are extracted and
837   // stored to memory, we want to promote the store locations to reg values.
838   SmallVector<AllocaInst *, 2> EHAllocas;
839
840   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
841   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
842   // results of those extracts are often passed to store instructions.
843   // In unoptimized code the stored value will often be loaded and then stored
844   // again.
845   for (auto *U : LPad->users()) {
846     ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
847     if (!Extract)
848       continue;
849
850     for (auto *EU : Extract->users()) {
851       if (auto *Store = dyn_cast<StoreInst>(EU)) {
852         auto *AV = cast<AllocaInst>(Store->getPointerOperand());
853         EHAllocas.push_back(AV);
854       }
855     }
856   }
857
858   // We can't do this without a dominator tree.
859   assert(DT);
860
861   if (!EHAllocas.empty()) {
862     PromoteMemToReg(EHAllocas, *DT);
863     EHAllocas.clear();
864   }
865
866   // After promotion, some extracts may be trivially dead. Remove them.
867   SmallVector<Value *, 4> Users(LPad->user_begin(), LPad->user_end());
868   for (auto *U : Users)
869     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(U);
870 }
871
872 void WinEHPrepare::completeNestedLandingPad(Function *ParentFn,
873                                             LandingPadInst *OutlinedLPad,
874                                             const LandingPadInst *OriginalLPad,
875                                             FrameVarInfoMap &FrameVarInfo) {
876   // Get the nested block and erase the unreachable instruction that was
877   // temporarily inserted as its terminator.
878   LLVMContext &Context = ParentFn->getContext();
879   BasicBlock *OutlinedBB = OutlinedLPad->getParent();
880   assert(isa<UnreachableInst>(OutlinedBB->getTerminator()));
881   OutlinedBB->getTerminator()->eraseFromParent();
882   // That should leave OutlinedLPad as the last instruction in its block.
883   assert(&OutlinedBB->back() == OutlinedLPad);
884
885   // The original landing pad will have already had its action intrinsic
886   // built by the outlining loop.  We need to clone that into the outlined
887   // location.  It may also be necessary to add references to the exception
888   // variables to the outlined handler in which this landing pad is nested
889   // and remap return instructions in the nested handlers that should return
890   // to an address in the outlined handler.
891   Function *OutlinedHandlerFn = OutlinedBB->getParent();
892   BasicBlock::const_iterator II = OriginalLPad;
893   ++II;
894   // The instruction after the landing pad should now be a call to eh.actions.
895   const Instruction *Recover = II;
896   assert(match(Recover, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_actions>()));
897   IntrinsicInst *EHActions = cast<IntrinsicInst>(Recover->clone());
898
899   // Remap the exception variables into the outlined function.
900   WinEHFrameVariableMaterializer Materializer(OutlinedHandlerFn, FrameVarInfo);
901   SmallVector<BlockAddress *, 4> ActionTargets;
902   SmallVector<ActionHandler *, 4> ActionList;
903   parseEHActions(EHActions, ActionList);
904   for (auto *Action : ActionList) {
905     auto *Catch = dyn_cast<CatchHandler>(Action);
906     if (!Catch)
907       continue;
908     // The dyn_cast to function here selects C++ catch handlers and skips
909     // SEH catch handlers.
910     auto *Handler = dyn_cast<Function>(Catch->getHandlerBlockOrFunc());
911     if (!Handler)
912       continue;
913     // Visit all the return instructions, looking for places that return
914     // to a location within OutlinedHandlerFn.
915     for (BasicBlock &NestedHandlerBB : *Handler) {
916       auto *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(NestedHandlerBB.getTerminator());
917       if (!Ret)
918         continue;
919
920       // Handler functions must always return a block address.
921       BlockAddress *BA = cast<BlockAddress>(Ret->getReturnValue());
922       // The original target will have been in the main parent function,
923       // but if it is the address of a block that has been outlined, it
924       // should be a block that was outlined into OutlinedHandlerFn.
925       assert(BA->getFunction() == ParentFn);
926
927       // Ignore targets that aren't part of OutlinedHandlerFn.
928       if (!LPadTargetBlocks.count(BA->getBasicBlock()))
929         continue;
930
931       // If the return value is the address ofF a block that we
932       // previously outlined into the parent handler function, replace
933       // the return instruction and add the mapped target to the list
934       // of possible return addresses.
935       BasicBlock *MappedBB = LPadTargetBlocks[BA->getBasicBlock()];
936       assert(MappedBB->getParent() == OutlinedHandlerFn);
937       BlockAddress *NewBA = BlockAddress::get(OutlinedHandlerFn, MappedBB);
938       Ret->eraseFromParent();
939       ReturnInst::Create(Context, NewBA, &NestedHandlerBB);
940       ActionTargets.push_back(NewBA);
941     }
942   }
943   DeleteContainerPointers(ActionList);
944   ActionList.clear();
945   OutlinedBB->getInstList().push_back(EHActions);
946
947   // Insert an indirect branch into the outlined landing pad BB.
948   IndirectBrInst *IBr = IndirectBrInst::Create(EHActions, 0, OutlinedBB);
949   // Add the previously collected action targets.
950   for (auto *Target : ActionTargets)
951     IBr->addDestination(Target->getBasicBlock());
952 }
953
954 // This function examines a block to determine whether the block ends with a
955 // conditional branch to a catch handler based on a selector comparison.
956 // This function is used both by the WinEHPrepare::findSelectorComparison() and
957 // WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor().
958 static bool isSelectorDispatch(BasicBlock *BB, BasicBlock *&CatchHandler,
959                                Constant *&Selector, BasicBlock *&NextBB) {
960   ICmpInst::Predicate Pred;
961   BasicBlock *TBB, *FBB;
962   Value *LHS, *RHS;
963
964   if (!match(BB->getTerminator(),
965              m_Br(m_ICmp(Pred, m_Value(LHS), m_Value(RHS)), TBB, FBB)))
966     return false;
967
968   if (!match(LHS,
969              m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))) &&
970       !match(RHS, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>(m_Constant(Selector))))
971     return false;
972
973   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ) {
974     CatchHandler = TBB;
975     NextBB = FBB;
976     return true;
977   }
978
979   if (Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
980     CatchHandler = FBB;
981     NextBB = TBB;
982     return true;
983   }
984
985   return false;
986 }
987
988 static bool isCatchBlock(BasicBlock *BB) {
989   for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
990        II != IE; ++II) {
991     if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
992       return true;
993   }
994   return false;
995 }
996
997 static BasicBlock *createStubLandingPad(Function *Handler,
998                                         Value *PersonalityFn) {
999   // FIXME: Finish this!
1000   LLVMContext &Context = Handler->getContext();
1001   BasicBlock *StubBB = BasicBlock::Create(Context, "stub");
1002   Handler->getBasicBlockList().push_back(StubBB);
1003   IRBuilder<> Builder(StubBB);
1004   LandingPadInst *LPad = Builder.CreateLandingPad(
1005       llvm::StructType::get(Type::getInt8PtrTy(Context),
1006                             Type::getInt32Ty(Context), nullptr),
1007       PersonalityFn, 0);
1008   // Insert a call to llvm.eh.actions so that we don't try to outline this lpad.
1009   Function *ActionIntrin = Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(),
1010                                                      Intrinsic::eh_actions);
1011   Builder.CreateCall(ActionIntrin, "recover");
1012   LPad->setCleanup(true);
1013   Builder.CreateUnreachable();
1014   return StubBB;
1015 }
1016
1017 // Cycles through the blocks in an outlined handler function looking for an
1018 // invoke instruction and inserts an invoke of llvm.donothing with an empty
1019 // landing pad if none is found.  The code that generates the .xdata tables for
1020 // the handler needs at least one landing pad to identify the parent function's
1021 // personality.
1022 void WinEHPrepare::addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Function *Handler,
1023                                                   Value *PersonalityFn) {
1024   ReturnInst *Ret = nullptr;
1025   for (BasicBlock &BB : *Handler) {
1026     TerminatorInst *Terminator = BB.getTerminator();
1027     // If we find an invoke, there is nothing to be done.
1028     auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(Terminator);
1029     if (II)
1030       return;
1031     // If we've already recorded a return instruction, keep looking for invokes.
1032     if (Ret)
1033       continue;
1034     // If we haven't recorded a return instruction yet, try this terminator.
1035     Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Terminator);
1036   }
1037
1038   // If we got this far, the handler contains no invokes.  We should have seen
1039   // at least one return.  We'll insert an invoke of llvm.donothing ahead of
1040   // that return.
1041   assert(Ret);
1042   BasicBlock *OldRetBB = Ret->getParent();
1043   BasicBlock *NewRetBB = SplitBlock(OldRetBB, Ret);
1044   // SplitBlock adds an unconditional branch instruction at the end of the
1045   // parent block.  We want to replace that with an invoke call, so we can
1046   // erase it now.
1047   OldRetBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1048   BasicBlock *StubLandingPad = createStubLandingPad(Handler, PersonalityFn);
1049   Function *F =
1050       Intrinsic::getDeclaration(Handler->getParent(), Intrinsic::donothing);
1051   InvokeInst::Create(F, NewRetBB, StubLandingPad, None, "", OldRetBB);
1052 }
1053
1054 bool WinEHPrepare::outlineHandler(ActionHandler *Action, Function *SrcFn,
1055                                   LandingPadInst *LPad, BasicBlock *StartBB,
1056                                   FrameVarInfoMap &VarInfo) {
1057   Module *M = SrcFn->getParent();
1058   LLVMContext &Context = M->getContext();
1059
1060   // Create a new function to receive the handler contents.
1061   Type *Int8PtrType = Type::getInt8PtrTy(Context);
1062   std::vector<Type *> ArgTys;
1063   ArgTys.push_back(Int8PtrType);
1064   ArgTys.push_back(Int8PtrType);
1065   Function *Handler;
1066   if (Action->getType() == Catch) {
1067     FunctionType *FnType = FunctionType::get(Int8PtrType, ArgTys, false);
1068     Handler = Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage,
1069                                SrcFn->getName() + ".catch", M);
1070   } else {
1071     FunctionType *FnType =
1072         FunctionType::get(Type::getVoidTy(Context), ArgTys, false);
1073     Handler = Function::Create(FnType, GlobalVariable::InternalLinkage,
1074                                SrcFn->getName() + ".cleanup", M);
1075   }
1076
1077   Handler->addFnAttr("wineh-parent", SrcFn->getName());
1078
1079   // Generate a standard prolog to setup the frame recovery structure.
1080   IRBuilder<> Builder(Context);
1081   BasicBlock *Entry = BasicBlock::Create(Context, "entry");
1082   Handler->getBasicBlockList().push_front(Entry);
1083   Builder.SetInsertPoint(Entry);
1084   Builder.SetCurrentDebugLocation(LPad->getDebugLoc());
1085
1086   std::unique_ptr<WinEHCloningDirectorBase> Director;
1087
1088   ValueToValueMapTy VMap;
1089
1090   LandingPadMap &LPadMap = LPadMaps[LPad];
1091   if (!LPadMap.isInitialized())
1092     LPadMap.mapLandingPad(LPad);
1093   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1094     Constant *Sel = CatchAction->getSelector();
1095     Director.reset(new WinEHCatchDirector(Handler, Sel, VarInfo, LPadMap,
1096                                           NestedLPtoOriginalLP));
1097     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1098                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 1));
1099   } else {
1100     Director.reset(new WinEHCleanupDirector(Handler, VarInfo, LPadMap));
1101     LPadMap.remapEHValues(VMap, UndefValue::get(Int8PtrType),
1102                           UndefValue::get(Type::getInt32Ty(Context)));
1103   }
1104
1105   SmallVector<ReturnInst *, 8> Returns;
1106   ClonedCodeInfo OutlinedFunctionInfo;
1107
1108   // If the start block contains PHI nodes, we need to map them.
1109   BasicBlock::iterator II = StartBB->begin();
1110   while (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(II)) {
1111     bool Mapped = false;
1112     // Look for PHI values that we have already mapped (such as the selector).
1113     for (Value *Val : PN->incoming_values()) {
1114       if (VMap.count(Val)) {
1115         VMap[PN] = VMap[Val];
1116         Mapped = true;
1117       }
1118     }
1119     // If we didn't find a match for this value, map it as an undef.
1120     if (!Mapped) {
1121       VMap[PN] = UndefValue::get(PN->getType());
1122     }
1123     ++II;
1124   }
1125
1126   // The landing pad value may be used by PHI nodes.  It will ultimately be
1127   // eliminated, but we need it in the map for intermediate handling.
1128   VMap[LPad] = UndefValue::get(LPad->getType());
1129
1130   // Skip over PHIs and, if applicable, landingpad instructions.
1131   II = StartBB->getFirstInsertionPt();
1132
1133   CloneAndPruneIntoFromInst(Handler, SrcFn, II, VMap,
1134                             /*ModuleLevelChanges=*/false, Returns, "",
1135                             &OutlinedFunctionInfo, Director.get());
1136
1137   // Move all the instructions in the first cloned block into our entry block.
1138   BasicBlock *FirstClonedBB = std::next(Function::iterator(Entry));
1139   Entry->getInstList().splice(Entry->end(), FirstClonedBB->getInstList());
1140   FirstClonedBB->eraseFromParent();
1141
1142   // Make sure we can identify the handler's personality later.
1143   addStubInvokeToHandlerIfNeeded(Handler, LPad->getPersonalityFn());
1144
1145   if (auto *CatchAction = dyn_cast<CatchHandler>(Action)) {
1146     WinEHCatchDirector *CatchDirector =
1147         reinterpret_cast<WinEHCatchDirector *>(Director.get());
1148     CatchAction->setExceptionVar(CatchDirector->getExceptionVar());
1149     CatchAction->setReturnTargets(CatchDirector->getReturnTargets());
1150
1151     // Look for blocks that are not part of the landing pad that we just
1152     // outlined but terminate with a call to llvm.eh.endcatch and a
1153     // branch to a block that is in the handler we just outlined.
1154     // These blocks will be part of a nested landing pad that intends to
1155     // return to an address in this handler.  This case is best handled
1156     // after both landing pads have been outlined, so for now we'll just
1157     // save the association of the blocks in LPadTargetBlocks.  The
1158     // return instructions which are created from these branches will be
1159     // replaced after all landing pads have been outlined.
1160     for (const auto MapEntry : VMap) {
1161       // VMap maps all values and blocks that were just cloned, but dead
1162       // blocks which were pruned will map to nullptr.
1163       if (!isa<BasicBlock>(MapEntry.first) || MapEntry.second == nullptr)
1164         continue;
1165       const BasicBlock *MappedBB = cast<BasicBlock>(MapEntry.first);
1166       for (auto *Pred : predecessors(const_cast<BasicBlock *>(MappedBB))) {
1167         auto *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Pred->getTerminator());
1168         if (!Branch || !Branch->isUnconditional() || Pred->size() <= 1)
1169           continue;
1170         BasicBlock::iterator II = const_cast<BranchInst *>(Branch);
1171         --II;
1172         if (match(cast<Value>(II), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>())) {
1173           // This would indicate that a nested landing pad wants to return
1174           // to a block that is outlined into two different handlers.
1175           assert(!LPadTargetBlocks.count(MappedBB));
1176           LPadTargetBlocks[MappedBB] = cast<BasicBlock>(MapEntry.second);
1177         }
1178       }
1179     }
1180   } // End if (CatchAction)
1181
1182   Action->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
1183
1184   return true;
1185 }
1186
1187 /// This BB must end in a selector dispatch. All we need to do is pass the
1188 /// handler block to llvm.eh.actions and list it as a possible indirectbr
1189 /// target.
1190 void WinEHPrepare::processSEHCatchHandler(CatchHandler *CatchAction,
1191                                           BasicBlock *StartBB) {
1192   BasicBlock *HandlerBB;
1193   BasicBlock *NextBB;
1194   Constant *Selector;
1195   bool Res = isSelectorDispatch(StartBB, HandlerBB, Selector, NextBB);
1196   if (Res) {
1197     // If this was EH dispatch, this must be a conditional branch to the handler
1198     // block.
1199     // FIXME: Handle instructions in the dispatch block. Currently we drop them,
1200     // leading to crashes if some optimization hoists stuff here.
1201     assert(CatchAction->getSelector() && HandlerBB &&
1202            "expected catch EH dispatch");
1203   } else {
1204     // This must be a catch-all. Split the block after the landingpad.
1205     assert(CatchAction->getSelector()->isNullValue() && "expected catch-all");
1206     HandlerBB =
1207         StartBB->splitBasicBlock(StartBB->getFirstInsertionPt(), "catch.all");
1208   }
1209   CatchAction->setHandlerBlockOrFunc(BlockAddress::get(HandlerBB));
1210   TinyPtrVector<BasicBlock *> Targets(HandlerBB);
1211   CatchAction->setReturnTargets(Targets);
1212 }
1213
1214 void LandingPadMap::mapLandingPad(const LandingPadInst *LPad) {
1215   // Each instance of this class should only ever be used to map a single
1216   // landing pad.
1217   assert(OriginLPad == nullptr || OriginLPad == LPad);
1218
1219   // If the landing pad has already been mapped, there's nothing more to do.
1220   if (OriginLPad == LPad)
1221     return;
1222
1223   OriginLPad = LPad;
1224
1225   // The landingpad instruction returns an aggregate value.  Typically, its
1226   // value will be passed to a pair of extract value instructions and the
1227   // results of those extracts will have been promoted to reg values before
1228   // this routine is called.
1229   for (auto *U : LPad->users()) {
1230     const ExtractValueInst *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(U);
1231     if (!Extract)
1232       continue;
1233     assert(Extract->getNumIndices() == 1 &&
1234            "Unexpected operation: extracting both landing pad values");
1235     unsigned int Idx = *(Extract->idx_begin());
1236     assert((Idx == 0 || Idx == 1) &&
1237            "Unexpected operation: extracting an unknown landing pad element");
1238     if (Idx == 0) {
1239       ExtractedEHPtrs.push_back(Extract);
1240     } else if (Idx == 1) {
1241       ExtractedSelectors.push_back(Extract);
1242     }
1243   }
1244 }
1245
1246 bool LandingPadMap::isOriginLandingPadBlock(const BasicBlock *BB) const {
1247   return BB->getLandingPadInst() == OriginLPad;
1248 }
1249
1250 bool LandingPadMap::isLandingPadSpecificInst(const Instruction *Inst) const {
1251   if (Inst == OriginLPad)
1252     return true;
1253   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs) {
1254     if (Inst == Extract)
1255       return true;
1256   }
1257   for (auto *Extract : ExtractedSelectors) {
1258     if (Inst == Extract)
1259       return true;
1260   }
1261   return false;
1262 }
1263
1264 void LandingPadMap::remapEHValues(ValueToValueMapTy &VMap, Value *EHPtrValue,
1265                                   Value *SelectorValue) const {
1266   // Remap all landing pad extract instructions to the specified values.
1267   for (auto *Extract : ExtractedEHPtrs)
1268     VMap[Extract] = EHPtrValue;
1269   for (auto *Extract : ExtractedSelectors)
1270     VMap[Extract] = SelectorValue;
1271 }
1272
1273 static bool isFrameAddressCall(const Value *V) {
1274   return match(const_cast<Value *>(V),
1275                m_Intrinsic<Intrinsic::frameaddress>(m_SpecificInt(0)));
1276 }
1277
1278 CloningDirector::CloningAction WinEHCloningDirectorBase::handleInstruction(
1279     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1280   // If this is one of the boilerplate landing pad instructions, skip it.
1281   // The instruction will have already been remapped in VMap.
1282   if (LPadMap.isLandingPadSpecificInst(Inst))
1283     return CloningDirector::SkipInstruction;
1284
1285   // Nested landing pads will be cloned as stubs, with just the
1286   // landingpad instruction and an unreachable instruction. When
1287   // all landingpads have been outlined, we'll replace this with the
1288   // llvm.eh.actions call and indirect branch created when the
1289   // landing pad was outlined.
1290   if (auto *LPad = dyn_cast<LandingPadInst>(Inst)) {
1291     return handleLandingPad(VMap, LPad, NewBB);
1292   }
1293
1294   if (auto *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst))
1295     return handleInvoke(VMap, Invoke, NewBB);
1296
1297   if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Inst))
1298     return handleResume(VMap, Resume, NewBB);
1299
1300   if (auto *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(Inst))
1301     return handleCompare(VMap, Cmp, NewBB);
1302
1303   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
1304     return handleBeginCatch(VMap, Inst, NewBB);
1305   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
1306     return handleEndCatch(VMap, Inst, NewBB);
1307   if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1308     return handleTypeIdFor(VMap, Inst, NewBB);
1309
1310   // When outlining llvm.frameaddress(i32 0), remap that to the second argument,
1311   // which is the FP of the parent.
1312   if (isFrameAddressCall(Inst)) {
1313     VMap[Inst] = EstablisherFrame;
1314     return CloningDirector::SkipInstruction;
1315   }
1316
1317   // Continue with the default cloning behavior.
1318   return CloningDirector::CloneInstruction;
1319 }
1320
1321 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleLandingPad(
1322     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1323   Instruction *NewInst = LPad->clone();
1324   if (LPad->hasName())
1325     NewInst->setName(LPad->getName());
1326   // Save this correlation for later processing.
1327   NestedLPtoOriginalLP[cast<LandingPadInst>(NewInst)] = LPad;
1328   VMap[LPad] = NewInst;
1329   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1330   InstList.push_back(NewInst);
1331   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1332   return CloningDirector::StopCloningBB;
1333 }
1334
1335 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleBeginCatch(
1336     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1337   // The argument to the call is some form of the first element of the
1338   // landingpad aggregate value, but that doesn't matter.  It isn't used
1339   // here.
1340   // The second argument is an outparameter where the exception object will be
1341   // stored. Typically the exception object is a scalar, but it can be an
1342   // aggregate when catching by value.
1343   // FIXME: Leave something behind to indicate where the exception object lives
1344   // for this handler. Should it be part of llvm.eh.actions?
1345   assert(ExceptionObjectVar == nullptr && "Multiple calls to "
1346                                           "llvm.eh.begincatch found while "
1347                                           "outlining catch handler.");
1348   ExceptionObjectVar = Inst->getOperand(1)->stripPointerCasts();
1349   if (isa<ConstantPointerNull>(ExceptionObjectVar))
1350     return CloningDirector::SkipInstruction;
1351   assert(cast<AllocaInst>(ExceptionObjectVar)->isStaticAlloca() &&
1352          "catch parameter is not static alloca");
1353   Materializer.escapeCatchObject(ExceptionObjectVar);
1354   return CloningDirector::SkipInstruction;
1355 }
1356
1357 CloningDirector::CloningAction
1358 WinEHCatchDirector::handleEndCatch(ValueToValueMapTy &VMap,
1359                                    const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1360   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1361   // It might be interesting to track whether or not we are inside a catch
1362   // function, but that might make the algorithm more brittle than it needs
1363   // to be.
1364
1365   // The end catch call can occur in one of two places: either in a
1366   // landingpad block that is part of the catch handlers exception mechanism,
1367   // or at the end of the catch block.  However, a catch-all handler may call
1368   // end catch from the original landing pad.  If the call occurs in a nested
1369   // landing pad block, we must skip it and continue so that the landing pad
1370   // gets cloned.
1371   auto *ParentBB = IntrinCall->getParent();
1372   if (ParentBB->isLandingPad() && !LPadMap.isOriginLandingPadBlock(ParentBB))
1373     return CloningDirector::SkipInstruction;
1374
1375   // If an end catch occurs anywhere else we want to terminate the handler
1376   // with a return to the code that follows the endcatch call.  If the
1377   // next instruction is not an unconditional branch, we need to split the
1378   // block to provide a clear target for the return instruction.
1379   BasicBlock *ContinueBB;
1380   auto Next = std::next(BasicBlock::const_iterator(IntrinCall));
1381   const BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Next);
1382   if (!Branch || !Branch->isUnconditional()) {
1383     // We're interrupting the cloning process at this location, so the
1384     // const_cast we're doing here will not cause a problem.
1385     ContinueBB = SplitBlock(const_cast<BasicBlock *>(ParentBB),
1386                             const_cast<Instruction *>(cast<Instruction>(Next)));
1387   } else {
1388     ContinueBB = Branch->getSuccessor(0);
1389   }
1390
1391   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), BlockAddress::get(ContinueBB), NewBB);
1392   ReturnTargets.push_back(ContinueBB);
1393
1394   // We just added a terminator to the cloned block.
1395   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1396   // the branch instruction will be skipped.
1397   return CloningDirector::StopCloningBB;
1398 }
1399
1400 CloningDirector::CloningAction WinEHCatchDirector::handleTypeIdFor(
1401     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1402   auto *IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
1403   Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1404   // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1405   // on the filter function we intend to match.
1406   if (Selector == CurrentSelector)
1407     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1408   else
1409     VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1410   // Tell the caller not to clone this instruction.
1411   return CloningDirector::SkipInstruction;
1412 }
1413
1414 CloningDirector::CloningAction
1415 WinEHCatchDirector::handleInvoke(ValueToValueMapTy &VMap,
1416                                  const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1417   return CloningDirector::CloneInstruction;
1418 }
1419
1420 CloningDirector::CloningAction
1421 WinEHCatchDirector::handleResume(ValueToValueMapTy &VMap,
1422                                  const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1423   // Resume instructions shouldn't be reachable from catch handlers.
1424   // We still need to handle it, but it will be pruned.
1425   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1426   InstList.push_back(new UnreachableInst(NewBB->getContext()));
1427   return CloningDirector::StopCloningBB;
1428 }
1429
1430 CloningDirector::CloningAction
1431 WinEHCatchDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1432                                   const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1433   const IntrinsicInst *IntrinCall = nullptr;
1434   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1435     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(0));
1436   } else if (match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1437     IntrinCall = dyn_cast<IntrinsicInst>(Compare->getOperand(1));
1438   }
1439   if (IntrinCall) {
1440     Value *Selector = IntrinCall->getArgOperand(0)->stripPointerCasts();
1441     // This causes a replacement that will collapse the landing pad CFG based
1442     // on the filter function we intend to match.
1443     if (Selector == CurrentSelector->stripPointerCasts()) {
1444       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1445     }
1446     else {
1447       VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1448     }
1449     return CloningDirector::SkipInstruction;
1450   }
1451   return CloningDirector::CloneInstruction;
1452 }
1453
1454 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleLandingPad(
1455     ValueToValueMapTy &VMap, const LandingPadInst *LPad, BasicBlock *NewBB) {
1456   // The MS runtime will terminate the process if an exception occurs in a
1457   // cleanup handler, so we shouldn't encounter landing pads in the actual
1458   // cleanup code, but they may appear in catch blocks.  Depending on where
1459   // we started cloning we may see one, but it will get dropped during dead
1460   // block pruning.
1461   Instruction *NewInst = new UnreachableInst(NewBB->getContext());
1462   VMap[LPad] = NewInst;
1463   BasicBlock::InstListType &InstList = NewBB->getInstList();
1464   InstList.push_back(NewInst);
1465   return CloningDirector::StopCloningBB;
1466 }
1467
1468 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleBeginCatch(
1469     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1470   // Cleanup code may flow into catch blocks or the catch block may be part
1471   // of a branch that will be optimized away.  We'll insert a return
1472   // instruction now, but it may be pruned before the cloning process is
1473   // complete.
1474   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1475   return CloningDirector::StopCloningBB;
1476 }
1477
1478 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleEndCatch(
1479     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1480   // Cleanup handlers nested within catch handlers may begin with a call to
1481   // eh.endcatch.  We can just ignore that instruction.
1482   return CloningDirector::SkipInstruction;
1483 }
1484
1485 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleTypeIdFor(
1486     ValueToValueMapTy &VMap, const Instruction *Inst, BasicBlock *NewBB) {
1487   // If we encounter a selector comparison while cloning a cleanup handler,
1488   // we want to stop cloning immediately.  Anything after the dispatch
1489   // will be outlined into a different handler.
1490   BasicBlock *CatchHandler;
1491   Constant *Selector;
1492   BasicBlock *NextBB;
1493   if (isSelectorDispatch(const_cast<BasicBlock *>(Inst->getParent()),
1494                          CatchHandler, Selector, NextBB)) {
1495     ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1496     return CloningDirector::StopCloningBB;
1497   }
1498   // If eg.typeid.for is called for any other reason, it can be ignored.
1499   VMap[Inst] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 0);
1500   return CloningDirector::SkipInstruction;
1501 }
1502
1503 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleInvoke(
1504     ValueToValueMapTy &VMap, const InvokeInst *Invoke, BasicBlock *NewBB) {
1505   // All invokes in cleanup handlers can be replaced with calls.
1506   SmallVector<Value *, 16> CallArgs(Invoke->op_begin(), Invoke->op_end() - 3);
1507   // Insert a normal call instruction...
1508   CallInst *NewCall =
1509       CallInst::Create(const_cast<Value *>(Invoke->getCalledValue()), CallArgs,
1510                        Invoke->getName(), NewBB);
1511   NewCall->setCallingConv(Invoke->getCallingConv());
1512   NewCall->setAttributes(Invoke->getAttributes());
1513   NewCall->setDebugLoc(Invoke->getDebugLoc());
1514   VMap[Invoke] = NewCall;
1515
1516   // Remap the operands.
1517   llvm::RemapInstruction(NewCall, VMap, RF_None, nullptr, &Materializer);
1518
1519   // Insert an unconditional branch to the normal destination.
1520   BranchInst::Create(Invoke->getNormalDest(), NewBB);
1521
1522   // The unwind destination won't be cloned into the new function, so
1523   // we don't need to clean up its phi nodes.
1524
1525   // We just added a terminator to the cloned block.
1526   // Tell the caller to stop processing the current basic block.
1527   return CloningDirector::CloneSuccessors;
1528 }
1529
1530 CloningDirector::CloningAction WinEHCleanupDirector::handleResume(
1531     ValueToValueMapTy &VMap, const ResumeInst *Resume, BasicBlock *NewBB) {
1532   ReturnInst::Create(NewBB->getContext(), nullptr, NewBB);
1533
1534   // We just added a terminator to the cloned block.
1535   // Tell the caller to stop processing the current basic block so that
1536   // the branch instruction will be skipped.
1537   return CloningDirector::StopCloningBB;
1538 }
1539
1540 CloningDirector::CloningAction
1541 WinEHCleanupDirector::handleCompare(ValueToValueMapTy &VMap,
1542                                     const CmpInst *Compare, BasicBlock *NewBB) {
1543   if (match(Compare->getOperand(0), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()) ||
1544       match(Compare->getOperand(1), m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>())) {
1545     VMap[Compare] = ConstantInt::get(SelectorIDType, 1);
1546     return CloningDirector::SkipInstruction;
1547   }
1548   return CloningDirector::CloneInstruction;
1549
1550 }
1551
1552 WinEHFrameVariableMaterializer::WinEHFrameVariableMaterializer(
1553     Function *OutlinedFn, FrameVarInfoMap &FrameVarInfo)
1554     : FrameVarInfo(FrameVarInfo), Builder(OutlinedFn->getContext()) {
1555   BasicBlock *EntryBB = &OutlinedFn->getEntryBlock();
1556   Builder.SetInsertPoint(EntryBB, EntryBB->getFirstInsertionPt());
1557 }
1558
1559 Value *WinEHFrameVariableMaterializer::materializeValueFor(Value *V) {
1560   // If we're asked to materialize a static alloca, we temporarily create an
1561   // alloca in the outlined function and add this to the FrameVarInfo map.  When
1562   // all the outlining is complete, we'll replace these temporary allocas with
1563   // calls to llvm.framerecover.
1564   if (auto *AV = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
1565     assert(AV->isStaticAlloca() &&
1566            "cannot materialize un-demoted dynamic alloca");
1567     AllocaInst *NewAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(AV->clone());
1568     Builder.Insert(NewAlloca, AV->getName());
1569     FrameVarInfo[AV].push_back(NewAlloca);
1570     return NewAlloca;
1571   }
1572
1573   if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) {
1574     errs() << "Failed to demote instruction used in exception handler:\n";
1575     errs() << "  " << *V << '\n';
1576     report_fatal_error("WinEHPrepare failed to demote instruction");
1577   }
1578
1579   // Don't materialize other values.
1580   return nullptr;
1581 }
1582
1583 void WinEHFrameVariableMaterializer::escapeCatchObject(Value *V) {
1584   // Catch parameter objects have to live in the parent frame. When we see a use
1585   // of a catch parameter, add a sentinel to the multimap to indicate that it's
1586   // used from another handler. This will prevent us from trying to sink the
1587   // alloca into the handler and ensure that the catch parameter is present in
1588   // the call to llvm.frameescape.
1589   FrameVarInfo[V].push_back(getCatchObjectSentinel());
1590 }
1591
1592 // This function maps the catch and cleanup handlers that are reachable from the
1593 // specified landing pad. The landing pad sequence will have this basic shape:
1594 //
1595 //  <cleanup handler>
1596 //  <selector comparison>
1597 //  <catch handler>
1598 //  <cleanup handler>
1599 //  <selector comparison>
1600 //  <catch handler>
1601 //  <cleanup handler>
1602 //  ...
1603 //
1604 // Any of the cleanup slots may be absent.  The cleanup slots may be occupied by
1605 // any arbitrary control flow, but all paths through the cleanup code must
1606 // eventually reach the next selector comparison and no path can skip to a
1607 // different selector comparisons, though some paths may terminate abnormally.
1608 // Therefore, we will use a depth first search from the start of any given
1609 // cleanup block and stop searching when we find the next selector comparison.
1610 //
1611 // If the landingpad instruction does not have a catch clause, we will assume
1612 // that any instructions other than selector comparisons and catch handlers can
1613 // be ignored.  In practice, these will only be the boilerplate instructions.
1614 //
1615 // The catch handlers may also have any control structure, but we are only
1616 // interested in the start of the catch handlers, so we don't need to actually
1617 // follow the flow of the catch handlers.  The start of the catch handlers can
1618 // be located from the compare instructions, but they can be skipped in the
1619 // flow by following the contrary branch.
1620 void WinEHPrepare::mapLandingPadBlocks(LandingPadInst *LPad,
1621                                        LandingPadActions &Actions) {
1622   unsigned int NumClauses = LPad->getNumClauses();
1623   unsigned int HandlersFound = 0;
1624   BasicBlock *BB = LPad->getParent();
1625
1626   DEBUG(dbgs() << "Mapping landing pad: " << BB->getName() << "\n");
1627
1628   if (NumClauses == 0) {
1629     findCleanupHandlers(Actions, BB, nullptr);
1630     return;
1631   }
1632
1633   VisitedBlockSet VisitedBlocks;
1634
1635   while (HandlersFound != NumClauses) {
1636     BasicBlock *NextBB = nullptr;
1637
1638     // See if the clause we're looking for is a catch-all.
1639     // If so, the catch begins immediately.
1640     Constant *ExpectedSelector = LPad->getClause(HandlersFound)->stripPointerCasts();
1641     if (isa<ConstantPointerNull>(ExpectedSelector)) {
1642       // The catch all must occur last.
1643       assert(HandlersFound == NumClauses - 1);
1644
1645       // There can be additional selector dispatches in the call chain that we
1646       // need to ignore.
1647       BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
1648       Constant *Selector;
1649       while (BB && isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
1650         DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
1651           << CatchBlock->getName() << "\n");
1652         BB = NextBB;
1653       }
1654
1655       // For C++ EH, check if there is any interesting cleanup code before we
1656       // begin the catch. This is important because cleanups cannot rethrow
1657       // exceptions but code called from catches can. For SEH, it isn't
1658       // important if some finally code before a catch-all is executed out of
1659       // line or after recovering from the exception.
1660       if (Personality == EHPersonality::MSVC_CXX)
1661         findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
1662
1663       // Add the catch handler to the action list.
1664       CatchHandler *Action = nullptr;
1665       if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
1666         // If the CatchHandlerMap already has an entry for this BB, re-use it.
1667         Action = CatchHandlerMap[BB];
1668         assert(Action->getSelector() == ExpectedSelector);
1669       } else {
1670         // Since this is a catch-all handler, the selector won't actually appear
1671         // in the code anywhere.  ExpectedSelector here is the constant null ptr
1672         // that we got from the landing pad instruction.
1673         Action = new CatchHandler(BB, ExpectedSelector, nullptr);
1674         CatchHandlerMap[BB] = Action;
1675       }
1676       Actions.insertCatchHandler(Action);
1677       DEBUG(dbgs() << "  Catch all handler at block " << BB->getName() << "\n");
1678       ++HandlersFound;
1679
1680       // Once we reach a catch-all, don't expect to hit a resume instruction.
1681       BB = nullptr;
1682       break;
1683     }
1684
1685     CatchHandler *CatchAction = findCatchHandler(BB, NextBB, VisitedBlocks);
1686     assert(CatchAction);
1687
1688     // See if there is any interesting code executed before the dispatch.
1689     findCleanupHandlers(Actions, BB, CatchAction->getStartBlock());
1690
1691     // When the source program contains multiple nested try blocks the catch
1692     // handlers can get strung together in such a way that we can encounter
1693     // a dispatch for a selector that we've already had a handler for.
1694     if (CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts() == ExpectedSelector) {
1695       ++HandlersFound;
1696
1697       // Add the catch handler to the action list.
1698       DEBUG(dbgs() << "  Found catch dispatch in block "
1699                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
1700       Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
1701     } else {
1702       // Under some circumstances optimized IR will flow unconditionally into a
1703       // handler block without checking the selector.  This can only happen if
1704       // the landing pad has a catch-all handler and the handler for the
1705       // preceeding catch clause is identical to the catch-call handler
1706       // (typically an empty catch).  In this case, the handler must be shared
1707       // by all remaining clauses.
1708       if (isa<ConstantPointerNull>(
1709               CatchAction->getSelector()->stripPointerCasts())) {
1710         DEBUG(dbgs() << "  Applying early catch-all handler in block "
1711                      << CatchAction->getStartBlock()->getName()
1712                      << "  to all remaining clauses.\n");
1713         Actions.insertCatchHandler(CatchAction);
1714         return;
1715       }
1716
1717       DEBUG(dbgs() << "  Found extra catch dispatch in block "
1718                    << CatchAction->getStartBlock()->getName() << "\n");
1719     }
1720
1721     // Move on to the block after the catch handler.
1722     BB = NextBB;
1723   }
1724
1725   // If we didn't wind up in a catch-all, see if there is any interesting code
1726   // executed before the resume.
1727   findCleanupHandlers(Actions, BB, BB);
1728
1729   // It's possible that some optimization moved code into a landingpad that
1730   // wasn't
1731   // previously being used for cleanup.  If that happens, we need to execute
1732   // that
1733   // extra code from a cleanup handler.
1734   if (Actions.includesCleanup() && !LPad->isCleanup())
1735     LPad->setCleanup(true);
1736 }
1737
1738 // This function searches starting with the input block for the next
1739 // block that terminates with a branch whose condition is based on a selector
1740 // comparison.  This may be the input block.  See the mapLandingPadBlocks
1741 // comments for a discussion of control flow assumptions.
1742 //
1743 CatchHandler *WinEHPrepare::findCatchHandler(BasicBlock *BB,
1744                                              BasicBlock *&NextBB,
1745                                              VisitedBlockSet &VisitedBlocks) {
1746   // See if we've already found a catch handler use it.
1747   // Call count() first to avoid creating a null entry for blocks
1748   // we haven't seen before.
1749   if (CatchHandlerMap.count(BB) && CatchHandlerMap[BB] != nullptr) {
1750     CatchHandler *Action = cast<CatchHandler>(CatchHandlerMap[BB]);
1751     NextBB = Action->getNextBB();
1752     return Action;
1753   }
1754
1755   // VisitedBlocks applies only to the current search.  We still
1756   // need to consider blocks that we've visited while mapping other
1757   // landing pads.
1758   VisitedBlocks.insert(BB);
1759
1760   BasicBlock *CatchBlock = nullptr;
1761   Constant *Selector = nullptr;
1762
1763   // If this is the first time we've visited this block from any landing pad
1764   // look to see if it is a selector dispatch block.
1765   if (!CatchHandlerMap.count(BB)) {
1766     if (isSelectorDispatch(BB, CatchBlock, Selector, NextBB)) {
1767       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, Selector, NextBB);
1768       CatchHandlerMap[BB] = Action;
1769       return Action;
1770     }
1771     // If we encounter a block containing an llvm.eh.begincatch before we
1772     // find a selector dispatch block, the handler is assumed to be
1773     // reached unconditionally.  This happens for catch-all blocks, but
1774     // it can also happen for other catch handlers that have been combined
1775     // with the catch-all handler during optimization.
1776     if (isCatchBlock(BB)) {
1777       PointerType *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(BB->getContext());
1778       Constant *NullSelector = ConstantPointerNull::get(Int8PtrTy);
1779       CatchHandler *Action = new CatchHandler(BB, NullSelector, nullptr);
1780       CatchHandlerMap[BB] = Action;
1781       return Action;
1782     }
1783   }
1784
1785   // Visit each successor, looking for the dispatch.
1786   // FIXME: We expect to find the dispatch quickly, so this will probably
1787   //        work better as a breadth first search.
1788   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
1789     if (VisitedBlocks.count(Succ))
1790       continue;
1791
1792     CatchHandler *Action = findCatchHandler(Succ, NextBB, VisitedBlocks);
1793     if (Action)
1794       return Action;
1795   }
1796   return nullptr;
1797 }
1798
1799 // These are helper functions to combine repeated code from findCleanupHandlers.
1800 static void createCleanupHandler(LandingPadActions &Actions,
1801                                  CleanupHandlerMapTy &CleanupHandlerMap,
1802                                  BasicBlock *BB) {
1803   CleanupHandler *Action = new CleanupHandler(BB);
1804   CleanupHandlerMap[BB] = Action;
1805   Actions.insertCleanupHandler(Action);
1806   DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
1807                << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
1808 }
1809
1810 static CallSite matchOutlinedFinallyCall(BasicBlock *BB,
1811                                          Instruction *MaybeCall) {
1812   // Look for finally blocks that Clang has already outlined for us.
1813   //   %fp = call i8* @llvm.frameaddress(i32 0)
1814   //   call void @"fin$parent"(iN 1, i8* %fp)
1815   if (isFrameAddressCall(MaybeCall) && MaybeCall != BB->getTerminator())
1816     MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
1817   CallSite FinallyCall(MaybeCall);
1818   if (!FinallyCall || FinallyCall.arg_size() != 2)
1819     return CallSite();
1820   if (!match(FinallyCall.getArgument(0), m_SpecificInt(1)))
1821     return CallSite();
1822   if (!isFrameAddressCall(FinallyCall.getArgument(1)))
1823     return CallSite();
1824   return FinallyCall;
1825 }
1826
1827 static BasicBlock *followSingleUnconditionalBranches(BasicBlock *BB) {
1828   // Skip single ubr blocks.
1829   while (BB->getFirstNonPHIOrDbg() == BB->getTerminator()) {
1830     auto *Br = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
1831     if (Br && Br->isUnconditional())
1832       BB = Br->getSuccessor(0);
1833     else
1834       return BB;
1835   }
1836   return BB;
1837 }
1838
1839 // This function searches starting with the input block for the next block that
1840 // contains code that is not part of a catch handler and would not be eliminated
1841 // during handler outlining.
1842 //
1843 void WinEHPrepare::findCleanupHandlers(LandingPadActions &Actions,
1844                                        BasicBlock *StartBB, BasicBlock *EndBB) {
1845   // Here we will skip over the following:
1846   //
1847   // landing pad prolog:
1848   //
1849   // Unconditional branches
1850   //
1851   // Selector dispatch
1852   //
1853   // Resume pattern
1854   //
1855   // Anything else marks the start of an interesting block
1856
1857   BasicBlock *BB = StartBB;
1858   // Anything other than an unconditional branch will kick us out of this loop
1859   // one way or another.
1860   while (BB) {
1861     BB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
1862     // If we've already scanned this block, don't scan it again.  If it is
1863     // a cleanup block, there will be an action in the CleanupHandlerMap.
1864     // If we've scanned it and it is not a cleanup block, there will be a
1865     // nullptr in the CleanupHandlerMap.  If we have not scanned it, there will
1866     // be no entry in the CleanupHandlerMap.  We must call count() first to
1867     // avoid creating a null entry for blocks we haven't scanned.
1868     if (CleanupHandlerMap.count(BB)) {
1869       if (auto *Action = CleanupHandlerMap[BB]) {
1870         Actions.insertCleanupHandler(Action);
1871         DEBUG(dbgs() << "  Found cleanup code in block "
1872               << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
1873         // FIXME: This cleanup might chain into another, and we need to discover
1874         // that.
1875         return;
1876       } else {
1877         // Here we handle the case where the cleanup handler map contains a
1878         // value for this block but the value is a nullptr.  This means that
1879         // we have previously analyzed the block and determined that it did
1880         // not contain any cleanup code.  Based on the earlier analysis, we
1881         // know the the block must end in either an unconditional branch, a
1882         // resume or a conditional branch that is predicated on a comparison
1883         // with a selector.  Either the resume or the selector dispatch
1884         // would terminate the search for cleanup code, so the unconditional
1885         // branch is the only case for which we might need to continue
1886         // searching.
1887         BasicBlock *SuccBB = followSingleUnconditionalBranches(BB);
1888         if (SuccBB == BB || SuccBB == EndBB)
1889           return;
1890         BB = SuccBB;
1891         continue;
1892       }
1893     }
1894
1895     // Create an entry in the cleanup handler map for this block.  Initially
1896     // we create an entry that says this isn't a cleanup block.  If we find
1897     // cleanup code, the caller will replace this entry.
1898     CleanupHandlerMap[BB] = nullptr;
1899
1900     TerminatorInst *Terminator = BB->getTerminator();
1901
1902     // Landing pad blocks have extra instructions we need to accept.
1903     LandingPadMap *LPadMap = nullptr;
1904     if (BB->isLandingPad()) {
1905       LandingPadInst *LPad = BB->getLandingPadInst();
1906       LPadMap = &LPadMaps[LPad];
1907       if (!LPadMap->isInitialized())
1908         LPadMap->mapLandingPad(LPad);
1909     }
1910
1911     // Look for the bare resume pattern:
1912     //   %lpad.val1 = insertvalue { i8*, i32 } undef, i8* %exn, 0
1913     //   %lpad.val2 = insertvalue { i8*, i32 } %lpad.val1, i32 %sel, 1
1914     //   resume { i8*, i32 } %lpad.val2
1915     if (auto *Resume = dyn_cast<ResumeInst>(Terminator)) {
1916       InsertValueInst *Insert1 = nullptr;
1917       InsertValueInst *Insert2 = nullptr;
1918       Value *ResumeVal = Resume->getOperand(0);
1919       // If the resume value isn't a phi or landingpad value, it should be a
1920       // series of insertions. Identify them so we can avoid them when scanning
1921       // for cleanups.
1922       if (!isa<PHINode>(ResumeVal) && !isa<LandingPadInst>(ResumeVal)) {
1923         Insert2 = dyn_cast<InsertValueInst>(ResumeVal);
1924         if (!Insert2)
1925           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1926         Insert1 = dyn_cast<InsertValueInst>(Insert2->getAggregateOperand());
1927         if (!Insert1)
1928           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1929       }
1930       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1931            II != IE; ++II) {
1932         Instruction *Inst = II;
1933         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
1934           continue;
1935         if (Inst == Insert1 || Inst == Insert2 || Inst == Resume)
1936           continue;
1937         if (!Inst->hasOneUse() ||
1938             (Inst->user_back() != Insert1 && Inst->user_back() != Insert2)) {
1939           return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1940         }
1941       }
1942       return;
1943     }
1944
1945     BranchInst *Branch = dyn_cast<BranchInst>(Terminator);
1946     if (Branch && Branch->isConditional()) {
1947       // Look for the selector dispatch.
1948       //   %2 = call i32 @llvm.eh.typeid.for(i8* bitcast (i8** @_ZTIf to i8*))
1949       //   %matches = icmp eq i32 %sel, %2
1950       //   br i1 %matches, label %catch14, label %eh.resume
1951       CmpInst *Compare = dyn_cast<CmpInst>(Branch->getCondition());
1952       if (!Compare || !Compare->isEquality())
1953         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1954       for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
1955            II != IE; ++II) {
1956         Instruction *Inst = II;
1957         if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
1958           continue;
1959         if (Inst == Compare || Inst == Branch)
1960           continue;
1961         if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_typeid_for>()))
1962           continue;
1963         return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
1964       }
1965       // The selector dispatch block should always terminate our search.
1966       assert(BB == EndBB);
1967       return;
1968     }
1969
1970     if (isAsynchronousEHPersonality(Personality)) {
1971       // If this is a landingpad block, split the block at the first non-landing
1972       // pad instruction.
1973       Instruction *MaybeCall = BB->getFirstNonPHIOrDbg();
1974       if (LPadMap) {
1975         while (MaybeCall != BB->getTerminator() &&
1976                LPadMap->isLandingPadSpecificInst(MaybeCall))
1977           MaybeCall = MaybeCall->getNextNode();
1978       }
1979
1980       // Look for outlined finally calls.
1981       if (CallSite FinallyCall = matchOutlinedFinallyCall(BB, MaybeCall)) {
1982         Function *Fin = FinallyCall.getCalledFunction();
1983         assert(Fin && "outlined finally call should be direct");
1984         auto *Action = new CleanupHandler(BB);
1985         Action->setHandlerBlockOrFunc(Fin);
1986         Actions.insertCleanupHandler(Action);
1987         CleanupHandlerMap[BB] = Action;
1988         DEBUG(dbgs() << "  Found frontend-outlined finally call to "
1989                      << Fin->getName() << " in block "
1990                      << Action->getStartBlock()->getName() << "\n");
1991
1992         // Split the block if there were more interesting instructions and look
1993         // for finally calls in the normal successor block.
1994         BasicBlock *SuccBB = BB;
1995         if (FinallyCall.getInstruction() != BB->getTerminator() &&
1996             FinallyCall.getInstruction()->getNextNode() != BB->getTerminator()) {
1997           SuccBB = BB->splitBasicBlock(FinallyCall.getInstruction()->getNextNode());
1998         } else {
1999           if (FinallyCall.isInvoke()) {
2000             SuccBB = cast<InvokeInst>(FinallyCall.getInstruction())->getNormalDest();
2001           } else {
2002             SuccBB = BB->getUniqueSuccessor();
2003             assert(SuccBB && "splitOutlinedFinallyCalls didn't insert a branch");
2004           }
2005         }
2006         BB = SuccBB;
2007         if (BB == EndBB)
2008           return;
2009         continue;
2010       }
2011     }
2012
2013     // Anything else is either a catch block or interesting cleanup code.
2014     for (BasicBlock::iterator II = BB->getFirstNonPHIOrDbg(), IE = BB->end();
2015          II != IE; ++II) {
2016       Instruction *Inst = II;
2017       if (LPadMap && LPadMap->isLandingPadSpecificInst(Inst))
2018         continue;
2019       // Unconditional branches fall through to this loop.
2020       if (Inst == Branch)
2021         continue;
2022       // If this is a catch block, there is no cleanup code to be found.
2023       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_begincatch>()))
2024         return;
2025       // If this a nested landing pad, it may contain an endcatch call.
2026       if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::eh_endcatch>()))
2027         return;
2028       // Anything else makes this interesting cleanup code.
2029       return createCleanupHandler(Actions, CleanupHandlerMap, BB);
2030     }
2031
2032     // Only unconditional branches in empty blocks should get this far.
2033     assert(Branch && Branch->isUnconditional());
2034     if (BB == EndBB)
2035       return;
2036     BB = Branch->getSuccessor(0);
2037   }
2038 }
2039
2040 // This is a public function, declared in WinEHFuncInfo.h and is also
2041 // referenced by WinEHNumbering in FunctionLoweringInfo.cpp.
2042 void llvm::parseEHActions(const IntrinsicInst *II,
2043                           SmallVectorImpl<ActionHandler *> &Actions) {
2044   for (unsigned I = 0, E = II->getNumArgOperands(); I != E;) {
2045     uint64_t ActionKind =
2046         cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I))->getZExtValue();
2047     if (ActionKind == /*catch=*/1) {
2048       auto *Selector = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2049       ConstantInt *EHObjIndex = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(I + 2));
2050       int64_t EHObjIndexVal = EHObjIndex->getSExtValue();
2051       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 3));
2052       I += 4;
2053       auto *CH = new CatchHandler(/*BB=*/nullptr, Selector, /*NextBB=*/nullptr);
2054       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2055       CH->setExceptionVarIndex(EHObjIndexVal);
2056       Actions.push_back(CH);
2057     } else if (ActionKind == 0) {
2058       Constant *Handler = cast<Constant>(II->getArgOperand(I + 1));
2059       I += 2;
2060       auto *CH = new CleanupHandler(/*BB=*/nullptr);
2061       CH->setHandlerBlockOrFunc(Handler);
2062       Actions.push_back(CH);
2063     } else {
2064       llvm_unreachable("Expected either a catch or cleanup handler!");
2065     }
2066   }
2067   std::reverse(Actions.begin(), Actions.end());
2068 }