WebAssembly: update expected failures, more assert got resolved.
[oota-llvm.git] / lib / Target / WebAssembly / WebAssemblyPEI.cpp
1 //===-- WebAssemblyPEI.cpp - Insert Prolog/Epilog code in function --===//
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 is responsible for finalizing the functions frame layout, saving
11 // callee saved registers, and for emitting prolog & epilog code for the
12 // function.
13 //
14 // This pass must be run after register allocation.  After this pass is
15 // executed, it is illegal to construct MO_FrameIndex operands.
16 //
17 // This is a copy of lib/CodeGen/PrologEpilogInserter.cpp except that it does
18 // not assert that all virtual registers are gone (because WebAssembly currently
19 // uses virtual rather than physical registers), and only runs
20 // MRI.clearVirtRegs() if scavenging happened (which it never does). It also
21 // uses a different class name so it can be registered via INITIALIZE_PASS.
22 // It is otherwise unmodified, so any changes to the target-independent PEI
23 // can be easily applied.
24 //===----------------------------------------------------------------------===//
25
26 #include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
27 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
28 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
29 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
30 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
37 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
38 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
39 #include "llvm/CodeGen/StackProtector.h"
40 #include "llvm/CodeGen/WinEHFuncInfo.h"
41 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
42 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
43 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
44 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
45 #include "llvm/Support/Compiler.h"
46 #include "llvm/Support/Debug.h"
47 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
48 #include "llvm/Target/TargetFrameLowering.h"
49 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
50 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
51 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
52 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
53 #include <climits>
54
55 using namespace llvm;
56
57 #define DEBUG_TYPE "pei"
58 namespace llvm {
59 void initializeWasmPEIPass(PassRegistry&);
60 }
61 namespace {
62 class WasmPEI : public MachineFunctionPass {
63 public:
64   static char ID;
65   WasmPEI() : MachineFunctionPass(ID) {
66     initializeWasmPEIPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
67   }
68
69   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
70
71   /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
72   /// frame indexes with appropriate references.
73   ///
74   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
75
76 private:
77   RegScavenger *RS;
78
79   // MinCSFrameIndex, MaxCSFrameIndex - Keeps the range of callee saved
80   // stack frame indexes.
81   unsigned MinCSFrameIndex, MaxCSFrameIndex;
82
83   // Save and Restore blocks of the current function. Typically there is a
84   // single save block, unless Windows EH funclets are involved.
85   SmallVector<MachineBasicBlock *, 1> SaveBlocks;
86   SmallVector<MachineBasicBlock *, 4> RestoreBlocks;
87
88   // Flag to control whether to use the register scavenger to resolve
89   // frame index materialization registers. Set according to
90   // TRI->requiresFrameIndexScavenging() for the current function.
91   bool FrameIndexVirtualScavenging;
92
93   void calculateSets(MachineFunction &Fn);
94   void calculateCallsInformation(MachineFunction &Fn);
95   void assignCalleeSavedSpillSlots(MachineFunction &Fn,
96                                    const BitVector &SavedRegs);
97   void insertCSRSpillsAndRestores(MachineFunction &Fn);
98   void calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn);
99   void replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn);
100   void replaceFrameIndices(MachineBasicBlock *BB, MachineFunction &Fn,
101                            int &SPAdj);
102   void scavengeFrameVirtualRegs(MachineFunction &Fn);
103   void insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn);
104 };
105 } // namespace
106
107 char WasmPEI::ID = 0;
108
109 namespace llvm {
110 FunctionPass *createWebAssemblyPEI() {
111   return new WasmPEI();
112 }
113 }
114
115 static cl::opt<unsigned>
116 WarnStackSize("wasm-warn-stack-size", cl::Hidden, cl::init((unsigned)-1),
117               cl::desc("Warn for stack size bigger than the given"
118                        " number"));
119
120 INITIALIZE_PASS_BEGIN(WasmPEI, "wasmprologepilog",
121                 "Wasm Prologue/Epilogue Insertion", false, false)
122 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
123 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
124 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(StackProtector)
125 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetPassConfig)
126 INITIALIZE_PASS_END(WasmPEI, "wasmprologepilog",
127                     "Wasm Prologue/Epilogue Insertion & Frame Finalization",
128                     false, false)
129
130 STATISTIC(NumScavengedRegs, "Number of frame index regs scavenged");
131 STATISTIC(NumBytesStackSpace,
132           "Number of bytes used for stack in all functions");
133
134 void WasmPEI::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
135   AU.setPreservesCFG();
136   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
137   AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
138   AU.addRequired<StackProtector>();
139   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
140   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
141 }
142
143 /// Compute the set of return blocks
144 void WasmPEI::calculateSets(MachineFunction &Fn) {
145   const MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
146
147   // Even when we do not change any CSR, we still want to insert the
148   // prologue and epilogue of the function.
149   // So set the save points for those.
150
151   // Use the points found by shrink-wrapping, if any.
152   if (MFI->getSavePoint()) {
153     SaveBlocks.push_back(MFI->getSavePoint());
154     assert(MFI->getRestorePoint() && "Both restore and save must be set");
155     MachineBasicBlock *RestoreBlock = MFI->getRestorePoint();
156     // If RestoreBlock does not have any successor and is not a return block
157     // then the end point is unreachable and we do not need to insert any
158     // epilogue.
159     if (!RestoreBlock->succ_empty() || RestoreBlock->isReturnBlock())
160       RestoreBlocks.push_back(RestoreBlock);
161     return;
162   }
163
164   // Save refs to entry and return blocks.
165   SaveBlocks.push_back(&Fn.front());
166   for (MachineBasicBlock &MBB : Fn) {
167     if (MBB.isEHFuncletEntry())
168       SaveBlocks.push_back(&MBB);
169     if (MBB.isReturnBlock())
170       RestoreBlocks.push_back(&MBB);
171   }
172 }
173
174 /// StackObjSet - A set of stack object indexes
175 typedef SmallSetVector<int, 8> StackObjSet;
176
177 /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
178 /// frame indexes with appropriate references.
179 ///
180 bool WasmPEI::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
181   const Function* F = Fn.getFunction();
182   const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
183   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
184
185   // LOCALMOD: assert removed from target-independent PEI
186   //assert(!Fn.getRegInfo().getNumVirtRegs() && "Regalloc must assign all vregs");
187
188   RS = TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) ? new RegScavenger() : nullptr;
189   FrameIndexVirtualScavenging = TRI->requiresFrameIndexScavenging(Fn);
190
191   // Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack variables for the
192   // function's frame information. Also eliminates call frame pseudo
193   // instructions.
194   calculateCallsInformation(Fn);
195
196   // Determine which of the registers in the callee save list should be saved.
197   BitVector SavedRegs;
198   TFI->determineCalleeSaves(Fn, SavedRegs, RS);
199
200   // Insert spill code for any callee saved registers that are modified.
201   assignCalleeSavedSpillSlots(Fn, SavedRegs);
202
203   // Determine placement of CSR spill/restore code:
204   // place all spills in the entry block, all restores in return blocks.
205   calculateSets(Fn);
206
207   // Add the code to save and restore the callee saved registers.
208   if (!F->hasFnAttribute(Attribute::Naked))
209     insertCSRSpillsAndRestores(Fn);
210
211   // Allow the target machine to make final modifications to the function
212   // before the frame layout is finalized.
213   TFI->processFunctionBeforeFrameFinalized(Fn, RS);
214
215   // Calculate actual frame offsets for all abstract stack objects...
216   calculateFrameObjectOffsets(Fn);
217
218   // Add prolog and epilog code to the function.  This function is required
219   // to align the stack frame as necessary for any stack variables or
220   // called functions.  Because of this, calculateCalleeSavedRegisters()
221   // must be called before this function in order to set the AdjustsStack
222   // and MaxCallFrameSize variables.
223   if (!F->hasFnAttribute(Attribute::Naked))
224     insertPrologEpilogCode(Fn);
225
226   // Replace all MO_FrameIndex operands with physical register references
227   // and actual offsets.
228   //
229   replaceFrameIndices(Fn);
230
231   // If register scavenging is needed, as we've enabled doing it as a
232   // post-pass, scavenge the virtual registers that frame index elimination
233   // inserted.
234   if (TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) && FrameIndexVirtualScavenging) {
235     scavengeFrameVirtualRegs(Fn);
236     // Clear any vregs created by virtual scavenging.
237     // LOCALMOD: made this call conditional with scavengeFrameVirtualregs()
238     Fn.getRegInfo().clearVirtRegs();
239   }
240
241   // Warn on stack size when we exceeds the given limit.
242   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
243   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
244   if (WarnStackSize.getNumOccurrences() > 0 && WarnStackSize < StackSize) {
245     DiagnosticInfoStackSize DiagStackSize(*F, StackSize);
246     F->getContext().diagnose(DiagStackSize);
247   }
248
249   delete RS;
250   SaveBlocks.clear();
251   RestoreBlocks.clear();
252   return true;
253 }
254
255 /// calculateCallsInformation - Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack
256 /// variables for the function's frame information and eliminate call frame
257 /// pseudo instructions.
258 void WasmPEI::calculateCallsInformation(MachineFunction &Fn) {
259   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getSubtarget().getInstrInfo();
260   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
261   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
262
263   unsigned MaxCallFrameSize = 0;
264   bool AdjustsStack = MFI->adjustsStack();
265
266   // Get the function call frame set-up and tear-down instruction opcode
267   unsigned FrameSetupOpcode = TII.getCallFrameSetupOpcode();
268   unsigned FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
269
270   // Early exit for targets which have no call frame setup/destroy pseudo
271   // instructions.
272   if (FrameSetupOpcode == ~0u && FrameDestroyOpcode == ~0u)
273     return;
274
275   std::vector<MachineBasicBlock::iterator> FrameSDOps;
276   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB)
277     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
278       if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
279           I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
280         assert(I->getNumOperands() >= 1 && "Call Frame Setup/Destroy Pseudo"
281                " instructions should have a single immediate argument!");
282         unsigned Size = I->getOperand(0).getImm();
283         if (Size > MaxCallFrameSize) MaxCallFrameSize = Size;
284         AdjustsStack = true;
285         FrameSDOps.push_back(I);
286       } else if (I->isInlineAsm()) {
287         // Some inline asm's need a stack frame, as indicated by operand 1.
288         unsigned ExtraInfo = I->getOperand(InlineAsm::MIOp_ExtraInfo).getImm();
289         if (ExtraInfo & InlineAsm::Extra_IsAlignStack)
290           AdjustsStack = true;
291       }
292
293   MFI->setAdjustsStack(AdjustsStack);
294   MFI->setMaxCallFrameSize(MaxCallFrameSize);
295
296   for (std::vector<MachineBasicBlock::iterator>::iterator
297          i = FrameSDOps.begin(), e = FrameSDOps.end(); i != e; ++i) {
298     MachineBasicBlock::iterator I = *i;
299
300     // If call frames are not being included as part of the stack frame, and
301     // the target doesn't indicate otherwise, remove the call frame pseudos
302     // here. The sub/add sp instruction pairs are still inserted, but we don't
303     // need to track the SP adjustment for frame index elimination.
304     if (TFI->canSimplifyCallFramePseudos(Fn))
305       TFI->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *I->getParent(), I);
306   }
307 }
308
309 void WasmPEI::assignCalleeSavedSpillSlots(MachineFunction &F,
310                                       const BitVector &SavedRegs) {
311   // These are used to keep track the callee-save area. Initialize them.
312   MinCSFrameIndex = INT_MAX;
313   MaxCSFrameIndex = 0;
314
315   if (SavedRegs.empty())
316     return;
317
318   const TargetRegisterInfo *RegInfo = F.getSubtarget().getRegisterInfo();
319   const MCPhysReg *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&F);
320
321   std::vector<CalleeSavedInfo> CSI;
322   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
323     unsigned Reg = CSRegs[i];
324     if (SavedRegs.test(Reg))
325       CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg));
326   }
327
328   const TargetFrameLowering *TFI = F.getSubtarget().getFrameLowering();
329   MachineFrameInfo *MFI = F.getFrameInfo();
330   if (!TFI->assignCalleeSavedSpillSlots(F, RegInfo, CSI)) {
331     // If target doesn't implement this, use generic code.
332
333     if (CSI.empty())
334       return; // Early exit if no callee saved registers are modified!
335
336     unsigned NumFixedSpillSlots;
337     const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSpillSlots =
338         TFI->getCalleeSavedSpillSlots(NumFixedSpillSlots);
339
340     // Now that we know which registers need to be saved and restored, allocate
341     // stack slots for them.
342     for (std::vector<CalleeSavedInfo>::iterator I = CSI.begin(), E = CSI.end();
343          I != E; ++I) {
344       unsigned Reg = I->getReg();
345       const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getMinimalPhysRegClass(Reg);
346
347       int FrameIdx;
348       if (RegInfo->hasReservedSpillSlot(F, Reg, FrameIdx)) {
349         I->setFrameIdx(FrameIdx);
350         continue;
351       }
352
353       // Check to see if this physreg must be spilled to a particular stack slot
354       // on this target.
355       const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSlot = FixedSpillSlots;
356       while (FixedSlot != FixedSpillSlots + NumFixedSpillSlots &&
357              FixedSlot->Reg != Reg)
358         ++FixedSlot;
359
360       if (FixedSlot == FixedSpillSlots + NumFixedSpillSlots) {
361         // Nope, just spill it anywhere convenient.
362         unsigned Align = RC->getAlignment();
363         unsigned StackAlign = TFI->getStackAlignment();
364
365         // We may not be able to satisfy the desired alignment specification of
366         // the TargetRegisterClass if the stack alignment is smaller. Use the
367         // min.
368         Align = std::min(Align, StackAlign);
369         FrameIdx = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), Align, true);
370         if ((unsigned)FrameIdx < MinCSFrameIndex) MinCSFrameIndex = FrameIdx;
371         if ((unsigned)FrameIdx > MaxCSFrameIndex) MaxCSFrameIndex = FrameIdx;
372       } else {
373         // Spill it to the stack where we must.
374         FrameIdx =
375             MFI->CreateFixedSpillStackObject(RC->getSize(), FixedSlot->Offset);
376       }
377
378       I->setFrameIdx(FrameIdx);
379     }
380   }
381
382   MFI->setCalleeSavedInfo(CSI);
383 }
384
385 /// Helper function to update the liveness information for the callee-saved
386 /// registers.
387 static void updateLiveness(MachineFunction &MF) {
388   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
389   // Visited will contain all the basic blocks that are in the region
390   // where the callee saved registers are alive:
391   // - Anything that is not Save or Restore -> LiveThrough.
392   // - Save -> LiveIn.
393   // - Restore -> LiveOut.
394   // The live-out is not attached to the block, so no need to keep
395   // Restore in this set.
396   SmallPtrSet<MachineBasicBlock *, 8> Visited;
397   SmallVector<MachineBasicBlock *, 8> WorkList;
398   MachineBasicBlock *Entry = &MF.front();
399   MachineBasicBlock *Save = MFI->getSavePoint();
400
401   if (!Save)
402     Save = Entry;
403
404   if (Entry != Save) {
405     WorkList.push_back(Entry);
406     Visited.insert(Entry);
407   }
408   Visited.insert(Save);
409
410   MachineBasicBlock *Restore = MFI->getRestorePoint();
411   if (Restore)
412     // By construction Restore cannot be visited, otherwise it
413     // means there exists a path to Restore that does not go
414     // through Save.
415     WorkList.push_back(Restore);
416
417   while (!WorkList.empty()) {
418     const MachineBasicBlock *CurBB = WorkList.pop_back_val();
419     // By construction, the region that is after the save point is
420     // dominated by the Save and post-dominated by the Restore.
421     if (CurBB == Save && Save != Restore)
422       continue;
423     // Enqueue all the successors not already visited.
424     // Those are by construction either before Save or after Restore.
425     for (MachineBasicBlock *SuccBB : CurBB->successors())
426       if (Visited.insert(SuccBB).second)
427         WorkList.push_back(SuccBB);
428   }
429
430   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
431
432   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
433     for (MachineBasicBlock *MBB : Visited) {
434       MCPhysReg Reg = CSI[i].getReg();
435       // Add the callee-saved register as live-in.
436       // It's killed at the spill.
437       if (!MBB->isLiveIn(Reg))
438         MBB->addLiveIn(Reg);
439     }
440   }
441 }
442
443 /// insertCSRSpillsAndRestores - Insert spill and restore code for
444 /// callee saved registers used in the function.
445 ///
446 void WasmPEI::insertCSRSpillsAndRestores(MachineFunction &Fn) {
447   // Get callee saved register information.
448   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
449   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
450
451   MFI->setCalleeSavedInfoValid(true);
452
453   // Early exit if no callee saved registers are modified!
454   if (CSI.empty())
455     return;
456
457   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getSubtarget().getInstrInfo();
458   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
459   const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
460   MachineBasicBlock::iterator I;
461
462   // Spill using target interface.
463   for (MachineBasicBlock *SaveBlock : SaveBlocks) {
464     I = SaveBlock->begin();
465     if (!TFI->spillCalleeSavedRegisters(*SaveBlock, I, CSI, TRI)) {
466       for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
467         // Insert the spill to the stack frame.
468         unsigned Reg = CSI[i].getReg();
469         const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
470         TII.storeRegToStackSlot(*SaveBlock, I, Reg, true, CSI[i].getFrameIdx(),
471                                 RC, TRI);
472       }
473     }
474     // Update the live-in information of all the blocks up to the save point.
475     updateLiveness(Fn);
476   }
477
478   // Restore using target interface.
479   for (MachineBasicBlock *MBB : RestoreBlocks) {
480     I = MBB->end();
481
482     // Skip over all terminator instructions, which are part of the return
483     // sequence.
484     MachineBasicBlock::iterator I2 = I;
485     while (I2 != MBB->begin() && (--I2)->isTerminator())
486       I = I2;
487
488     bool AtStart = I == MBB->begin();
489     MachineBasicBlock::iterator BeforeI = I;
490     if (!AtStart)
491       --BeforeI;
492
493     // Restore all registers immediately before the return and any
494     // terminators that precede it.
495     if (!TFI->restoreCalleeSavedRegisters(*MBB, I, CSI, TRI)) {
496       for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
497         unsigned Reg = CSI[i].getReg();
498         const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
499         TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, Reg, CSI[i].getFrameIdx(), RC, TRI);
500         assert(I != MBB->begin() &&
501                "loadRegFromStackSlot didn't insert any code!");
502         // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert
503         // multiple instructions.
504         if (AtStart)
505           I = MBB->begin();
506         else {
507           I = BeforeI;
508           ++I;
509         }
510       }
511     }
512   }
513 }
514
515 /// AdjustStackOffset - Helper function used to adjust the stack frame offset.
516 static inline void
517 AdjustStackOffset(MachineFrameInfo *MFI, int FrameIdx,
518                   bool StackGrowsDown, int64_t &Offset,
519                   unsigned &MaxAlign, unsigned Skew) {
520   // If the stack grows down, add the object size to find the lowest address.
521   if (StackGrowsDown)
522     Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
523
524   unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(FrameIdx);
525
526   // If the alignment of this object is greater than that of the stack, then
527   // increase the stack alignment to match.
528   MaxAlign = std::max(MaxAlign, Align);
529
530   // Adjust to alignment boundary.
531   Offset = RoundUpToAlignment(Offset, Align, Skew);
532
533   if (StackGrowsDown) {
534     DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << -Offset << "]\n");
535     MFI->setObjectOffset(FrameIdx, -Offset); // Set the computed offset
536   } else {
537     DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << Offset << "]\n");
538     MFI->setObjectOffset(FrameIdx, Offset);
539     Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
540   }
541 }
542
543 /// AssignProtectedObjSet - Helper function to assign large stack objects (i.e.,
544 /// those required to be close to the Stack Protector) to stack offsets.
545 static void
546 AssignProtectedObjSet(const StackObjSet &UnassignedObjs,
547                       SmallSet<int, 16> &ProtectedObjs,
548                       MachineFrameInfo *MFI, bool StackGrowsDown,
549                       int64_t &Offset, unsigned &MaxAlign, unsigned Skew) {
550
551   for (StackObjSet::const_iterator I = UnassignedObjs.begin(),
552         E = UnassignedObjs.end(); I != E; ++I) {
553     int i = *I;
554     AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign, Skew);
555     ProtectedObjs.insert(i);
556   }
557 }
558
559 /// calculateFrameObjectOffsets - Calculate actual frame offsets for all of the
560 /// abstract stack objects.
561 ///
562 void WasmPEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
563   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
564   StackProtector *SP = &getAnalysis<StackProtector>();
565
566   bool StackGrowsDown =
567     TFI.getStackGrowthDirection() == TargetFrameLowering::StackGrowsDown;
568
569   // Loop over all of the stack objects, assigning sequential addresses...
570   MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
571
572   // Start at the beginning of the local area.
573   // The Offset is the distance from the stack top in the direction
574   // of stack growth -- so it's always nonnegative.
575   int LocalAreaOffset = TFI.getOffsetOfLocalArea();
576   if (StackGrowsDown)
577     LocalAreaOffset = -LocalAreaOffset;
578   assert(LocalAreaOffset >= 0
579          && "Local area offset should be in direction of stack growth");
580   int64_t Offset = LocalAreaOffset;
581
582   // Skew to be applied to alignment.
583   unsigned Skew = TFI.getStackAlignmentSkew(Fn);
584
585   // If there are fixed sized objects that are preallocated in the local area,
586   // non-fixed objects can't be allocated right at the start of local area.
587   // We currently don't support filling in holes in between fixed sized
588   // objects, so we adjust 'Offset' to point to the end of last fixed sized
589   // preallocated object.
590   for (int i = MFI->getObjectIndexBegin(); i != 0; ++i) {
591     int64_t FixedOff;
592     if (StackGrowsDown) {
593       // The maximum distance from the stack pointer is at lower address of
594       // the object -- which is given by offset. For down growing stack
595       // the offset is negative, so we negate the offset to get the distance.
596       FixedOff = -MFI->getObjectOffset(i);
597     } else {
598       // The maximum distance from the start pointer is at the upper
599       // address of the object.
600       FixedOff = MFI->getObjectOffset(i) + MFI->getObjectSize(i);
601     }
602     if (FixedOff > Offset) Offset = FixedOff;
603   }
604
605   // First assign frame offsets to stack objects that are used to spill
606   // callee saved registers.
607   if (StackGrowsDown) {
608     for (unsigned i = MinCSFrameIndex; i <= MaxCSFrameIndex; ++i) {
609       // If the stack grows down, we need to add the size to find the lowest
610       // address of the object.
611       Offset += MFI->getObjectSize(i);
612
613       unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
614       // Adjust to alignment boundary
615       Offset = RoundUpToAlignment(Offset, Align, Skew);
616
617       MFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
618     }
619   } else {
620     int MaxCSFI = MaxCSFrameIndex, MinCSFI = MinCSFrameIndex;
621     for (int i = MaxCSFI; i >= MinCSFI ; --i) {
622       unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
623       // Adjust to alignment boundary
624       Offset = RoundUpToAlignment(Offset, Align, Skew);
625
626       MFI->setObjectOffset(i, Offset);
627       Offset += MFI->getObjectSize(i);
628     }
629   }
630
631   unsigned MaxAlign = MFI->getMaxAlignment();
632
633   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
634   // incoming stack pointer if a frame pointer is required and is closer
635   // to the incoming rather than the final stack pointer.
636   const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
637   bool EarlyScavengingSlots = (TFI.hasFP(Fn) &&
638                                TFI.isFPCloseToIncomingSP() &&
639                                RegInfo->useFPForScavengingIndex(Fn) &&
640                                !RegInfo->needsStackRealignment(Fn));
641   if (RS && EarlyScavengingSlots) {
642     SmallVector<int, 2> SFIs;
643     RS->getScavengingFrameIndices(SFIs);
644     for (SmallVectorImpl<int>::iterator I = SFIs.begin(),
645            IE = SFIs.end(); I != IE; ++I)
646       AdjustStackOffset(MFI, *I, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign, Skew);
647   }
648
649   // FIXME: Once this is working, then enable flag will change to a target
650   // check for whether the frame is large enough to want to use virtual
651   // frame index registers. Functions which don't want/need this optimization
652   // will continue to use the existing code path.
653   if (MFI->getUseLocalStackAllocationBlock()) {
654     unsigned Align = MFI->getLocalFrameMaxAlign();
655
656     // Adjust to alignment boundary.
657     Offset = RoundUpToAlignment(Offset, Align, Skew);
658
659     DEBUG(dbgs() << "Local frame base offset: " << Offset << "\n");
660
661     // Resolve offsets for objects in the local block.
662     for (unsigned i = 0, e = MFI->getLocalFrameObjectCount(); i != e; ++i) {
663       std::pair<int, int64_t> Entry = MFI->getLocalFrameObjectMap(i);
664       int64_t FIOffset = (StackGrowsDown ? -Offset : Offset) + Entry.second;
665       DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << Entry.first << ") at SP[" <<
666             FIOffset << "]\n");
667       MFI->setObjectOffset(Entry.first, FIOffset);
668     }
669     // Allocate the local block
670     Offset += MFI->getLocalFrameSize();
671
672     MaxAlign = std::max(Align, MaxAlign);
673   }
674
675   // Make sure that the stack protector comes before the local variables on the
676   // stack.
677   SmallSet<int, 16> ProtectedObjs;
678   if (MFI->getStackProtectorIndex() >= 0) {
679     StackObjSet LargeArrayObjs;
680     StackObjSet SmallArrayObjs;
681     StackObjSet AddrOfObjs;
682
683     AdjustStackOffset(MFI, MFI->getStackProtectorIndex(), StackGrowsDown,
684                       Offset, MaxAlign, Skew);
685
686     // Assign large stack objects first.
687     for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
688       if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
689           MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
690         continue;
691       if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
692         continue;
693       if (RS && RS->isScavengingFrameIndex((int)i))
694         continue;
695       if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
696         continue;
697       if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
698         continue;
699
700       switch (SP->getSSPLayout(MFI->getObjectAllocation(i))) {
701       case StackProtector::SSPLK_None:
702         continue;
703       case StackProtector::SSPLK_SmallArray:
704         SmallArrayObjs.insert(i);
705         continue;
706       case StackProtector::SSPLK_AddrOf:
707         AddrOfObjs.insert(i);
708         continue;
709       case StackProtector::SSPLK_LargeArray:
710         LargeArrayObjs.insert(i);
711         continue;
712       }
713       llvm_unreachable("Unexpected SSPLayoutKind.");
714     }
715
716     AssignProtectedObjSet(LargeArrayObjs, ProtectedObjs, MFI, StackGrowsDown,
717                           Offset, MaxAlign, Skew);
718     AssignProtectedObjSet(SmallArrayObjs, ProtectedObjs, MFI, StackGrowsDown,
719                           Offset, MaxAlign, Skew);
720     AssignProtectedObjSet(AddrOfObjs, ProtectedObjs, MFI, StackGrowsDown,
721                           Offset, MaxAlign, Skew);
722   }
723
724   // Then assign frame offsets to stack objects that are not used to spill
725   // callee saved registers.
726   for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
727     if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
728         MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
729       continue;
730     if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
731       continue;
732     if (RS && RS->isScavengingFrameIndex((int)i))
733       continue;
734     if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
735       continue;
736     if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
737       continue;
738     if (ProtectedObjs.count(i))
739       continue;
740
741     AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign, Skew);
742   }
743
744   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
745   // stack pointer.
746   if (RS && !EarlyScavengingSlots) {
747     SmallVector<int, 2> SFIs;
748     RS->getScavengingFrameIndices(SFIs);
749     for (SmallVectorImpl<int>::iterator I = SFIs.begin(),
750            IE = SFIs.end(); I != IE; ++I)
751       AdjustStackOffset(MFI, *I, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign, Skew);
752   }
753
754   if (!TFI.targetHandlesStackFrameRounding()) {
755     // If we have reserved argument space for call sites in the function
756     // immediately on entry to the current function, count it as part of the
757     // overall stack size.
758     if (MFI->adjustsStack() && TFI.hasReservedCallFrame(Fn))
759       Offset += MFI->getMaxCallFrameSize();
760
761     // Round up the size to a multiple of the alignment.  If the function has
762     // any calls or alloca's, align to the target's StackAlignment value to
763     // ensure that the callee's frame or the alloca data is suitably aligned;
764     // otherwise, for leaf functions, align to the TransientStackAlignment
765     // value.
766     unsigned StackAlign;
767     if (MFI->adjustsStack() || MFI->hasVarSizedObjects() ||
768         (RegInfo->needsStackRealignment(Fn) && MFI->getObjectIndexEnd() != 0))
769       StackAlign = TFI.getStackAlignment();
770     else
771       StackAlign = TFI.getTransientStackAlignment();
772
773     // If the frame pointer is eliminated, all frame offsets will be relative to
774     // SP not FP. Align to MaxAlign so this works.
775     StackAlign = std::max(StackAlign, MaxAlign);
776     Offset = RoundUpToAlignment(Offset, StackAlign, Skew);
777   }
778
779   // Update frame info to pretend that this is part of the stack...
780   int64_t StackSize = Offset - LocalAreaOffset;
781   MFI->setStackSize(StackSize);
782   NumBytesStackSpace += StackSize;
783 }
784
785 /// insertPrologEpilogCode - Scan the function for modified callee saved
786 /// registers, insert spill code for these callee saved registers, then add
787 /// prolog and epilog code to the function.
788 ///
789 void WasmPEI::insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn) {
790   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
791
792   // Add prologue to the function...
793   for (MachineBasicBlock *SaveBlock : SaveBlocks)
794     TFI.emitPrologue(Fn, *SaveBlock);
795
796   // Add epilogue to restore the callee-save registers in each exiting block.
797   for (MachineBasicBlock *RestoreBlock : RestoreBlocks)
798     TFI.emitEpilogue(Fn, *RestoreBlock);
799
800   for (MachineBasicBlock *SaveBlock : SaveBlocks)
801     TFI.inlineStackProbe(Fn, *SaveBlock);
802
803   // Emit additional code that is required to support segmented stacks, if
804   // we've been asked for it.  This, when linked with a runtime with support
805   // for segmented stacks (libgcc is one), will result in allocating stack
806   // space in small chunks instead of one large contiguous block.
807   if (Fn.shouldSplitStack()) {
808     for (MachineBasicBlock *SaveBlock : SaveBlocks)
809       TFI.adjustForSegmentedStacks(Fn, *SaveBlock);
810   }
811
812   // Emit additional code that is required to explicitly handle the stack in
813   // HiPE native code (if needed) when loaded in the Erlang/OTP runtime. The
814   // approach is rather similar to that of Segmented Stacks, but it uses a
815   // different conditional check and another BIF for allocating more stack
816   // space.
817   if (Fn.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::HiPE)
818     for (MachineBasicBlock *SaveBlock : SaveBlocks)
819       TFI.adjustForHiPEPrologue(Fn, *SaveBlock);
820 }
821
822 /// replaceFrameIndices - Replace all MO_FrameIndex operands with physical
823 /// register references and actual offsets.
824 ///
825 void WasmPEI::replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn) {
826   const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
827   if (!TFI.needsFrameIndexResolution(Fn)) return;
828
829   // Store SPAdj at exit of a basic block.
830   SmallVector<int, 8> SPState;
831   SPState.resize(Fn.getNumBlockIDs());
832   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Reachable;
833
834   // Iterate over the reachable blocks in DFS order.
835   for (auto DFI = df_ext_begin(&Fn, Reachable), DFE = df_ext_end(&Fn, Reachable);
836        DFI != DFE; ++DFI) {
837     int SPAdj = 0;
838     // Check the exit state of the DFS stack predecessor.
839     if (DFI.getPathLength() >= 2) {
840       MachineBasicBlock *StackPred = DFI.getPath(DFI.getPathLength() - 2);
841       assert(Reachable.count(StackPred) &&
842              "DFS stack predecessor is already visited.\n");
843       SPAdj = SPState[StackPred->getNumber()];
844     }
845     MachineBasicBlock *BB = *DFI;
846     replaceFrameIndices(BB, Fn, SPAdj);
847     SPState[BB->getNumber()] = SPAdj;
848   }
849
850   // Handle the unreachable blocks.
851   for (auto &BB : Fn) {
852     if (Reachable.count(&BB))
853       // Already handled in DFS traversal.
854       continue;
855     int SPAdj = 0;
856     replaceFrameIndices(&BB, Fn, SPAdj);
857   }
858 }
859
860 void WasmPEI::replaceFrameIndices(MachineBasicBlock *BB, MachineFunction &Fn,
861                               int &SPAdj) {
862   assert(Fn.getSubtarget().getRegisterInfo() &&
863          "getRegisterInfo() must be implemented!");
864   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getSubtarget().getInstrInfo();
865   const TargetRegisterInfo &TRI = *Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
866   const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getSubtarget().getFrameLowering();
867   unsigned FrameSetupOpcode = TII.getCallFrameSetupOpcode();
868   unsigned FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
869
870   if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging) RS->enterBasicBlock(BB);
871
872   bool InsideCallSequence = false;
873
874   for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
875
876     if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
877         I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
878       InsideCallSequence = (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode);
879       SPAdj += TII.getSPAdjust(I);
880
881       MachineBasicBlock::iterator PrevI = BB->end();
882       if (I != BB->begin()) PrevI = std::prev(I);
883       TFI->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I);
884
885       // Visit the instructions created by eliminateCallFramePseudoInstr().
886       if (PrevI == BB->end())
887         I = BB->begin();     // The replaced instr was the first in the block.
888       else
889         I = std::next(PrevI);
890       continue;
891     }
892
893     MachineInstr *MI = I;
894     bool DoIncr = true;
895     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
896       if (!MI->getOperand(i).isFI())
897         continue;
898
899       // Frame indices in debug values are encoded in a target independent
900       // way with simply the frame index and offset rather than any
901       // target-specific addressing mode.
902       if (MI->isDebugValue()) {
903         assert(i == 0 && "Frame indices can only appear as the first "
904                          "operand of a DBG_VALUE machine instruction");
905         unsigned Reg;
906         MachineOperand &Offset = MI->getOperand(1);
907         Offset.setImm(Offset.getImm() +
908                       TFI->getFrameIndexReference(
909                           Fn, MI->getOperand(0).getIndex(), Reg));
910         MI->getOperand(0).ChangeToRegister(Reg, false /*isDef*/);
911         continue;
912       }
913
914       // TODO: This code should be commoned with the code for
915       // PATCHPOINT. There's no good reason for the difference in
916       // implementation other than historical accident.  The only
917       // remaining difference is the unconditional use of the stack
918       // pointer as the base register.
919       if (MI->getOpcode() == TargetOpcode::STATEPOINT) {
920         assert((!MI->isDebugValue() || i == 0) &&
921                "Frame indicies can only appear as the first operand of a "
922                "DBG_VALUE machine instruction");
923         unsigned Reg;
924         MachineOperand &Offset = MI->getOperand(i + 1);
925         const unsigned refOffset =
926           TFI->getFrameIndexReferenceFromSP(Fn, MI->getOperand(i).getIndex(),
927                                             Reg);
928
929         Offset.setImm(Offset.getImm() + refOffset);
930         MI->getOperand(i).ChangeToRegister(Reg, false /*isDef*/);
931         continue;
932       }
933
934       // Some instructions (e.g. inline asm instructions) can have
935       // multiple frame indices and/or cause eliminateFrameIndex
936       // to insert more than one instruction. We need the register
937       // scavenger to go through all of these instructions so that
938       // it can update its register information. We keep the
939       // iterator at the point before insertion so that we can
940       // revisit them in full.
941       bool AtBeginning = (I == BB->begin());
942       if (!AtBeginning) --I;
943
944       // If this instruction has a FrameIndex operand, we need to
945       // use that target machine register info object to eliminate
946       // it.
947       TRI.eliminateFrameIndex(MI, SPAdj, i,
948                               FrameIndexVirtualScavenging ?  nullptr : RS);
949
950       // Reset the iterator if we were at the beginning of the BB.
951       if (AtBeginning) {
952         I = BB->begin();
953         DoIncr = false;
954       }
955
956       MI = nullptr;
957       break;
958     }
959
960     // If we are looking at a call sequence, we need to keep track of
961     // the SP adjustment made by each instruction in the sequence.
962     // This includes both the frame setup/destroy pseudos (handled above),
963     // as well as other instructions that have side effects w.r.t the SP.
964     // Note that this must come after eliminateFrameIndex, because 
965     // if I itself referred to a frame index, we shouldn't count its own
966     // adjustment.
967     if (MI && InsideCallSequence)
968       SPAdj += TII.getSPAdjust(MI);
969
970     if (DoIncr && I != BB->end()) ++I;
971
972     // Update register states.
973     if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging && MI) RS->forward(MI);
974   }
975 }
976
977 /// scavengeFrameVirtualRegs - Replace all frame index virtual registers
978 /// with physical registers. Use the register scavenger to find an
979 /// appropriate register to use.
980 ///
981 /// FIXME: Iterating over the instruction stream is unnecessary. We can simply
982 /// iterate over the vreg use list, which at this point only contains machine
983 /// operands for which eliminateFrameIndex need a new scratch reg.
984 void
985 WasmPEI::scavengeFrameVirtualRegs(MachineFunction &Fn) {
986   // Run through the instructions and find any virtual registers.
987   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(),
988        E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
989     RS->enterBasicBlock(&*BB);
990
991     int SPAdj = 0;
992
993     // The instruction stream may change in the loop, so check BB->end()
994     // directly.
995     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
996       // We might end up here again with a NULL iterator if we scavenged a
997       // register for which we inserted spill code for definition by what was
998       // originally the first instruction in BB.
999       if (I == MachineBasicBlock::iterator(nullptr))
1000         I = BB->begin();
1001
1002       MachineInstr *MI = I;
1003       MachineBasicBlock::iterator J = std::next(I);
1004       MachineBasicBlock::iterator P =
1005                          I == BB->begin() ? MachineBasicBlock::iterator(nullptr)
1006                                           : std::prev(I);
1007
1008       // RS should process this instruction before we might scavenge at this
1009       // location. This is because we might be replacing a virtual register
1010       // defined by this instruction, and if so, registers killed by this
1011       // instruction are available, and defined registers are not.
1012       RS->forward(I);
1013
1014       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1015         if (MI->getOperand(i).isReg()) {
1016           MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1017           unsigned Reg = MO.getReg();
1018           if (Reg == 0)
1019             continue;
1020           if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1021             continue;
1022
1023           // When we first encounter a new virtual register, it
1024           // must be a definition.
1025           assert(MI->getOperand(i).isDef() &&
1026                  "frame index virtual missing def!");
1027           // Scavenge a new scratch register
1028           const TargetRegisterClass *RC = Fn.getRegInfo().getRegClass(Reg);
1029           unsigned ScratchReg = RS->scavengeRegister(RC, J, SPAdj);
1030
1031           ++NumScavengedRegs;
1032
1033           // Replace this reference to the virtual register with the
1034           // scratch register.
1035           assert (ScratchReg && "Missing scratch register!");
1036           Fn.getRegInfo().replaceRegWith(Reg, ScratchReg);
1037           
1038           // Because this instruction was processed by the RS before this
1039           // register was allocated, make sure that the RS now records the
1040           // register as being used.
1041           RS->setRegUsed(ScratchReg);
1042         }
1043       }
1044
1045       // If the scavenger needed to use one of its spill slots, the
1046       // spill code will have been inserted in between I and J. This is a
1047       // problem because we need the spill code before I: Move I to just
1048       // prior to J.
1049       if (I != std::prev(J)) {
1050         BB->splice(J, &*BB, I);
1051
1052         // Before we move I, we need to prepare the RS to visit I again.
1053         // Specifically, RS will assert if it sees uses of registers that
1054         // it believes are undefined. Because we have already processed
1055         // register kills in I, when it visits I again, it will believe that
1056         // those registers are undefined. To avoid this situation, unprocess
1057         // the instruction I.
1058         assert(RS->getCurrentPosition() == I &&
1059           "The register scavenger has an unexpected position");
1060         I = P;
1061         RS->unprocess(P);
1062       } else
1063         ++I;
1064     }
1065   }
1066 }