lib/Transforms/Instrumentation/DataFlowSanitizer.cpp

   1 //===-- DataFlowSanitizer.cpp - dynamic data flow analysis ----------------===//
   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 /// \file
  10 /// This file is a part of DataFlowSanitizer, a generalised dynamic data flow
  11 /// analysis.
  12 ///
  13 /// Unlike other Sanitizer tools, this tool is not designed to detect a specific
  14 /// class of bugs on its own.  Instead, it provides a generic dynamic data flow
  15 /// analysis framework to be used by clients to help detect application-specific
  16 /// issues within their own code.
  17 ///
  18 /// The analysis is based on automatic propagation of data flow labels (also
  19 /// known as taint labels) through a program as it performs computation.  Each
  20 /// byte of application memory is backed by two bytes of shadow memory which
  21 /// hold the label.  On Linux/x86_64, memory is laid out as follows:
  22 ///
  23 /// +--------------------+ 0x800000000000 (top of memory)
  24 /// | application memory |
  25 /// +--------------------+ 0x700000008000 (kAppAddr)
  26 /// |                    |
  27 /// |       unused       |
  28 /// |                    |
  29 /// +--------------------+ 0x200200000000 (kUnusedAddr)
  30 /// |    union table     |
  31 /// +--------------------+ 0x200000000000 (kUnionTableAddr)
  32 /// |   shadow memory    |
  33 /// +--------------------+ 0x000000010000 (kShadowAddr)
  34 /// | reserved by kernel |
  35 /// +--------------------+ 0x000000000000
  36 ///
  37 /// To derive a shadow memory address from an application memory address,
  38 /// bits 44-46 are cleared to bring the address into the range
  39 /// [0x000000008000,0x100000000000).  Then the address is shifted left by 1 to
  40 /// account for the double byte representation of shadow labels and move the
  41 /// address into the shadow memory range.  See the function
  42 /// DataFlowSanitizer::getShadowAddress below.
  43 ///
  44 /// For more information, please refer to the design document:
  45 /// http://clang.llvm.org/docs/DataFlowSanitizerDesign.html
  46
  47 #include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
  48 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  49 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  50 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  51 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  52 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  53 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  54 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  55 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
  56 #include "llvm/IR/InstVisitor.h"
  57 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  58 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
  59 #include "llvm/IR/Type.h"
  60 #include "llvm/IR/Value.h"
  61 #include "llvm/Pass.h"
  62 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  63 #include "llvm/Support/SpecialCaseList.h"
  64 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  65 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  66 #include <algorithm>
  67 #include <iterator>
  68 #include <set>
  69 #include <utility>
  70
  71 using namespace llvm;
  72
  73 // The -dfsan-preserve-alignment flag controls whether this pass assumes that
  74 // alignment requirements provided by the input IR are correct.  For example,
  75 // if the input IR contains a load with alignment 8, this flag will cause
  76 // the shadow load to have alignment 16.  This flag is disabled by default as
  77 // we have unfortunately encountered too much code (including Clang itself;
  78 // see PR14291) which performs misaligned access.
  79 static cl::opt<bool> ClPreserveAlignment(
  80     "dfsan-preserve-alignment",
  81     cl::desc("respect alignment requirements provided by input IR"), cl::Hidden,
  82     cl::init(false));
  83
  84 // The ABI list file controls how shadow parameters are passed.  The pass treats
  85 // every function labelled "uninstrumented" in the ABI list file as conforming
  86 // to the "native" (i.e. unsanitized) ABI.  Unless the ABI list contains
  87 // additional annotations for those functions, a call to one of those functions
  88 // will produce a warning message, as the labelling behaviour of the function is
  89 // unknown.  The other supported annotations are "functional" and "discard",
  90 // which are described below under DataFlowSanitizer::WrapperKind.
  91 static cl::opt<std::string> ClABIListFile(
  92     "dfsan-abilist",
  93     cl::desc("File listing native ABI functions and how the pass treats them"),
  94     cl::Hidden);
  95
  96 // Controls whether the pass uses IA_Args or IA_TLS as the ABI for instrumented
  97 // functions (see DataFlowSanitizer::InstrumentedABI below).
  98 static cl::opt<bool> ClArgsABI(
  99     "dfsan-args-abi",
 100     cl::desc("Use the argument ABI rather than the TLS ABI"),
 101     cl::Hidden);
 102
 103 // Controls whether the pass includes or ignores the labels of pointers in load
 104 // instructions.
 105 static cl::opt<bool> ClCombinePointerLabelsOnLoad(
 106     "dfsan-combine-pointer-labels-on-load",
 107     cl::desc("Combine the label of the pointer with the label of the data when "
 108              "loading from memory."),
 109     cl::Hidden, cl::init(true));
 110
 111 // Controls whether the pass includes or ignores the labels of pointers in
 112 // stores instructions.
 113 static cl::opt<bool> ClCombinePointerLabelsOnStore(
 114     "dfsan-combine-pointer-labels-on-store",
 115     cl::desc("Combine the label of the pointer with the label of the data when "
 116              "storing in memory."),
 117     cl::Hidden, cl::init(false));
 118
 119 static cl::opt<bool> ClDebugNonzeroLabels(
 120     "dfsan-debug-nonzero-labels",
 121     cl::desc("Insert calls to __dfsan_nonzero_label on observing a parameter, "
 122              "load or return with a nonzero label"),
 123     cl::Hidden);
 124
 125 namespace {
 126
 127 StringRef GetGlobalTypeString(const GlobalValue &G) {
 128   // Types of GlobalVariables are always pointer types.
 129   Type *GType = G.getType()->getElementType();
 130   // For now we support blacklisting struct types only.
 131   if (StructType *SGType = dyn_cast<StructType>(GType)) {
 132     if (!SGType->isLiteral())
 133       return SGType->getName();
 134   }
 135   return "<unknown type>";
 136 }
 137
 138 class DFSanABIList {
 139   std::unique_ptr<SpecialCaseList> SCL;
 140
 141  public:
 142   DFSanABIList(std::unique_ptr<SpecialCaseList> SCL) : SCL(std::move(SCL)) {}
 143
 144   /// Returns whether either this function or its source file are listed in the
 145   /// given category.
 146   bool isIn(const Function &F, StringRef Category) const {
 147     return isIn(*F.getParent(), Category) ||
 148            SCL->inSection("fun", F.getName(), Category);
 149   }
 150
 151   /// Returns whether this global alias is listed in the given category.
 152   ///
 153   /// If GA aliases a function, the alias's name is matched as a function name
 154   /// would be.  Similarly, aliases of globals are matched like globals.
 155   bool isIn(const GlobalAlias &GA, StringRef Category) const {
 156     if (isIn(*GA.getParent(), Category))
 157       return true;
 158
 159     if (isa<FunctionType>(GA.getType()->getElementType()))
 160       return SCL->inSection("fun", GA.getName(), Category);
 161
 162     return SCL->inSection("global", GA.getName(), Category) ||
 163            SCL->inSection("type", GetGlobalTypeString(GA), Category);
 164   }
 165
 166   /// Returns whether this module is listed in the given category.
 167   bool isIn(const Module &M, StringRef Category) const {
 168     return SCL->inSection("src", M.getModuleIdentifier(), Category);
 169   }
 170 };
 171
 172 class DataFlowSanitizer : public ModulePass {
 173   friend struct DFSanFunction;
 174   friend class DFSanVisitor;
 175
 176   enum {
 177     ShadowWidth = 16
 178   };
 179
 180   /// Which ABI should be used for instrumented functions?
 181   enum InstrumentedABI {
 182     /// Argument and return value labels are passed through additional
 183     /// arguments and by modifying the return type.
 184     IA_Args,
 185
 186     /// Argument and return value labels are passed through TLS variables
 187     /// __dfsan_arg_tls and __dfsan_retval_tls.
 188     IA_TLS
 189   };
 190
 191   /// How should calls to uninstrumented functions be handled?
 192   enum WrapperKind {
 193     /// This function is present in an uninstrumented form but we don't know
 194     /// how it should be handled.  Print a warning and call the function anyway.
 195     /// Don't label the return value.
 196     WK_Warning,
 197
 198     /// This function does not write to (user-accessible) memory, and its return
 199     /// value is unlabelled.
 200     WK_Discard,
 201
 202     /// This function does not write to (user-accessible) memory, and the label
 203     /// of its return value is the union of the label of its arguments.
 204     WK_Functional,
 205
 206     /// Instead of calling the function, a custom wrapper __dfsw_F is called,
 207     /// where F is the name of the function.  This function may wrap the
 208     /// original function or provide its own implementation.  This is similar to
 209     /// the IA_Args ABI, except that IA_Args uses a struct return type to
 210     /// pass the return value shadow in a register, while WK_Custom uses an
 211     /// extra pointer argument to return the shadow.  This allows the wrapped
 212     /// form of the function type to be expressed in C.
 213     WK_Custom
 214   };
 215
 216   const DataLayout *DL;
 217   Module *Mod;
 218   LLVMContext *Ctx;
 219   IntegerType *ShadowTy;
 220   PointerType *ShadowPtrTy;
 221   IntegerType *IntptrTy;
 222   ConstantInt *ZeroShadow;
 223   ConstantInt *ShadowPtrMask;
 224   ConstantInt *ShadowPtrMul;
 225   Constant *ArgTLS;
 226   Constant *RetvalTLS;
 227   void *(*GetArgTLSPtr)();
 228   void *(*GetRetvalTLSPtr)();
 229   Constant *GetArgTLS;
 230   Constant *GetRetvalTLS;
 231   FunctionType *DFSanUnionFnTy;
 232   FunctionType *DFSanUnionLoadFnTy;
 233   FunctionType *DFSanUnimplementedFnTy;
 234   FunctionType *DFSanSetLabelFnTy;
 235   FunctionType *DFSanNonzeroLabelFnTy;
 236   Constant *DFSanUnionFn;
 237   Constant *DFSanCheckedUnionFn;
 238   Constant *DFSanUnionLoadFn;
 239   Constant *DFSanUnimplementedFn;
 240   Constant *DFSanSetLabelFn;
 241   Constant *DFSanNonzeroLabelFn;
 242   MDNode *ColdCallWeights;
 243   DFSanABIList ABIList;
 244   DenseMap<Value *, Function *> UnwrappedFnMap;
 245   AttributeSet ReadOnlyNoneAttrs;
 246
 247   Value *getShadowAddress(Value *Addr, Instruction *Pos);
 248   bool isInstrumented(const Function *F);
 249   bool isInstrumented(const GlobalAlias *GA);
 250   FunctionType *getArgsFunctionType(FunctionType *T);
 251   FunctionType *getTrampolineFunctionType(FunctionType *T);
 252   FunctionType *getCustomFunctionType(FunctionType *T);
 253   InstrumentedABI getInstrumentedABI();
 254   WrapperKind getWrapperKind(Function *F);
 255   void addGlobalNamePrefix(GlobalValue *GV);
 256   Function *buildWrapperFunction(Function *F, StringRef NewFName,
 257                                  GlobalValue::LinkageTypes NewFLink,
 258                                  FunctionType *NewFT);
 259   Constant *getOrBuildTrampolineFunction(FunctionType *FT, StringRef FName);
 260
 261  public:
 262   DataFlowSanitizer(StringRef ABIListFile = StringRef(),
 263                     void *(*getArgTLS)() = nullptr,
 264                     void *(*getRetValTLS)() = nullptr);
 265   static char ID;
 266   bool doInitialization(Module &M) override;
 267   bool runOnModule(Module &M) override;
 268 };
 269
 270 struct DFSanFunction {
 271   DataFlowSanitizer &DFS;
 272   Function *F;
 273   DominatorTree DT;
 274   DataFlowSanitizer::InstrumentedABI IA;
 275   bool IsNativeABI;
 276   Value *ArgTLSPtr;
 277   Value *RetvalTLSPtr;
 278   AllocaInst *LabelReturnAlloca;
 279   DenseMap<Value *, Value *> ValShadowMap;
 280   DenseMap<AllocaInst *, AllocaInst *> AllocaShadowMap;
 281   std::vector<std::pair<PHINode *, PHINode *> > PHIFixups;
 282   DenseSet<Instruction *> SkipInsts;
 283   std::vector<Value *> NonZeroChecks;
 284   bool AvoidNewBlocks;
 285
 286   struct CachedCombinedShadow {
 287     BasicBlock *Block;
 288     Value *Shadow;
 289   };
 290   DenseMap<std::pair<Value *, Value *>, CachedCombinedShadow>
 291       CachedCombinedShadows;
 292   DenseMap<Value *, std::set<Value *>> ShadowElements;
 293
 294   DFSanFunction(DataFlowSanitizer &DFS, Function *F, bool IsNativeABI)
 295       : DFS(DFS), F(F), IA(DFS.getInstrumentedABI()),
 296         IsNativeABI(IsNativeABI), ArgTLSPtr(nullptr), RetvalTLSPtr(nullptr),
 297         LabelReturnAlloca(nullptr) {
 298     DT.recalculate(*F);
 299     // FIXME: Need to track down the register allocator issue which causes poor
 300     // performance in pathological cases with large numbers of basic blocks.
 301     AvoidNewBlocks = F->size() > 1000;
 302   }
 303   Value *getArgTLSPtr();
 304   Value *getArgTLS(unsigned Index, Instruction *Pos);
 305   Value *getRetvalTLS();
 306   Value *getShadow(Value *V);
 307   void setShadow(Instruction *I, Value *Shadow);
 308   Value *combineShadows(Value *V1, Value *V2, Instruction *Pos);
 309   Value *combineOperandShadows(Instruction *Inst);
 310   Value *loadShadow(Value *ShadowAddr, uint64_t Size, uint64_t Align,
 311                     Instruction *Pos);
 312   void storeShadow(Value *Addr, uint64_t Size, uint64_t Align, Value *Shadow,
 313                    Instruction *Pos);
 314 };
 315
 316 class DFSanVisitor : public InstVisitor<DFSanVisitor> {
 317  public:
 318   DFSanFunction &DFSF;
 319   DFSanVisitor(DFSanFunction &DFSF) : DFSF(DFSF) {}
 320
 321   void visitOperandShadowInst(Instruction &I);
 322
 323   void visitBinaryOperator(BinaryOperator &BO);
 324   void visitCastInst(CastInst &CI);
 325   void visitCmpInst(CmpInst &CI);
 326   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI);
 327   void visitLoadInst(LoadInst &LI);
 328   void visitStoreInst(StoreInst &SI);
 329   void visitReturnInst(ReturnInst &RI);
 330   void visitCallSite(CallSite CS);
 331   void visitPHINode(PHINode &PN);
 332   void visitExtractElementInst(ExtractElementInst &I);
 333   void visitInsertElementInst(InsertElementInst &I);
 334   void visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &I);
 335   void visitExtractValueInst(ExtractValueInst &I);
 336   void visitInsertValueInst(InsertValueInst &I);
 337   void visitAllocaInst(AllocaInst &I);
 338   void visitSelectInst(SelectInst &I);
 339   void visitMemSetInst(MemSetInst &I);
 340   void visitMemTransferInst(MemTransferInst &I);
 341 };
 342
 343 }
 344
 345 char DataFlowSanitizer::ID;
 346 INITIALIZE_PASS(DataFlowSanitizer, "dfsan",
 347                 "DataFlowSanitizer: dynamic data flow analysis.", false, false)
 348
 349 ModulePass *llvm::createDataFlowSanitizerPass(StringRef ABIListFile,
 350                                               void *(*getArgTLS)(),
 351                                               void *(*getRetValTLS)()) {
 352   return new DataFlowSanitizer(ABIListFile, getArgTLS, getRetValTLS);
 353 }
 354
 355 DataFlowSanitizer::DataFlowSanitizer(StringRef ABIListFile,
 356                                      void *(*getArgTLS)(),
 357                                      void *(*getRetValTLS)())
 358     : ModulePass(ID), GetArgTLSPtr(getArgTLS), GetRetvalTLSPtr(getRetValTLS),
 359       ABIList(SpecialCaseList::createOrDie(ABIListFile.empty() ? ClABIListFile
 360                                                                : ABIListFile)) {
 361 }
 362
 363 FunctionType *DataFlowSanitizer::getArgsFunctionType(FunctionType *T) {
 364   llvm::SmallVector<Type *, 4> ArgTypes;
 365   std::copy(T->param_begin(), T->param_end(), std::back_inserter(ArgTypes));
 366   for (unsigned i = 0, e = T->getNumParams(); i != e; ++i)
 367     ArgTypes.push_back(ShadowTy);
 368   if (T->isVarArg())
 369     ArgTypes.push_back(ShadowPtrTy);
 370   Type *RetType = T->getReturnType();
 371   if (!RetType->isVoidTy())
 372     RetType = StructType::get(RetType, ShadowTy, (Type *)nullptr);
 373   return FunctionType::get(RetType, ArgTypes, T->isVarArg());
 374 }
 375
 376 FunctionType *DataFlowSanitizer::getTrampolineFunctionType(FunctionType *T) {
 377   assert(!T->isVarArg());
 378   llvm::SmallVector<Type *, 4> ArgTypes;
 379   ArgTypes.push_back(T->getPointerTo());
 380   std::copy(T->param_begin(), T->param_end(), std::back_inserter(ArgTypes));
 381   for (unsigned i = 0, e = T->getNumParams(); i != e; ++i)
 382     ArgTypes.push_back(ShadowTy);
 383   Type *RetType = T->getReturnType();
 384   if (!RetType->isVoidTy())
 385     ArgTypes.push_back(ShadowPtrTy);
 386   return FunctionType::get(T->getReturnType(), ArgTypes, false);
 387 }
 388
 389 FunctionType *DataFlowSanitizer::getCustomFunctionType(FunctionType *T) {
 390   if (T->isVarArg()) {
 391     // The labels are passed after all the arguments so there is no need to
 392     // adjust the function type.
 393     return T;
 394   }
 395
 396   llvm::SmallVector<Type *, 4> ArgTypes;
 397   for (FunctionType::param_iterator i = T->param_begin(), e = T->param_end();
 398        i != e; ++i) {
 399     FunctionType *FT;
 400     if (isa<PointerType>(*i) && (FT = dyn_cast<FunctionType>(cast<PointerType>(
 401                                      *i)->getElementType()))) {
 402       ArgTypes.push_back(getTrampolineFunctionType(FT)->getPointerTo());
 403       ArgTypes.push_back(Type::getInt8PtrTy(*Ctx));
 404     } else {
 405       ArgTypes.push_back(*i);
 406     }
 407   }
 408   for (unsigned i = 0, e = T->getNumParams(); i != e; ++i)
 409     ArgTypes.push_back(ShadowTy);
 410   Type *RetType = T->getReturnType();
 411   if (!RetType->isVoidTy())
 412     ArgTypes.push_back(ShadowPtrTy);
 413   return FunctionType::get(T->getReturnType(), ArgTypes, false);
 414 }
 415
 416 bool DataFlowSanitizer::doInitialization(Module &M) {
 417   DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
 418   if (!DLP)
 419     report_fatal_error("data layout missing");
 420   DL = &DLP->getDataLayout();
 421
 422   Mod = &M;
 423   Ctx = &M.getContext();
 424   ShadowTy = IntegerType::get(*Ctx, ShadowWidth);
 425   ShadowPtrTy = PointerType::getUnqual(ShadowTy);
 426   IntptrTy = DL->getIntPtrType(*Ctx);
 427   ZeroShadow = ConstantInt::getSigned(ShadowTy, 0);
 428   ShadowPtrMask = ConstantInt::getSigned(IntptrTy, ~0x700000000000LL);
 429   ShadowPtrMul = ConstantInt::getSigned(IntptrTy, ShadowWidth / 8);
 430
 431   Type *DFSanUnionArgs[2] = { ShadowTy, ShadowTy };
 432   DFSanUnionFnTy =
 433       FunctionType::get(ShadowTy, DFSanUnionArgs, /*isVarArg=*/ false);
 434   Type *DFSanUnionLoadArgs[2] = { ShadowPtrTy, IntptrTy };
 435   DFSanUnionLoadFnTy =
 436       FunctionType::get(ShadowTy, DFSanUnionLoadArgs, /*isVarArg=*/ false);
 437   DFSanUnimplementedFnTy = FunctionType::get(
 438       Type::getVoidTy(*Ctx), Type::getInt8PtrTy(*Ctx), /*isVarArg=*/false);
 439   Type *DFSanSetLabelArgs[3] = { ShadowTy, Type::getInt8PtrTy(*Ctx), IntptrTy };
 440   DFSanSetLabelFnTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx),
 441                                         DFSanSetLabelArgs, /*isVarArg=*/false);
 442   DFSanNonzeroLabelFnTy = FunctionType::get(
 443       Type::getVoidTy(*Ctx), None, /*isVarArg=*/false);
 444
 445   if (GetArgTLSPtr) {
 446     Type *ArgTLSTy = ArrayType::get(ShadowTy, 64);
 447     ArgTLS = nullptr;
 448     GetArgTLS = ConstantExpr::getIntToPtr(
 449         ConstantInt::get(IntptrTy, uintptr_t(GetArgTLSPtr)),
 450         PointerType::getUnqual(
 451             FunctionType::get(PointerType::getUnqual(ArgTLSTy),
 452                               (Type *)nullptr)));
 453   }
 454   if (GetRetvalTLSPtr) {
 455     RetvalTLS = nullptr;
 456     GetRetvalTLS = ConstantExpr::getIntToPtr(
 457         ConstantInt::get(IntptrTy, uintptr_t(GetRetvalTLSPtr)),
 458         PointerType::getUnqual(
 459             FunctionType::get(PointerType::getUnqual(ShadowTy),
 460                               (Type *)nullptr)));
 461   }
 462
 463   ColdCallWeights = MDBuilder(*Ctx).createBranchWeights(1, 1000);
 464   return true;
 465 }
 466
 467 bool DataFlowSanitizer::isInstrumented(const Function *F) {
 468   return !ABIList.isIn(*F, "uninstrumented");
 469 }
 470
 471 bool DataFlowSanitizer::isInstrumented(const GlobalAlias *GA) {
 472   return !ABIList.isIn(*GA, "uninstrumented");
 473 }
 474
 475 DataFlowSanitizer::InstrumentedABI DataFlowSanitizer::getInstrumentedABI() {
 476   return ClArgsABI ? IA_Args : IA_TLS;
 477 }
 478
 479 DataFlowSanitizer::WrapperKind DataFlowSanitizer::getWrapperKind(Function *F) {
 480   if (ABIList.isIn(*F, "functional"))
 481     return WK_Functional;
 482   if (ABIList.isIn(*F, "discard"))
 483     return WK_Discard;
 484   if (ABIList.isIn(*F, "custom"))
 485     return WK_Custom;
 486
 487   return WK_Warning;
 488 }
 489
 490 void DataFlowSanitizer::addGlobalNamePrefix(GlobalValue *GV) {
 491   std::string GVName = GV->getName(), Prefix = "dfs$";
 492   GV->setName(Prefix + GVName);
 493
 494   // Try to change the name of the function in module inline asm.  We only do
 495   // this for specific asm directives, currently only ".symver", to try to avoid
 496   // corrupting asm which happens to contain the symbol name as a substring.
 497   // Note that the substitution for .symver assumes that the versioned symbol
 498   // also has an instrumented name.
 499   std::string Asm = GV->getParent()->getModuleInlineAsm();
 500   std::string SearchStr = ".symver " + GVName + ",";
 501   size_t Pos = Asm.find(SearchStr);
 502   if (Pos != std::string::npos) {
 503     Asm.replace(Pos, SearchStr.size(),
 504                 ".symver " + Prefix + GVName + "," + Prefix);
 505     GV->getParent()->setModuleInlineAsm(Asm);
 506   }
 507 }
 508
 509 Function *
 510 DataFlowSanitizer::buildWrapperFunction(Function *F, StringRef NewFName,
 511                                         GlobalValue::LinkageTypes NewFLink,
 512                                         FunctionType *NewFT) {
 513   FunctionType *FT = F->getFunctionType();
 514   Function *NewF = Function::Create(NewFT, NewFLink, NewFName,
 515                                     F->getParent());
 516   NewF->copyAttributesFrom(F);
 517   NewF->removeAttributes(
 518       AttributeSet::ReturnIndex,
 519       AttributeFuncs::typeIncompatible(NewFT->getReturnType(),
 520                                        AttributeSet::ReturnIndex));
 521
 522   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", NewF);
 523   std::vector<Value *> Args;
 524   unsigned n = FT->getNumParams();
 525   for (Function::arg_iterator ai = NewF->arg_begin(); n != 0; ++ai, --n)
 526     Args.push_back(&*ai);
 527   CallInst *CI = CallInst::Create(F, Args, "", BB);
 528   if (FT->getReturnType()->isVoidTy())
 529     ReturnInst::Create(*Ctx, BB);
 530   else
 531     ReturnInst::Create(*Ctx, CI, BB);
 532
 533   return NewF;
 534 }
 535
 536 Constant *DataFlowSanitizer::getOrBuildTrampolineFunction(FunctionType *FT,
 537                                                           StringRef FName) {
 538   FunctionType *FTT = getTrampolineFunctionType(FT);
 539   Constant *C = Mod->getOrInsertFunction(FName, FTT);
 540   Function *F = dyn_cast<Function>(C);
 541   if (F && F->isDeclaration()) {
 542     F->setLinkage(GlobalValue::LinkOnceODRLinkage);
 543     BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", F);
 544     std::vector<Value *> Args;
 545     Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(); ++AI;
 546     for (unsigned N = FT->getNumParams(); N != 0; ++AI, --N)
 547       Args.push_back(&*AI);
 548     CallInst *CI =
 549         CallInst::Create(&F->getArgumentList().front(), Args, "", BB);
 550     ReturnInst *RI;
 551     if (FT->getReturnType()->isVoidTy())
 552       RI = ReturnInst::Create(*Ctx, BB);
 553     else
 554       RI = ReturnInst::Create(*Ctx, CI, BB);
 555
 556     DFSanFunction DFSF(*this, F, /*IsNativeABI=*/true);
 557     Function::arg_iterator ValAI = F->arg_begin(), ShadowAI = AI; ++ValAI;
 558     for (unsigned N = FT->getNumParams(); N != 0; ++ValAI, ++ShadowAI, --N)
 559       DFSF.ValShadowMap[ValAI] = ShadowAI;
 560     DFSanVisitor(DFSF).visitCallInst(*CI);
 561     if (!FT->getReturnType()->isVoidTy())
 562       new StoreInst(DFSF.getShadow(RI->getReturnValue()),
 563                     &F->getArgumentList().back(), RI);
 564   }
 565
 566   return C;
 567 }
 568
 569 bool DataFlowSanitizer::runOnModule(Module &M) {
 570   if (!DL)
 571     return false;
 572
 573   if (ABIList.isIn(M, "skip"))
 574     return false;
 575
 576   if (!GetArgTLSPtr) {
 577     Type *ArgTLSTy = ArrayType::get(ShadowTy, 64);
 578     ArgTLS = Mod->getOrInsertGlobal("__dfsan_arg_tls", ArgTLSTy);
 579     if (GlobalVariable *G = dyn_cast<GlobalVariable>(ArgTLS))
 580       G->setThreadLocalMode(GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 581   }
 582   if (!GetRetvalTLSPtr) {
 583     RetvalTLS = Mod->getOrInsertGlobal("__dfsan_retval_tls", ShadowTy);
 584     if (GlobalVariable *G = dyn_cast<GlobalVariable>(RetvalTLS))
 585       G->setThreadLocalMode(GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 586   }
 587
 588   DFSanUnionFn = Mod->getOrInsertFunction("__dfsan_union", DFSanUnionFnTy);
 589   if (Function *F = dyn_cast<Function>(DFSanUnionFn)) {
 590     F->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::NoUnwind);
 591     F->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::ReadNone);
 592     F->addAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt);
 593     F->addAttribute(1, Attribute::ZExt);
 594     F->addAttribute(2, Attribute::ZExt);
 595   }
 596   DFSanCheckedUnionFn = Mod->getOrInsertFunction("dfsan_union", DFSanUnionFnTy);
 597   if (Function *F = dyn_cast<Function>(DFSanCheckedUnionFn)) {
 598     F->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::NoUnwind);
 599     F->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::ReadNone);
 600     F->addAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt);
 601     F->addAttribute(1, Attribute::ZExt);
 602     F->addAttribute(2, Attribute::ZExt);
 603   }
 604   DFSanUnionLoadFn =
 605       Mod->getOrInsertFunction("__dfsan_union_load", DFSanUnionLoadFnTy);
 606   if (Function *F = dyn_cast<Function>(DFSanUnionLoadFn)) {
 607     F->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::NoUnwind);
 608     F->addAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::ReadOnly);
 609     F->addAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt);
 610   }
 611   DFSanUnimplementedFn =
 612       Mod->getOrInsertFunction("__dfsan_unimplemented", DFSanUnimplementedFnTy);
 613   DFSanSetLabelFn =
 614       Mod->getOrInsertFunction("__dfsan_set_label", DFSanSetLabelFnTy);
 615   if (Function *F = dyn_cast<Function>(DFSanSetLabelFn)) {
 616     F->addAttribute(1, Attribute::ZExt);
 617   }
 618   DFSanNonzeroLabelFn =
 619       Mod->getOrInsertFunction("__dfsan_nonzero_label", DFSanNonzeroLabelFnTy);
 620
 621   std::vector<Function *> FnsToInstrument;
 622   llvm::SmallPtrSet<Function *, 2> FnsWithNativeABI;
 623   for (Module::iterator i = M.begin(), e = M.end(); i != e; ++i) {
 624     if (!i->isIntrinsic() &&
 625         i != DFSanUnionFn &&
 626         i != DFSanCheckedUnionFn &&
 627         i != DFSanUnionLoadFn &&
 628         i != DFSanUnimplementedFn &&
 629         i != DFSanSetLabelFn &&
 630         i != DFSanNonzeroLabelFn)
 631       FnsToInstrument.push_back(&*i);
 632   }
 633
 634   // Give function aliases prefixes when necessary, and build wrappers where the
 635   // instrumentedness is inconsistent.
 636   for (Module::alias_iterator i = M.alias_begin(), e = M.alias_end(); i != e;) {
 637     GlobalAlias *GA = &*i;
 638     ++i;
 639     // Don't stop on weak.  We assume people aren't playing games with the
 640     // instrumentedness of overridden weak aliases.
 641     if (auto F = dyn_cast<Function>(GA->getBaseObject())) {
 642       bool GAInst = isInstrumented(GA), FInst = isInstrumented(F);
 643       if (GAInst && FInst) {
 644         addGlobalNamePrefix(GA);
 645       } else if (GAInst != FInst) {
 646         // Non-instrumented alias of an instrumented function, or vice versa.
 647         // Replace the alias with a native-ABI wrapper of the aliasee.  The pass
 648         // below will take care of instrumenting it.
 649         Function *NewF =
 650             buildWrapperFunction(F, "", GA->getLinkage(), F->getFunctionType());
 651         GA->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NewF, GA->getType()));
 652         NewF->takeName(GA);
 653         GA->eraseFromParent();
 654         FnsToInstrument.push_back(NewF);
 655       }
 656     }
 657   }
 658
 659   AttrBuilder B;
 660   B.addAttribute(Attribute::ReadOnly).addAttribute(Attribute::ReadNone);
 661   ReadOnlyNoneAttrs = AttributeSet::get(*Ctx, AttributeSet::FunctionIndex, B);
 662
 663   // First, change the ABI of every function in the module.  ABI-listed
 664   // functions keep their original ABI and get a wrapper function.
 665   for (std::vector<Function *>::iterator i = FnsToInstrument.begin(),
 666                                          e = FnsToInstrument.end();
 667        i != e; ++i) {
 668     Function &F = **i;
 669     FunctionType *FT = F.getFunctionType();
 670
 671     bool IsZeroArgsVoidRet = (FT->getNumParams() == 0 && !FT->isVarArg() &&
 672                               FT->getReturnType()->isVoidTy());
 673
 674     if (isInstrumented(&F)) {
 675       // Instrumented functions get a 'dfs$' prefix.  This allows us to more
 676       // easily identify cases of mismatching ABIs.
 677       if (getInstrumentedABI() == IA_Args && !IsZeroArgsVoidRet) {
 678         FunctionType *NewFT = getArgsFunctionType(FT);
 679         Function *NewF = Function::Create(NewFT, F.getLinkage(), "", &M);
 680         NewF->copyAttributesFrom(&F);
 681         NewF->removeAttributes(
 682             AttributeSet::ReturnIndex,
 683             AttributeFuncs::typeIncompatible(NewFT->getReturnType(),
 684                                              AttributeSet::ReturnIndex));
 685         for (Function::arg_iterator FArg = F.arg_begin(),
 686                                     NewFArg = NewF->arg_begin(),
 687                                     FArgEnd = F.arg_end();
 688              FArg != FArgEnd; ++FArg, ++NewFArg) {
 689           FArg->replaceAllUsesWith(NewFArg);
 690         }
 691         NewF->getBasicBlockList().splice(NewF->begin(), F.getBasicBlockList());
 692
 693         for (Function::user_iterator UI = F.user_begin(), UE = F.user_end();
 694              UI != UE;) {
 695           BlockAddress *BA = dyn_cast<BlockAddress>(*UI);
 696           ++UI;
 697           if (BA) {
 698             BA->replaceAllUsesWith(
 699                 BlockAddress::get(NewF, BA->getBasicBlock()));
 700             delete BA;
 701           }
 702         }
 703         F.replaceAllUsesWith(
 704             ConstantExpr::getBitCast(NewF, PointerType::getUnqual(FT)));
 705         NewF->takeName(&F);
 706         F.eraseFromParent();
 707         *i = NewF;
 708         addGlobalNamePrefix(NewF);
 709       } else {
 710         addGlobalNamePrefix(&F);
 711       }
 712     } else if (!IsZeroArgsVoidRet || getWrapperKind(&F) == WK_Custom) {
 713       // Build a wrapper function for F.  The wrapper simply calls F, and is
 714       // added to FnsToInstrument so that any instrumentation according to its
 715       // WrapperKind is done in the second pass below.
 716       FunctionType *NewFT = getInstrumentedABI() == IA_Args
 717                                 ? getArgsFunctionType(FT)
 718                                 : FT;
 719       Function *NewF = buildWrapperFunction(
 720           &F, std::string("dfsw$") + std::string(F.getName()),
 721           GlobalValue::LinkOnceODRLinkage, NewFT);
 722       if (getInstrumentedABI() == IA_TLS)
 723         NewF->removeAttributes(AttributeSet::FunctionIndex, ReadOnlyNoneAttrs);
 724
 725       Value *WrappedFnCst =
 726           ConstantExpr::getBitCast(NewF, PointerType::getUnqual(FT));
 727       F.replaceAllUsesWith(WrappedFnCst);
 728       UnwrappedFnMap[WrappedFnCst] = &F;
 729       *i = NewF;
 730
 731       if (!F.isDeclaration()) {
 732         // This function is probably defining an interposition of an
 733         // uninstrumented function and hence needs to keep the original ABI.
 734         // But any functions it may call need to use the instrumented ABI, so
 735         // we instrument it in a mode which preserves the original ABI.
 736         FnsWithNativeABI.insert(&F);
 737
 738         // This code needs to rebuild the iterators, as they may be invalidated
 739         // by the push_back, taking care that the new range does not include
 740         // any functions added by this code.
 741         size_t N = i - FnsToInstrument.begin(),
 742                Count = e - FnsToInstrument.begin();
 743         FnsToInstrument.push_back(&F);
 744         i = FnsToInstrument.begin() + N;
 745         e = FnsToInstrument.begin() + Count;
 746       }
 747                // Hopefully, nobody will try to indirectly call a vararg
 748                // function... yet.
 749     } else if (FT->isVarArg()) {
 750       UnwrappedFnMap[&F] = &F;
 751       *i = nullptr;
 752     }
 753   }
 754
 755   for (std::vector<Function *>::iterator i = FnsToInstrument.begin(),
 756                                          e = FnsToInstrument.end();
 757        i != e; ++i) {
 758     if (!*i || (*i)->isDeclaration())
 759       continue;
 760
 761     removeUnreachableBlocks(**i);
 762
 763     DFSanFunction DFSF(*this, *i, FnsWithNativeABI.count(*i));
 764
 765     // DFSanVisitor may create new basic blocks, which confuses df_iterator.
 766     // Build a copy of the list before iterating over it.
 767     llvm::SmallVector<BasicBlock *, 4> BBList(
 768         depth_first(&(*i)->getEntryBlock()));
 769
 770     for (llvm::SmallVector<BasicBlock *, 4>::iterator i = BBList.begin(),
 771                                                       e = BBList.end();
 772          i != e; ++i) {
 773       Instruction *Inst = &(*i)->front();
 774       while (1) {
 775         // DFSanVisitor may split the current basic block, changing the current
 776         // instruction's next pointer and moving the next instruction to the
 777         // tail block from which we should continue.
 778         Instruction *Next = Inst->getNextNode();
 779         // DFSanVisitor may delete Inst, so keep track of whether it was a
 780         // terminator.
 781         bool IsTerminator = isa<TerminatorInst>(Inst);
 782         if (!DFSF.SkipInsts.count(Inst))
 783           DFSanVisitor(DFSF).visit(Inst);
 784         if (IsTerminator)
 785           break;
 786         Inst = Next;
 787       }
 788     }
 789
 790     // We will not necessarily be able to compute the shadow for every phi node
 791     // until we have visited every block.  Therefore, the code that handles phi
 792     // nodes adds them to the PHIFixups list so that they can be properly
 793     // handled here.
 794     for (std::vector<std::pair<PHINode *, PHINode *> >::iterator
 795              i = DFSF.PHIFixups.begin(),
 796              e = DFSF.PHIFixups.end();
 797          i != e; ++i) {
 798       for (unsigned val = 0, n = i->first->getNumIncomingValues(); val != n;
 799            ++val) {
 800         i->second->setIncomingValue(
 801             val, DFSF.getShadow(i->first->getIncomingValue(val)));
 802       }
 803     }
 804
 805     // -dfsan-debug-nonzero-labels will split the CFG in all kinds of crazy
 806     // places (i.e. instructions in basic blocks we haven't even begun visiting
 807     // yet).  To make our life easier, do this work in a pass after the main
 808     // instrumentation.
 809     if (ClDebugNonzeroLabels) {
 810       for (Value *V : DFSF.NonZeroChecks) {
 811         Instruction *Pos;
 812         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 813           Pos = I->getNextNode();
 814         else
 815           Pos = DFSF.F->getEntryBlock().begin();
 816         while (isa<PHINode>(Pos) || isa<AllocaInst>(Pos))
 817           Pos = Pos->getNextNode();
 818         IRBuilder<> IRB(Pos);
 819         Value *Ne = IRB.CreateICmpNE(V, DFSF.DFS.ZeroShadow);
 820         BranchInst *BI = cast<BranchInst>(SplitBlockAndInsertIfThen(
 821             Ne, Pos, /*Unreachable=*/false, ColdCallWeights));
 822         IRBuilder<> ThenIRB(BI);
 823         ThenIRB.CreateCall(DFSF.DFS.DFSanNonzeroLabelFn);
 824       }
 825     }
 826   }
 827
 828   return false;
 829 }
 830
 831 Value *DFSanFunction::getArgTLSPtr() {
 832   if (ArgTLSPtr)
 833     return ArgTLSPtr;
 834   if (DFS.ArgTLS)
 835     return ArgTLSPtr = DFS.ArgTLS;
 836
 837   IRBuilder<> IRB(F->getEntryBlock().begin());
 838   return ArgTLSPtr = IRB.CreateCall(DFS.GetArgTLS);
 839 }
 840
 841 Value *DFSanFunction::getRetvalTLS() {
 842   if (RetvalTLSPtr)
 843     return RetvalTLSPtr;
 844   if (DFS.RetvalTLS)
 845     return RetvalTLSPtr = DFS.RetvalTLS;
 846
 847   IRBuilder<> IRB(F->getEntryBlock().begin());
 848   return RetvalTLSPtr = IRB.CreateCall(DFS.GetRetvalTLS);
 849 }
 850
 851 Value *DFSanFunction::getArgTLS(unsigned Idx, Instruction *Pos) {
 852   IRBuilder<> IRB(Pos);
 853   return IRB.CreateConstGEP2_64(getArgTLSPtr(), 0, Idx);
 854 }
 855
 856 Value *DFSanFunction::getShadow(Value *V) {
 857   if (!isa<Argument>(V) && !isa<Instruction>(V))
 858     return DFS.ZeroShadow;
 859   Value *&Shadow = ValShadowMap[V];
 860   if (!Shadow) {
 861     if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
 862       if (IsNativeABI)
 863         return DFS.ZeroShadow;
 864       switch (IA) {
 865       case DataFlowSanitizer::IA_TLS: {
 866         Value *ArgTLSPtr = getArgTLSPtr();
 867         Instruction *ArgTLSPos =
 868             DFS.ArgTLS ? &*F->getEntryBlock().begin()
 869                        : cast<Instruction>(ArgTLSPtr)->getNextNode();
 870         IRBuilder<> IRB(ArgTLSPos);
 871         Shadow = IRB.CreateLoad(getArgTLS(A->getArgNo(), ArgTLSPos));
 872         break;
 873       }
 874       case DataFlowSanitizer::IA_Args: {
 875         unsigned ArgIdx = A->getArgNo() + F->getArgumentList().size() / 2;
 876         Function::arg_iterator i = F->arg_begin();
 877         while (ArgIdx--)
 878           ++i;
 879         Shadow = i;
 880         assert(Shadow->getType() == DFS.ShadowTy);
 881         break;
 882       }
 883       }
 884       NonZeroChecks.push_back(Shadow);
 885     } else {
 886       Shadow = DFS.ZeroShadow;
 887     }
 888   }
 889   return Shadow;
 890 }
 891
 892 void DFSanFunction::setShadow(Instruction *I, Value *Shadow) {
 893   assert(!ValShadowMap.count(I));
 894   assert(Shadow->getType() == DFS.ShadowTy);
 895   ValShadowMap[I] = Shadow;
 896 }
 897
 898 Value *DataFlowSanitizer::getShadowAddress(Value *Addr, Instruction *Pos) {
 899   assert(Addr != RetvalTLS && "Reinstrumenting?");
 900   IRBuilder<> IRB(Pos);
 901   return IRB.CreateIntToPtr(
 902       IRB.CreateMul(
 903           IRB.CreateAnd(IRB.CreatePtrToInt(Addr, IntptrTy), ShadowPtrMask),
 904           ShadowPtrMul),
 905       ShadowPtrTy);
 906 }
 907
 908 // Generates IR to compute the union of the two given shadows, inserting it
 909 // before Pos.  Returns the computed union Value.
 910 Value *DFSanFunction::combineShadows(Value *V1, Value *V2, Instruction *Pos) {
 911   if (V1 == DFS.ZeroShadow)
 912     return V2;
 913   if (V2 == DFS.ZeroShadow)
 914     return V1;
 915   if (V1 == V2)
 916     return V1;
 917
 918   auto V1Elems = ShadowElements.find(V1);
 919   auto V2Elems = ShadowElements.find(V2);
 920   if (V1Elems != ShadowElements.end() && V2Elems != ShadowElements.end()) {
 921     if (std::includes(V1Elems->second.begin(), V1Elems->second.end(),
 922                       V2Elems->second.begin(), V2Elems->second.end())) {
 923       return V1;
 924     } else if (std::includes(V2Elems->second.begin(), V2Elems->second.end(),
 925                              V1Elems->second.begin(), V1Elems->second.end())) {
 926       return V2;
 927     }
 928   } else if (V1Elems != ShadowElements.end()) {
 929     if (V1Elems->second.count(V2))
 930       return V1;
 931   } else if (V2Elems != ShadowElements.end()) {
 932     if (V2Elems->second.count(V1))
 933       return V2;
 934   }
 935
 936   auto Key = std::make_pair(V1, V2);
 937   if (V1 > V2)
 938     std::swap(Key.first, Key.second);
 939   CachedCombinedShadow &CCS = CachedCombinedShadows[Key];
 940   if (CCS.Block && DT.dominates(CCS.Block, Pos->getParent()))
 941     return CCS.Shadow;
 942
 943   IRBuilder<> IRB(Pos);
 944   if (AvoidNewBlocks) {
 945     CallInst *Call = IRB.CreateCall2(DFS.DFSanCheckedUnionFn, V1, V2);
 946     Call->addAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt);
 947     Call->addAttribute(1, Attribute::ZExt);
 948     Call->addAttribute(2, Attribute::ZExt);
 949
 950     CCS.Block = Pos->getParent();
 951     CCS.Shadow = Call;
 952   } else {
 953     BasicBlock *Head = Pos->getParent();
 954     Value *Ne = IRB.CreateICmpNE(V1, V2);
 955     BranchInst *BI = cast<BranchInst>(SplitBlockAndInsertIfThen(
 956         Ne, Pos, /*Unreachable=*/false, DFS.ColdCallWeights, &DT));
 957     IRBuilder<> ThenIRB(BI);
 958     CallInst *Call = ThenIRB.CreateCall2(DFS.DFSanUnionFn, V1, V2);
 959     Call->addAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt);
 960     Call->addAttribute(1, Attribute::ZExt);
 961     Call->addAttribute(2, Attribute::ZExt);
 962
 963     BasicBlock *Tail = BI->getSuccessor(0);
 964     PHINode *Phi = PHINode::Create(DFS.ShadowTy, 2, "", Tail->begin());
 965     Phi->addIncoming(Call, Call->getParent());
 966     Phi->addIncoming(V1, Head);
 967
 968     CCS.Block = Tail;
 969     CCS.Shadow = Phi;
 970   }
 971
 972   std::set<Value *> UnionElems;
 973   if (V1Elems != ShadowElements.end()) {
 974     UnionElems = V1Elems->second;
 975   } else {
 976     UnionElems.insert(V1);
 977   }
 978   if (V2Elems != ShadowElements.end()) {
 979     UnionElems.insert(V2Elems->second.begin(), V2Elems->second.end());
 980   } else {
 981     UnionElems.insert(V2);
 982   }
 983   ShadowElements[CCS.Shadow] = std::move(UnionElems);
 984
 985   return CCS.Shadow;
 986 }
 987
 988 // A convenience function which folds the shadows of each of the operands
 989 // of the provided instruction Inst, inserting the IR before Inst.  Returns
 990 // the computed union Value.
 991 Value *DFSanFunction::combineOperandShadows(Instruction *Inst) {
 992   if (Inst->getNumOperands() == 0)
 993     return DFS.ZeroShadow;
 994
 995   Value *Shadow = getShadow(Inst->getOperand(0));
 996   for (unsigned i = 1, n = Inst->getNumOperands(); i != n; ++i) {
 997     Shadow = combineShadows(Shadow, getShadow(Inst->getOperand(i)), Inst);
 998   }
 999   return Shadow;
1000 }
1001
1002 void DFSanVisitor::visitOperandShadowInst(Instruction &I) {
1003   Value *CombinedShadow = DFSF.combineOperandShadows(&I);
1004   DFSF.setShadow(&I, CombinedShadow);
1005 }
1006
1007 // Generates IR to load shadow corresponding to bytes [Addr, Addr+Size), where
1008 // Addr has alignment Align, and take the union of each of those shadows.
1009 Value *DFSanFunction::loadShadow(Value *Addr, uint64_t Size, uint64_t Align,
1010                                  Instruction *Pos) {
1011   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Addr)) {
1012     llvm::DenseMap<AllocaInst *, AllocaInst *>::iterator i =
1013         AllocaShadowMap.find(AI);
1014     if (i != AllocaShadowMap.end()) {
1015       IRBuilder<> IRB(Pos);
1016       return IRB.CreateLoad(i->second);
1017     }
1018   }
1019
1020   uint64_t ShadowAlign = Align * DFS.ShadowWidth / 8;
1021   SmallVector<Value *, 2> Objs;
1022   GetUnderlyingObjects(Addr, Objs, DFS.DL);
1023   bool AllConstants = true;
1024   for (SmallVector<Value *, 2>::iterator i = Objs.begin(), e = Objs.end();
1025        i != e; ++i) {
1026     if (isa<Function>(*i) || isa<BlockAddress>(*i))
1027       continue;
1028     if (isa<GlobalVariable>(*i) && cast<GlobalVariable>(*i)->isConstant())
1029       continue;
1030
1031     AllConstants = false;
1032     break;
1033   }
1034   if (AllConstants)
1035     return DFS.ZeroShadow;
1036
1037   Value *ShadowAddr = DFS.getShadowAddress(Addr, Pos);
1038   switch (Size) {
1039   case 0:
1040     return DFS.ZeroShadow;
1041   case 1: {
1042     LoadInst *LI = new LoadInst(ShadowAddr, "", Pos);
1043     LI->setAlignment(ShadowAlign);
1044     return LI;
1045   }
1046   case 2: {
1047     IRBuilder<> IRB(Pos);
1048     Value *ShadowAddr1 =
1049         IRB.CreateGEP(ShadowAddr, ConstantInt::get(DFS.IntptrTy, 1));
1050     return combineShadows(IRB.CreateAlignedLoad(ShadowAddr, ShadowAlign),
1051                           IRB.CreateAlignedLoad(ShadowAddr1, ShadowAlign), Pos);
1052   }
1053   }
1054   if (!AvoidNewBlocks && Size % (64 / DFS.ShadowWidth) == 0) {
1055     // Fast path for the common case where each byte has identical shadow: load
1056     // shadow 64 bits at a time, fall out to a __dfsan_union_load call if any
1057     // shadow is non-equal.
1058     BasicBlock *FallbackBB = BasicBlock::Create(*DFS.Ctx, "", F);
1059     IRBuilder<> FallbackIRB(FallbackBB);
1060     CallInst *FallbackCall = FallbackIRB.CreateCall2(
1061         DFS.DFSanUnionLoadFn, ShadowAddr, ConstantInt::get(DFS.IntptrTy, Size));
1062     FallbackCall->addAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt);
1063
1064     // Compare each of the shadows stored in the loaded 64 bits to each other,
1065     // by computing (WideShadow rotl ShadowWidth) == WideShadow.
1066     IRBuilder<> IRB(Pos);
1067     Value *WideAddr =
1068         IRB.CreateBitCast(ShadowAddr, Type::getInt64PtrTy(*DFS.Ctx));
1069     Value *WideShadow = IRB.CreateAlignedLoad(WideAddr, ShadowAlign);
1070     Value *TruncShadow = IRB.CreateTrunc(WideShadow, DFS.ShadowTy);
1071     Value *ShlShadow = IRB.CreateShl(WideShadow, DFS.ShadowWidth);
1072     Value *ShrShadow = IRB.CreateLShr(WideShadow, 64 - DFS.ShadowWidth);
1073     Value *RotShadow = IRB.CreateOr(ShlShadow, ShrShadow);
1074     Value *ShadowsEq = IRB.CreateICmpEQ(WideShadow, RotShadow);
1075
1076     BasicBlock *Head = Pos->getParent();
1077     BasicBlock *Tail = Head->splitBasicBlock(Pos);
1078
1079     if (DomTreeNode *OldNode = DT.getNode(Head)) {
1080       std::vector<DomTreeNode *> Children(OldNode->begin(), OldNode->end());
1081
1082       DomTreeNode *NewNode = DT.addNewBlock(Tail, Head);
1083       for (auto Child : Children)
1084         DT.changeImmediateDominator(Child, NewNode);
1085     }
1086
1087     // In the following code LastBr will refer to the previous basic block's
1088     // conditional branch instruction, whose true successor is fixed up to point
1089     // to the next block during the loop below or to the tail after the final
1090     // iteration.
1091     BranchInst *LastBr = BranchInst::Create(FallbackBB, FallbackBB, ShadowsEq);
1092     ReplaceInstWithInst(Head->getTerminator(), LastBr);
1093     DT.addNewBlock(FallbackBB, Head);
1094
1095     for (uint64_t Ofs = 64 / DFS.ShadowWidth; Ofs != Size;
1096          Ofs += 64 / DFS.ShadowWidth) {
1097       BasicBlock *NextBB = BasicBlock::Create(*DFS.Ctx, "", F);
1098       DT.addNewBlock(NextBB, LastBr->getParent());
1099       IRBuilder<> NextIRB(NextBB);
1100       WideAddr = NextIRB.CreateGEP(WideAddr, ConstantInt::get(DFS.IntptrTy, 1));
1101       Value *NextWideShadow = NextIRB.CreateAlignedLoad(WideAddr, ShadowAlign);
1102       ShadowsEq = NextIRB.CreateICmpEQ(WideShadow, NextWideShadow);
1103       LastBr->setSuccessor(0, NextBB);
1104       LastBr = NextIRB.CreateCondBr(ShadowsEq, FallbackBB, FallbackBB);
1105     }
1106
1107     LastBr->setSuccessor(0, Tail);
1108     FallbackIRB.CreateBr(Tail);
1109     PHINode *Shadow = PHINode::Create(DFS.ShadowTy, 2, "", &Tail->front());
1110     Shadow->addIncoming(FallbackCall, FallbackBB);
1111     Shadow->addIncoming(TruncShadow, LastBr->getParent());
1112     return Shadow;
1113   }
1114
1115   IRBuilder<> IRB(Pos);
1116   CallInst *FallbackCall = IRB.CreateCall2(
1117       DFS.DFSanUnionLoadFn, ShadowAddr, ConstantInt::get(DFS.IntptrTy, Size));
1118   FallbackCall->addAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt);
1119   return FallbackCall;
1120 }
1121
1122 void DFSanVisitor::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
1123   uint64_t Size = DFSF.DFS.DL->getTypeStoreSize(LI.getType());
1124   if (Size == 0) {
1125     DFSF.setShadow(&LI, DFSF.DFS.ZeroShadow);
1126     return;
1127   }
1128
1129   uint64_t Align;
1130   if (ClPreserveAlignment) {
1131     Align = LI.getAlignment();
1132     if (Align == 0)
1133       Align = DFSF.DFS.DL->getABITypeAlignment(LI.getType());
1134   } else {
1135     Align = 1;
1136   }
1137   IRBuilder<> IRB(&LI);
1138   Value *Shadow = DFSF.loadShadow(LI.getPointerOperand(), Size, Align, &LI);
1139   if (ClCombinePointerLabelsOnLoad) {
1140     Value *PtrShadow = DFSF.getShadow(LI.getPointerOperand());
1141     Shadow = DFSF.combineShadows(Shadow, PtrShadow, &LI);
1142   }
1143   if (Shadow != DFSF.DFS.ZeroShadow)
1144     DFSF.NonZeroChecks.push_back(Shadow);
1145
1146   DFSF.setShadow(&LI, Shadow);
1147 }
1148
1149 void DFSanFunction::storeShadow(Value *Addr, uint64_t Size, uint64_t Align,
1150                                 Value *Shadow, Instruction *Pos) {
1151   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Addr)) {
1152     llvm::DenseMap<AllocaInst *, AllocaInst *>::iterator i =
1153         AllocaShadowMap.find(AI);
1154     if (i != AllocaShadowMap.end()) {
1155       IRBuilder<> IRB(Pos);
1156       IRB.CreateStore(Shadow, i->second);
1157       return;
1158     }
1159   }
1160
1161   uint64_t ShadowAlign = Align * DFS.ShadowWidth / 8;
1162   IRBuilder<> IRB(Pos);
1163   Value *ShadowAddr = DFS.getShadowAddress(Addr, Pos);
1164   if (Shadow == DFS.ZeroShadow) {
1165     IntegerType *ShadowTy = IntegerType::get(*DFS.Ctx, Size * DFS.ShadowWidth);
1166     Value *ExtZeroShadow = ConstantInt::get(ShadowTy, 0);
1167     Value *ExtShadowAddr =
1168         IRB.CreateBitCast(ShadowAddr, PointerType::getUnqual(ShadowTy));
1169     IRB.CreateAlignedStore(ExtZeroShadow, ExtShadowAddr, ShadowAlign);
1170     return;
1171   }
1172
1173   const unsigned ShadowVecSize = 128 / DFS.ShadowWidth;
1174   uint64_t Offset = 0;
1175   if (Size >= ShadowVecSize) {
1176     VectorType *ShadowVecTy = VectorType::get(DFS.ShadowTy, ShadowVecSize);
1177     Value *ShadowVec = UndefValue::get(ShadowVecTy);
1178     for (unsigned i = 0; i != ShadowVecSize; ++i) {
1179       ShadowVec = IRB.CreateInsertElement(
1180           ShadowVec, Shadow, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*DFS.Ctx), i));
1181     }
1182     Value *ShadowVecAddr =
1183         IRB.CreateBitCast(ShadowAddr, PointerType::getUnqual(ShadowVecTy));
1184     do {
1185       Value *CurShadowVecAddr = IRB.CreateConstGEP1_32(ShadowVecAddr, Offset);
1186       IRB.CreateAlignedStore(ShadowVec, CurShadowVecAddr, ShadowAlign);
1187       Size -= ShadowVecSize;
1188       ++Offset;
1189     } while (Size >= ShadowVecSize);
1190     Offset *= ShadowVecSize;
1191   }
1192   while (Size > 0) {
1193     Value *CurShadowAddr = IRB.CreateConstGEP1_32(ShadowAddr, Offset);
1194     IRB.CreateAlignedStore(Shadow, CurShadowAddr, ShadowAlign);
1195     --Size;
1196     ++Offset;
1197   }
1198 }
1199
1200 void DFSanVisitor::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
1201   uint64_t Size =
1202       DFSF.DFS.DL->getTypeStoreSize(SI.getValueOperand()->getType());
1203   if (Size == 0)
1204     return;
1205
1206   uint64_t Align;
1207   if (ClPreserveAlignment) {
1208     Align = SI.getAlignment();
1209     if (Align == 0)
1210       Align = DFSF.DFS.DL->getABITypeAlignment(SI.getValueOperand()->getType());
1211   } else {
1212     Align = 1;
1213   }
1214
1215   Value* Shadow = DFSF.getShadow(SI.getValueOperand());
1216   if (ClCombinePointerLabelsOnStore) {
1217     Value *PtrShadow = DFSF.getShadow(SI.getPointerOperand());
1218     Shadow = DFSF.combineShadows(Shadow, PtrShadow, &SI);
1219   }
1220   DFSF.storeShadow(SI.getPointerOperand(), Size, Align, Shadow, &SI);
1221 }
1222
1223 void DFSanVisitor::visitBinaryOperator(BinaryOperator &BO) {
1224   visitOperandShadowInst(BO);
1225 }
1226
1227 void DFSanVisitor::visitCastInst(CastInst &CI) { visitOperandShadowInst(CI); }
1228
1229 void DFSanVisitor::visitCmpInst(CmpInst &CI) { visitOperandShadowInst(CI); }
1230
1231 void DFSanVisitor::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
1232   visitOperandShadowInst(GEPI);
1233 }
1234
1235 void DFSanVisitor::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &I) {
1236   visitOperandShadowInst(I);
1237 }
1238
1239 void DFSanVisitor::visitInsertElementInst(InsertElementInst &I) {
1240   visitOperandShadowInst(I);
1241 }
1242
1243 void DFSanVisitor::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &I) {
1244   visitOperandShadowInst(I);
1245 }
1246
1247 void DFSanVisitor::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &I) {
1248   visitOperandShadowInst(I);
1249 }
1250
1251 void DFSanVisitor::visitInsertValueInst(InsertValueInst &I) {
1252   visitOperandShadowInst(I);
1253 }
1254
1255 void DFSanVisitor::visitAllocaInst(AllocaInst &I) {
1256   bool AllLoadsStores = true;
1257   for (User *U : I.users()) {
1258     if (isa<LoadInst>(U))
1259       continue;
1260
1261     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
1262       if (SI->getPointerOperand() == &I)
1263         continue;
1264     }
1265
1266     AllLoadsStores = false;
1267     break;
1268   }
1269   if (AllLoadsStores) {
1270     IRBuilder<> IRB(&I);
1271     DFSF.AllocaShadowMap[&I] = IRB.CreateAlloca(DFSF.DFS.ShadowTy);
1272   }
1273   DFSF.setShadow(&I, DFSF.DFS.ZeroShadow);
1274 }
1275
1276 void DFSanVisitor::visitSelectInst(SelectInst &I) {
1277   Value *CondShadow = DFSF.getShadow(I.getCondition());
1278   Value *TrueShadow = DFSF.getShadow(I.getTrueValue());
1279   Value *FalseShadow = DFSF.getShadow(I.getFalseValue());
1280
1281   if (isa<VectorType>(I.getCondition()->getType())) {
1282     DFSF.setShadow(
1283         &I,
1284         DFSF.combineShadows(
1285             CondShadow, DFSF.combineShadows(TrueShadow, FalseShadow, &I), &I));
1286   } else {
1287     Value *ShadowSel;
1288     if (TrueShadow == FalseShadow) {
1289       ShadowSel = TrueShadow;
1290     } else {
1291       ShadowSel =
1292           SelectInst::Create(I.getCondition(), TrueShadow, FalseShadow, "", &I);
1293     }
1294     DFSF.setShadow(&I, DFSF.combineShadows(CondShadow, ShadowSel, &I));
1295   }
1296 }
1297
1298 void DFSanVisitor::visitMemSetInst(MemSetInst &I) {
1299   IRBuilder<> IRB(&I);
1300   Value *ValShadow = DFSF.getShadow(I.getValue());
1301   IRB.CreateCall3(
1302       DFSF.DFS.DFSanSetLabelFn, ValShadow,
1303       IRB.CreateBitCast(I.getDest(), Type::getInt8PtrTy(*DFSF.DFS.Ctx)),
1304       IRB.CreateZExtOrTrunc(I.getLength(), DFSF.DFS.IntptrTy));
1305 }
1306
1307 void DFSanVisitor::visitMemTransferInst(MemTransferInst &I) {
1308   IRBuilder<> IRB(&I);
1309   Value *DestShadow = DFSF.DFS.getShadowAddress(I.getDest(), &I);
1310   Value *SrcShadow = DFSF.DFS.getShadowAddress(I.getSource(), &I);
1311   Value *LenShadow = IRB.CreateMul(
1312       I.getLength(),
1313       ConstantInt::get(I.getLength()->getType(), DFSF.DFS.ShadowWidth / 8));
1314   Value *AlignShadow;
1315   if (ClPreserveAlignment) {
1316     AlignShadow = IRB.CreateMul(I.getAlignmentCst(),
1317                                 ConstantInt::get(I.getAlignmentCst()->getType(),
1318                                                  DFSF.DFS.ShadowWidth / 8));
1319   } else {
1320     AlignShadow = ConstantInt::get(I.getAlignmentCst()->getType(),
1321                                    DFSF.DFS.ShadowWidth / 8);
1322   }
1323   Type *Int8Ptr = Type::getInt8PtrTy(*DFSF.DFS.Ctx);
1324   DestShadow = IRB.CreateBitCast(DestShadow, Int8Ptr);
1325   SrcShadow = IRB.CreateBitCast(SrcShadow, Int8Ptr);
1326   IRB.CreateCall5(I.getCalledValue(), DestShadow, SrcShadow, LenShadow,
1327                   AlignShadow, I.getVolatileCst());
1328 }
1329
1330 void DFSanVisitor::visitReturnInst(ReturnInst &RI) {
1331   if (!DFSF.IsNativeABI && RI.getReturnValue()) {
1332     switch (DFSF.IA) {
1333     case DataFlowSanitizer::IA_TLS: {
1334       Value *S = DFSF.getShadow(RI.getReturnValue());
1335       IRBuilder<> IRB(&RI);
1336       IRB.CreateStore(S, DFSF.getRetvalTLS());
1337       break;
1338     }
1339     case DataFlowSanitizer::IA_Args: {
1340       IRBuilder<> IRB(&RI);
1341       Type *RT = DFSF.F->getFunctionType()->getReturnType();
1342       Value *InsVal =
1343           IRB.CreateInsertValue(UndefValue::get(RT), RI.getReturnValue(), 0);
1344       Value *InsShadow =
1345           IRB.CreateInsertValue(InsVal, DFSF.getShadow(RI.getReturnValue()), 1);
1346       RI.setOperand(0, InsShadow);
1347       break;
1348     }
1349     }
1350   }
1351 }
1352
1353 void DFSanVisitor::visitCallSite(CallSite CS) {
1354   Function *F = CS.getCalledFunction();
1355   if ((F && F->isIntrinsic()) || isa<InlineAsm>(CS.getCalledValue())) {
1356     visitOperandShadowInst(*CS.getInstruction());
1357     return;
1358   }
1359
1360   assert(!(cast<FunctionType>(
1361       CS.getCalledValue()->getType()->getPointerElementType())->isVarArg() &&
1362            dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())));
1363
1364   IRBuilder<> IRB(CS.getInstruction());
1365
1366   DenseMap<Value *, Function *>::iterator i =
1367       DFSF.DFS.UnwrappedFnMap.find(CS.getCalledValue());
1368   if (i != DFSF.DFS.UnwrappedFnMap.end()) {
1369     Function *F = i->second;
1370     switch (DFSF.DFS.getWrapperKind(F)) {
1371     case DataFlowSanitizer::WK_Warning: {
1372       CS.setCalledFunction(F);
1373       IRB.CreateCall(DFSF.DFS.DFSanUnimplementedFn,
1374                      IRB.CreateGlobalStringPtr(F->getName()));
1375       DFSF.setShadow(CS.getInstruction(), DFSF.DFS.ZeroShadow);
1376       return;
1377     }
1378     case DataFlowSanitizer::WK_Discard: {
1379       CS.setCalledFunction(F);
1380       DFSF.setShadow(CS.getInstruction(), DFSF.DFS.ZeroShadow);
1381       return;
1382     }
1383     case DataFlowSanitizer::WK_Functional: {
1384       CS.setCalledFunction(F);
1385       visitOperandShadowInst(*CS.getInstruction());
1386       return;
1387     }
1388     case DataFlowSanitizer::WK_Custom: {
1389       // Don't try to handle invokes of custom functions, it's too complicated.
1390       // Instead, invoke the dfsw$ wrapper, which will in turn call the __dfsw_
1391       // wrapper.
1392       if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction())) {
1393         FunctionType *FT = F->getFunctionType();
1394         FunctionType *CustomFT = DFSF.DFS.getCustomFunctionType(FT);
1395         std::string CustomFName = "__dfsw_";
1396         CustomFName += F->getName();
1397         Constant *CustomF =
1398             DFSF.DFS.Mod->getOrInsertFunction(CustomFName, CustomFT);
1399         if (Function *CustomFn = dyn_cast<Function>(CustomF)) {
1400           CustomFn->copyAttributesFrom(F);
1401
1402           // Custom functions returning non-void will write to the return label.
1403           if (!FT->getReturnType()->isVoidTy()) {
1404             CustomFn->removeAttributes(AttributeSet::FunctionIndex,
1405                                        DFSF.DFS.ReadOnlyNoneAttrs);
1406           }
1407         }
1408
1409         std::vector<Value *> Args;
1410
1411         CallSite::arg_iterator i = CS.arg_begin();
1412         for (unsigned n = CS.arg_size(); n != 0; ++i, --n) {
1413           Type *T = (*i)->getType();
1414           FunctionType *ParamFT;
1415           if (isa<PointerType>(T) &&
1416               (ParamFT = dyn_cast<FunctionType>(
1417                    cast<PointerType>(T)->getElementType()))) {
1418             std::string TName = "dfst";
1419             TName += utostr(FT->getNumParams() - n);
1420             TName += "$";
1421             TName += F->getName();
1422             Constant *T = DFSF.DFS.getOrBuildTrampolineFunction(ParamFT, TName);
1423             Args.push_back(T);
1424             Args.push_back(
1425                 IRB.CreateBitCast(*i, Type::getInt8PtrTy(*DFSF.DFS.Ctx)));
1426           } else {
1427             Args.push_back(*i);
1428           }
1429         }
1430
1431         i = CS.arg_begin();
1432         for (unsigned n = CS.arg_size(); n != 0; ++i, --n)
1433           Args.push_back(DFSF.getShadow(*i));
1434
1435         if (!FT->getReturnType()->isVoidTy()) {
1436           if (!DFSF.LabelReturnAlloca) {
1437             DFSF.LabelReturnAlloca =
1438                 new AllocaInst(DFSF.DFS.ShadowTy, "labelreturn",
1439                                DFSF.F->getEntryBlock().begin());
1440           }
1441           Args.push_back(DFSF.LabelReturnAlloca);
1442         }
1443
1444         CallInst *CustomCI = IRB.CreateCall(CustomF, Args);
1445         CustomCI->setCallingConv(CI->getCallingConv());
1446         CustomCI->setAttributes(CI->getAttributes());
1447
1448         if (!FT->getReturnType()->isVoidTy()) {
1449           LoadInst *LabelLoad = IRB.CreateLoad(DFSF.LabelReturnAlloca);
1450           DFSF.setShadow(CustomCI, LabelLoad);
1451         }
1452
1453         CI->replaceAllUsesWith(CustomCI);
1454         CI->eraseFromParent();
1455         return;
1456       }
1457       break;
1458     }
1459     }
1460   }
1461
1462   FunctionType *FT = cast<FunctionType>(
1463       CS.getCalledValue()->getType()->getPointerElementType());
1464   if (DFSF.DFS.getInstrumentedABI() == DataFlowSanitizer::IA_TLS) {
1465     for (unsigned i = 0, n = FT->getNumParams(); i != n; ++i) {
1466       IRB.CreateStore(DFSF.getShadow(CS.getArgument(i)),
1467                       DFSF.getArgTLS(i, CS.getInstruction()));
1468     }
1469   }
1470
1471   Instruction *Next = nullptr;
1472   if (!CS.getType()->isVoidTy()) {
1473     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
1474       if (II->getNormalDest()->getSinglePredecessor()) {
1475         Next = II->getNormalDest()->begin();
1476       } else {
1477         BasicBlock *NewBB =
1478             SplitEdge(II->getParent(), II->getNormalDest(), &DFSF.DFS);
1479         Next = NewBB->begin();
1480       }
1481     } else {
1482       Next = CS->getNextNode();
1483     }
1484
1485     if (DFSF.DFS.getInstrumentedABI() == DataFlowSanitizer::IA_TLS) {
1486       IRBuilder<> NextIRB(Next);
1487       LoadInst *LI = NextIRB.CreateLoad(DFSF.getRetvalTLS());
1488       DFSF.SkipInsts.insert(LI);
1489       DFSF.setShadow(CS.getInstruction(), LI);
1490       DFSF.NonZeroChecks.push_back(LI);
1491     }
1492   }
1493
1494   // Do all instrumentation for IA_Args down here to defer tampering with the
1495   // CFG in a way that SplitEdge may be able to detect.
1496   if (DFSF.DFS.getInstrumentedABI() == DataFlowSanitizer::IA_Args) {
1497     FunctionType *NewFT = DFSF.DFS.getArgsFunctionType(FT);
1498     Value *Func =
1499         IRB.CreateBitCast(CS.getCalledValue(), PointerType::getUnqual(NewFT));
1500     std::vector<Value *> Args;
1501
1502     CallSite::arg_iterator i = CS.arg_begin(), e = CS.arg_end();
1503     for (unsigned n = FT->getNumParams(); n != 0; ++i, --n)
1504       Args.push_back(*i);
1505
1506     i = CS.arg_begin();
1507     for (unsigned n = FT->getNumParams(); n != 0; ++i, --n)
1508       Args.push_back(DFSF.getShadow(*i));
1509
1510     if (FT->isVarArg()) {
1511       unsigned VarArgSize = CS.arg_size() - FT->getNumParams();
1512       ArrayType *VarArgArrayTy = ArrayType::get(DFSF.DFS.ShadowTy, VarArgSize);
1513       AllocaInst *VarArgShadow =
1514           new AllocaInst(VarArgArrayTy, "", DFSF.F->getEntryBlock().begin());
1515       Args.push_back(IRB.CreateConstGEP2_32(VarArgShadow, 0, 0));
1516       for (unsigned n = 0; i != e; ++i, ++n) {
1517         IRB.CreateStore(DFSF.getShadow(*i),
1518                         IRB.CreateConstGEP2_32(VarArgShadow, 0, n));
1519         Args.push_back(*i);
1520       }
1521     }
1522
1523     CallSite NewCS;
1524     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
1525       NewCS = IRB.CreateInvoke(Func, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
1526                                Args);
1527     } else {
1528       NewCS = IRB.CreateCall(Func, Args);
1529     }
1530     NewCS.setCallingConv(CS.getCallingConv());
1531     NewCS.setAttributes(CS.getAttributes().removeAttributes(
1532         *DFSF.DFS.Ctx, AttributeSet::ReturnIndex,
1533         AttributeFuncs::typeIncompatible(NewCS.getInstruction()->getType(),
1534                                          AttributeSet::ReturnIndex)));
1535
1536     if (Next) {
1537       ExtractValueInst *ExVal =
1538           ExtractValueInst::Create(NewCS.getInstruction(), 0, "", Next);
1539       DFSF.SkipInsts.insert(ExVal);
1540       ExtractValueInst *ExShadow =
1541           ExtractValueInst::Create(NewCS.getInstruction(), 1, "", Next);
1542       DFSF.SkipInsts.insert(ExShadow);
1543       DFSF.setShadow(ExVal, ExShadow);
1544       DFSF.NonZeroChecks.push_back(ExShadow);
1545
1546       CS.getInstruction()->replaceAllUsesWith(ExVal);
1547     }
1548
1549     CS.getInstruction()->eraseFromParent();
1550   }
1551 }
1552
1553 void DFSanVisitor::visitPHINode(PHINode &PN) {
1554   PHINode *ShadowPN =
1555       PHINode::Create(DFSF.DFS.ShadowTy, PN.getNumIncomingValues(), "", &PN);
1556
1557   // Give the shadow phi node valid predecessors to fool SplitEdge into working.
1558   Value *UndefShadow = UndefValue::get(DFSF.DFS.ShadowTy);
1559   for (PHINode::block_iterator i = PN.block_begin(), e = PN.block_end(); i != e;
1560        ++i) {
1561     ShadowPN->addIncoming(UndefShadow, *i);
1562   }
1563
1564   DFSF.PHIFixups.push_back(std::make_pair(&PN, ShadowPN));
1565   DFSF.setShadow(&PN, ShadowPN);
1566 }