lib/Transforms/Instrumentation/ThreadSanitizer.cpp

   1 //===-- ThreadSanitizer.cpp - race detector -------------------------------===//
   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 file is a part of ThreadSanitizer, a race detector.
  11 //
  12 // The tool is under development, for the details about previous versions see
  13 // http://code.google.com/p/data-race-test
  14 //
  15 // The instrumentation phase is quite simple:
  16 //   - Insert calls to run-time library before every memory access.
  17 //      - Optimizations may apply to avoid instrumenting some of the accesses.
  18 //   - Insert calls at function entry/exit.
  19 // The rest is handled by the run-time library.
  20 //===----------------------------------------------------------------------===//
  21
  22 #define DEBUG_TYPE "tsan"
  23
  24 #include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
  25 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  26 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  27 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  29 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  30 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  31 #include "llvm/IR/Function.h"
  32 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  33 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  34 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  35 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  36 #include "llvm/IR/Module.h"
  37 #include "llvm/IR/Type.h"
  38 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  39 #include "llvm/Support/Debug.h"
  40 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  41 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  42 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BlackList.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/ModuleUtils.h"
  45
  46 using namespace llvm;
  47
  48 static cl::opt<std::string>  ClBlacklistFile("tsan-blacklist",
  49        cl::desc("Blacklist file"), cl::Hidden);
  50 static cl::opt<bool>  ClInstrumentMemoryAccesses(
  51     "tsan-instrument-memory-accesses", cl::init(true),
  52     cl::desc("Instrument memory accesses"), cl::Hidden);
  53 static cl::opt<bool>  ClInstrumentFuncEntryExit(
  54     "tsan-instrument-func-entry-exit", cl::init(true),
  55     cl::desc("Instrument function entry and exit"), cl::Hidden);
  56 static cl::opt<bool>  ClInstrumentAtomics(
  57     "tsan-instrument-atomics", cl::init(true),
  58     cl::desc("Instrument atomics"), cl::Hidden);
  59
  60 STATISTIC(NumInstrumentedReads, "Number of instrumented reads");
  61 STATISTIC(NumInstrumentedWrites, "Number of instrumented writes");
  62 STATISTIC(NumOmittedReadsBeforeWrite,
  63           "Number of reads ignored due to following writes");
  64 STATISTIC(NumAccessesWithBadSize, "Number of accesses with bad size");
  65 STATISTIC(NumInstrumentedVtableWrites, "Number of vtable ptr writes");
  66 STATISTIC(NumInstrumentedVtableReads, "Number of vtable ptr reads");
  67 STATISTIC(NumOmittedReadsFromConstantGlobals,
  68           "Number of reads from constant globals");
  69 STATISTIC(NumOmittedReadsFromVtable, "Number of vtable reads");
  70
  71 namespace {
  72
  73 /// ThreadSanitizer: instrument the code in module to find races.
  74 struct ThreadSanitizer : public FunctionPass {
  75   ThreadSanitizer(StringRef BlacklistFile = StringRef())
  76       : FunctionPass(ID),
  77         TD(0),
  78         BlacklistFile(BlacklistFile.empty() ? ClBlacklistFile
  79                                             : BlacklistFile) { }
  80   const char *getPassName() const;
  81   bool runOnFunction(Function &F);
  82   bool doInitialization(Module &M);
  83   static char ID;  // Pass identification, replacement for typeid.
  84
  85  private:
  86   void initializeCallbacks(Module &M);
  87   bool instrumentLoadOrStore(Instruction *I);
  88   bool instrumentAtomic(Instruction *I);
  89   void chooseInstructionsToInstrument(SmallVectorImpl<Instruction*> &Local,
  90                                       SmallVectorImpl<Instruction*> &All);
  91   bool addrPointsToConstantData(Value *Addr);
  92   int getMemoryAccessFuncIndex(Value *Addr);
  93
  94   DataLayout *TD;
  95   SmallString<64> BlacklistFile;
  96   OwningPtr<BlackList> BL;
  97   IntegerType *OrdTy;
  98   // Callbacks to run-time library are computed in doInitialization.
  99   Function *TsanFuncEntry;
 100   Function *TsanFuncExit;
 101   // Accesses sizes are powers of two: 1, 2, 4, 8, 16.
 102   static const size_t kNumberOfAccessSizes = 5;
 103   Function *TsanRead[kNumberOfAccessSizes];
 104   Function *TsanWrite[kNumberOfAccessSizes];
 105   Function *TsanAtomicLoad[kNumberOfAccessSizes];
 106   Function *TsanAtomicStore[kNumberOfAccessSizes];
 107   Function *TsanAtomicRMW[AtomicRMWInst::LAST_BINOP + 1][kNumberOfAccessSizes];
 108   Function *TsanAtomicCAS[kNumberOfAccessSizes];
 109   Function *TsanAtomicThreadFence;
 110   Function *TsanAtomicSignalFence;
 111   Function *TsanVptrUpdate;
 112   Function *TsanVptrLoad;
 113 };
 114 }  // namespace
 115
 116 char ThreadSanitizer::ID = 0;
 117 INITIALIZE_PASS(ThreadSanitizer, "tsan",
 118     "ThreadSanitizer: detects data races.",
 119     false, false)
 120
 121 const char *ThreadSanitizer::getPassName() const {
 122   return "ThreadSanitizer";
 123 }
 124
 125 FunctionPass *llvm::createThreadSanitizerPass(StringRef BlacklistFile) {
 126   return new ThreadSanitizer(BlacklistFile);
 127 }
 128
 129 static Function *checkInterfaceFunction(Constant *FuncOrBitcast) {
 130   if (Function *F = dyn_cast<Function>(FuncOrBitcast))
 131      return F;
 132   FuncOrBitcast->dump();
 133   report_fatal_error("ThreadSanitizer interface function redefined");
 134 }
 135
 136 void ThreadSanitizer::initializeCallbacks(Module &M) {
 137   IRBuilder<> IRB(M.getContext());
 138   // Initialize the callbacks.
 139   TsanFuncEntry = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 140       "__tsan_func_entry", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), NULL));
 141   TsanFuncExit = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 142       "__tsan_func_exit", IRB.getVoidTy(), NULL));
 143   OrdTy = IRB.getInt32Ty();
 144   for (size_t i = 0; i < kNumberOfAccessSizes; ++i) {
 145     const size_t ByteSize = 1 << i;
 146     const size_t BitSize = ByteSize * 8;
 147     SmallString<32> ReadName("__tsan_read" + itostr(ByteSize));
 148     TsanRead[i] = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 149         ReadName, IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), NULL));
 150
 151     SmallString<32> WriteName("__tsan_write" + itostr(ByteSize));
 152     TsanWrite[i] = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 153         WriteName, IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), NULL));
 154
 155     Type *Ty = Type::getIntNTy(M.getContext(), BitSize);
 156     Type *PtrTy = Ty->getPointerTo();
 157     SmallString<32> AtomicLoadName("__tsan_atomic" + itostr(BitSize) +
 158                                    "_load");
 159     TsanAtomicLoad[i] = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 160         AtomicLoadName, Ty, PtrTy, OrdTy, NULL));
 161
 162     SmallString<32> AtomicStoreName("__tsan_atomic" + itostr(BitSize) +
 163                                     "_store");
 164     TsanAtomicStore[i] = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 165         AtomicStoreName, IRB.getVoidTy(), PtrTy, Ty, OrdTy,
 166         NULL));
 167
 168     for (int op = AtomicRMWInst::FIRST_BINOP;
 169         op <= AtomicRMWInst::LAST_BINOP; ++op) {
 170       TsanAtomicRMW[op][i] = NULL;
 171       const char *NamePart = NULL;
 172       if (op == AtomicRMWInst::Xchg)
 173         NamePart = "_exchange";
 174       else if (op == AtomicRMWInst::Add)
 175         NamePart = "_fetch_add";
 176       else if (op == AtomicRMWInst::Sub)
 177         NamePart = "_fetch_sub";
 178       else if (op == AtomicRMWInst::And)
 179         NamePart = "_fetch_and";
 180       else if (op == AtomicRMWInst::Or)
 181         NamePart = "_fetch_or";
 182       else if (op == AtomicRMWInst::Xor)
 183         NamePart = "_fetch_xor";
 184       else if (op == AtomicRMWInst::Nand)
 185         NamePart = "_fetch_nand";
 186       else
 187         continue;
 188       SmallString<32> RMWName("__tsan_atomic" + itostr(BitSize) + NamePart);
 189       TsanAtomicRMW[op][i] = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 190           RMWName, Ty, PtrTy, Ty, OrdTy, NULL));
 191     }
 192
 193     SmallString<32> AtomicCASName("__tsan_atomic" + itostr(BitSize) +
 194                                   "_compare_exchange_val");
 195     TsanAtomicCAS[i] = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 196         AtomicCASName, Ty, PtrTy, Ty, Ty, OrdTy, OrdTy, NULL));
 197   }
 198   TsanVptrUpdate = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 199       "__tsan_vptr_update", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(),
 200       IRB.getInt8PtrTy(), NULL));
 201   TsanVptrLoad = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 202       "__tsan_vptr_read", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), NULL));
 203   TsanAtomicThreadFence = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 204       "__tsan_atomic_thread_fence", IRB.getVoidTy(), OrdTy, NULL));
 205   TsanAtomicSignalFence = checkInterfaceFunction(M.getOrInsertFunction(
 206       "__tsan_atomic_signal_fence", IRB.getVoidTy(), OrdTy, NULL));
 207 }
 208
 209 bool ThreadSanitizer::doInitialization(Module &M) {
 210   TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
 211   if (!TD)
 212     return false;
 213   BL.reset(new BlackList(BlacklistFile));
 214
 215   // Always insert a call to __tsan_init into the module's CTORs.
 216   IRBuilder<> IRB(M.getContext());
 217   Value *TsanInit = M.getOrInsertFunction("__tsan_init",
 218                                           IRB.getVoidTy(), NULL);
 219   appendToGlobalCtors(M, cast<Function>(TsanInit), 0);
 220
 221   return true;
 222 }
 223
 224 static bool isVtableAccess(Instruction *I) {
 225   if (MDNode *Tag = I->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
 226     if (Tag->getNumOperands() < 1) return false;
 227     if (MDString *Tag1 = dyn_cast<MDString>(Tag->getOperand(0))) {
 228       if (Tag1->getString() == "vtable pointer") return true;
 229     }
 230   }
 231   return false;
 232 }
 233
 234 bool ThreadSanitizer::addrPointsToConstantData(Value *Addr) {
 235   // If this is a GEP, just analyze its pointer operand.
 236   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Addr))
 237     Addr = GEP->getPointerOperand();
 238
 239   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
 240     if (GV->isConstant()) {
 241       // Reads from constant globals can not race with any writes.
 242       NumOmittedReadsFromConstantGlobals++;
 243       return true;
 244     }
 245   } else if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(Addr)) {
 246     if (isVtableAccess(L)) {
 247       // Reads from a vtable pointer can not race with any writes.
 248       NumOmittedReadsFromVtable++;
 249       return true;
 250     }
 251   }
 252   return false;
 253 }
 254
 255 // Instrumenting some of the accesses may be proven redundant.
 256 // Currently handled:
 257 //  - read-before-write (within same BB, no calls between)
 258 //
 259 // We do not handle some of the patterns that should not survive
 260 // after the classic compiler optimizations.
 261 // E.g. two reads from the same temp should be eliminated by CSE,
 262 // two writes should be eliminated by DSE, etc.
 263 //
 264 // 'Local' is a vector of insns within the same BB (no calls between).
 265 // 'All' is a vector of insns that will be instrumented.
 266 void ThreadSanitizer::chooseInstructionsToInstrument(
 267     SmallVectorImpl<Instruction*> &Local,
 268     SmallVectorImpl<Instruction*> &All) {
 269   SmallSet<Value*, 8> WriteTargets;
 270   // Iterate from the end.
 271   for (SmallVectorImpl<Instruction*>::reverse_iterator It = Local.rbegin(),
 272        E = Local.rend(); It != E; ++It) {
 273     Instruction *I = *It;
 274     if (StoreInst *Store = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 275       WriteTargets.insert(Store->getPointerOperand());
 276     } else {
 277       LoadInst *Load = cast<LoadInst>(I);
 278       Value *Addr = Load->getPointerOperand();
 279       if (WriteTargets.count(Addr)) {
 280         // We will write to this temp, so no reason to analyze the read.
 281         NumOmittedReadsBeforeWrite++;
 282         continue;
 283       }
 284       if (addrPointsToConstantData(Addr)) {
 285         // Addr points to some constant data -- it can not race with any writes.
 286         continue;
 287       }
 288     }
 289     All.push_back(I);
 290   }
 291   Local.clear();
 292 }
 293
 294 static bool isAtomic(Instruction *I) {
 295   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 296     return LI->isAtomic() && LI->getSynchScope() == CrossThread;
 297   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 298     return SI->isAtomic() && SI->getSynchScope() == CrossThread;
 299   if (isa<AtomicRMWInst>(I))
 300     return true;
 301   if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
 302     return true;
 303   if (isa<FenceInst>(I))
 304     return true;
 305   return false;
 306 }
 307
 308 bool ThreadSanitizer::runOnFunction(Function &F) {
 309   if (!TD) return false;
 310   if (BL->isIn(F)) return false;
 311   initializeCallbacks(*F.getParent());
 312   SmallVector<Instruction*, 8> RetVec;
 313   SmallVector<Instruction*, 8> AllLoadsAndStores;
 314   SmallVector<Instruction*, 8> LocalLoadsAndStores;
 315   SmallVector<Instruction*, 8> AtomicAccesses;
 316   bool Res = false;
 317   bool HasCalls = false;
 318
 319   // Traverse all instructions, collect loads/stores/returns, check for calls.
 320   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end();
 321        FI != FE; ++FI) {
 322     BasicBlock &BB = *FI;
 323     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end();
 324          BI != BE; ++BI) {
 325       if (isAtomic(BI))
 326         AtomicAccesses.push_back(BI);
 327       else if (isa<LoadInst>(BI) || isa<StoreInst>(BI))
 328         LocalLoadsAndStores.push_back(BI);
 329       else if (isa<ReturnInst>(BI))
 330         RetVec.push_back(BI);
 331       else if (isa<CallInst>(BI) || isa<InvokeInst>(BI)) {
 332         HasCalls = true;
 333         chooseInstructionsToInstrument(LocalLoadsAndStores, AllLoadsAndStores);
 334       }
 335     }
 336     chooseInstructionsToInstrument(LocalLoadsAndStores, AllLoadsAndStores);
 337   }
 338
 339   // We have collected all loads and stores.
 340   // FIXME: many of these accesses do not need to be checked for races
 341   // (e.g. variables that do not escape, etc).
 342
 343   // Instrument memory accesses.
 344   if (ClInstrumentMemoryAccesses)
 345     for (size_t i = 0, n = AllLoadsAndStores.size(); i < n; ++i) {
 346       Res |= instrumentLoadOrStore(AllLoadsAndStores[i]);
 347     }
 348
 349   // Instrument atomic memory accesses.
 350   if (ClInstrumentAtomics)
 351     for (size_t i = 0, n = AtomicAccesses.size(); i < n; ++i) {
 352       Res |= instrumentAtomic(AtomicAccesses[i]);
 353     }
 354
 355   // Instrument function entry/exit points if there were instrumented accesses.
 356   if ((Res || HasCalls) && ClInstrumentFuncEntryExit) {
 357     IRBuilder<> IRB(F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
 358     Value *ReturnAddress = IRB.CreateCall(
 359         Intrinsic::getDeclaration(F.getParent(), Intrinsic::returnaddress),
 360         IRB.getInt32(0));
 361     IRB.CreateCall(TsanFuncEntry, ReturnAddress);
 362     for (size_t i = 0, n = RetVec.size(); i < n; ++i) {
 363       IRBuilder<> IRBRet(RetVec[i]);
 364       IRBRet.CreateCall(TsanFuncExit);
 365     }
 366     Res = true;
 367   }
 368   return Res;
 369 }
 370
 371 bool ThreadSanitizer::instrumentLoadOrStore(Instruction *I) {
 372   IRBuilder<> IRB(I);
 373   bool IsWrite = isa<StoreInst>(*I);
 374   Value *Addr = IsWrite
 375       ? cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand()
 376       : cast<LoadInst>(I)->getPointerOperand();
 377   int Idx = getMemoryAccessFuncIndex(Addr);
 378   if (Idx < 0)
 379     return false;
 380   if (IsWrite && isVtableAccess(I)) {
 381     DEBUG(dbgs() << "  VPTR : " << *I << "\n");
 382     Value *StoredValue = cast<StoreInst>(I)->getValueOperand();
 383     // StoredValue does not necessary have a pointer type.
 384     if (isa<IntegerType>(StoredValue->getType()))
 385       StoredValue = IRB.CreateIntToPtr(StoredValue, IRB.getInt8PtrTy());
 386     // Call TsanVptrUpdate.
 387     IRB.CreateCall2(TsanVptrUpdate,
 388                     IRB.CreatePointerCast(Addr, IRB.getInt8PtrTy()),
 389                     IRB.CreatePointerCast(StoredValue, IRB.getInt8PtrTy()));
 390     NumInstrumentedVtableWrites++;
 391     return true;
 392   }
 393   if (!IsWrite && isVtableAccess(I)) {
 394     IRB.CreateCall(TsanVptrLoad,
 395                    IRB.CreatePointerCast(Addr, IRB.getInt8PtrTy()));
 396     NumInstrumentedVtableReads++;
 397     return true;
 398   }
 399   Value *OnAccessFunc = IsWrite ? TsanWrite[Idx] : TsanRead[Idx];
 400   IRB.CreateCall(OnAccessFunc, IRB.CreatePointerCast(Addr, IRB.getInt8PtrTy()));
 401   if (IsWrite) NumInstrumentedWrites++;
 402   else         NumInstrumentedReads++;
 403   return true;
 404 }
 405
 406 static ConstantInt *createOrdering(IRBuilder<> *IRB, AtomicOrdering ord) {
 407   uint32_t v = 0;
 408   switch (ord) {
 409     case NotAtomic:              assert(false);
 410     case Unordered:              // Fall-through.
 411     case Monotonic:              v = 0; break;
 412     // case Consume:                v = 1; break;  // Not specified yet.
 413     case Acquire:                v = 2; break;
 414     case Release:                v = 3; break;
 415     case AcquireRelease:         v = 4; break;
 416     case SequentiallyConsistent: v = 5; break;
 417   }
 418   return IRB->getInt32(v);
 419 }
 420
 421 static ConstantInt *createFailOrdering(IRBuilder<> *IRB, AtomicOrdering ord) {
 422   uint32_t v = 0;
 423   switch (ord) {
 424     case NotAtomic:              assert(false);
 425     case Unordered:              // Fall-through.
 426     case Monotonic:              v = 0; break;
 427     // case Consume:                v = 1; break;  // Not specified yet.
 428     case Acquire:                v = 2; break;
 429     case Release:                v = 0; break;
 430     case AcquireRelease:         v = 2; break;
 431     case SequentiallyConsistent: v = 5; break;
 432   }
 433   return IRB->getInt32(v);
 434 }
 435
 436 // Both llvm and ThreadSanitizer atomic operations are based on C++11/C1x
 437 // standards.  For background see C++11 standard.  A slightly older, publically
 438 // available draft of the standard (not entirely up-to-date, but close enough
 439 // for casual browsing) is available here:
 440 // http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3242.pdf
 441 // The following page contains more background information:
 442 // http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/c++mm/
 443
 444 bool ThreadSanitizer::instrumentAtomic(Instruction *I) {
 445   IRBuilder<> IRB(I);
 446   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 447     Value *Addr = LI->getPointerOperand();
 448     int Idx = getMemoryAccessFuncIndex(Addr);
 449     if (Idx < 0)
 450       return false;
 451     const size_t ByteSize = 1 << Idx;
 452     const size_t BitSize = ByteSize * 8;
 453     Type *Ty = Type::getIntNTy(IRB.getContext(), BitSize);
 454     Type *PtrTy = Ty->getPointerTo();
 455     Value *Args[] = {IRB.CreatePointerCast(Addr, PtrTy),
 456                      createOrdering(&IRB, LI->getOrdering())};
 457     CallInst *C = CallInst::Create(TsanAtomicLoad[Idx],
 458                                    ArrayRef<Value*>(Args));
 459     ReplaceInstWithInst(I, C);
 460
 461   } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 462     Value *Addr = SI->getPointerOperand();
 463     int Idx = getMemoryAccessFuncIndex(Addr);
 464     if (Idx < 0)
 465       return false;
 466     const size_t ByteSize = 1 << Idx;
 467     const size_t BitSize = ByteSize * 8;
 468     Type *Ty = Type::getIntNTy(IRB.getContext(), BitSize);
 469     Type *PtrTy = Ty->getPointerTo();
 470     Value *Args[] = {IRB.CreatePointerCast(Addr, PtrTy),
 471                      IRB.CreateIntCast(SI->getValueOperand(), Ty, false),
 472                      createOrdering(&IRB, SI->getOrdering())};
 473     CallInst *C = CallInst::Create(TsanAtomicStore[Idx],
 474                                    ArrayRef<Value*>(Args));
 475     ReplaceInstWithInst(I, C);
 476   } else if (AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I)) {
 477     Value *Addr = RMWI->getPointerOperand();
 478     int Idx = getMemoryAccessFuncIndex(Addr);
 479     if (Idx < 0)
 480       return false;
 481     Function *F = TsanAtomicRMW[RMWI->getOperation()][Idx];
 482     if (F == NULL)
 483       return false;
 484     const size_t ByteSize = 1 << Idx;
 485     const size_t BitSize = ByteSize * 8;
 486     Type *Ty = Type::getIntNTy(IRB.getContext(), BitSize);
 487     Type *PtrTy = Ty->getPointerTo();
 488     Value *Args[] = {IRB.CreatePointerCast(Addr, PtrTy),
 489                      IRB.CreateIntCast(RMWI->getValOperand(), Ty, false),
 490                      createOrdering(&IRB, RMWI->getOrdering())};
 491     CallInst *C = CallInst::Create(F, ArrayRef<Value*>(Args));
 492     ReplaceInstWithInst(I, C);
 493   } else if (AtomicCmpXchgInst *CASI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I)) {
 494     Value *Addr = CASI->getPointerOperand();
 495     int Idx = getMemoryAccessFuncIndex(Addr);
 496     if (Idx < 0)
 497       return false;
 498     const size_t ByteSize = 1 << Idx;
 499     const size_t BitSize = ByteSize * 8;
 500     Type *Ty = Type::getIntNTy(IRB.getContext(), BitSize);
 501     Type *PtrTy = Ty->getPointerTo();
 502     Value *Args[] = {IRB.CreatePointerCast(Addr, PtrTy),
 503                      IRB.CreateIntCast(CASI->getCompareOperand(), Ty, false),
 504                      IRB.CreateIntCast(CASI->getNewValOperand(), Ty, false),
 505                      createOrdering(&IRB, CASI->getOrdering()),
 506                      createFailOrdering(&IRB, CASI->getOrdering())};
 507     CallInst *C = CallInst::Create(TsanAtomicCAS[Idx], ArrayRef<Value*>(Args));
 508     ReplaceInstWithInst(I, C);
 509   } else if (FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(I)) {
 510     Value *Args[] = {createOrdering(&IRB, FI->getOrdering())};
 511     Function *F = FI->getSynchScope() == SingleThread ?
 512         TsanAtomicSignalFence : TsanAtomicThreadFence;
 513     CallInst *C = CallInst::Create(F, ArrayRef<Value*>(Args));
 514     ReplaceInstWithInst(I, C);
 515   }
 516   return true;
 517 }
 518
 519 int ThreadSanitizer::getMemoryAccessFuncIndex(Value *Addr) {
 520   Type *OrigPtrTy = Addr->getType();
 521   Type *OrigTy = cast<PointerType>(OrigPtrTy)->getElementType();
 522   assert(OrigTy->isSized());
 523   uint32_t TypeSize = TD->getTypeStoreSizeInBits(OrigTy);
 524   if (TypeSize != 8  && TypeSize != 16 &&
 525       TypeSize != 32 && TypeSize != 64 && TypeSize != 128) {
 526     NumAccessesWithBadSize++;
 527     // Ignore all unusual sizes.
 528     return -1;
 529   }
 530   size_t Idx = CountTrailingZeros_32(TypeSize / 8);
 531   assert(Idx < kNumberOfAccessSizes);
 532   return Idx;
 533 }