Revert "Remove the explicit SDNodeIterator::operator= in favor of the implicit default"
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / RewriteStatepointsForGC.cpp
1 //===- RewriteStatepointsForGC.cpp - Make GC relocations explicit ---------===//
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 // Rewrite an existing set of gc.statepoints such that they make potential
11 // relocations performed by the garbage collector explicit in the IR.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Pass.h"
16 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
17 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
18 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
19 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
20 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
21 #include "llvm/IR/CallSite.h"
22 #include "llvm/IR/Dominators.h"
23 #include "llvm/IR/Function.h"
24 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
25 #include "llvm/IR/InstIterator.h"
26 #include "llvm/IR/Instructions.h"
27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
28 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
29 #include "llvm/IR/Module.h"
30 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
31 #include "llvm/IR/Value.h"
32 #include "llvm/IR/Verifier.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
35 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
36 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
37 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
39 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
40
41 #define DEBUG_TYPE "rewrite-statepoints-for-gc"
42
43 using namespace llvm;
44
45 // Print tracing output
46 static cl::opt<bool> TraceLSP("trace-rewrite-statepoints", cl::Hidden,
47                               cl::init(false));
48
49 // Print the liveset found at the insert location
50 static cl::opt<bool> PrintLiveSet("spp-print-liveset", cl::Hidden,
51                                   cl::init(false));
52 static cl::opt<bool> PrintLiveSetSize("spp-print-liveset-size",
53                                       cl::Hidden, cl::init(false));
54 // Print out the base pointers for debugging
55 static cl::opt<bool> PrintBasePointers("spp-print-base-pointers",
56                                        cl::Hidden, cl::init(false));
57
58 namespace {
59 struct RewriteStatepointsForGC : public FunctionPass {
60   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
61
62   RewriteStatepointsForGC() : FunctionPass(ID) {
63     initializeRewriteStatepointsForGCPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
64   }
65   bool runOnFunction(Function &F) override;
66
67   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
68     // We add and rewrite a bunch of instructions, but don't really do much
69     // else.  We could in theory preserve a lot more analyses here.
70     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
71   }
72 };
73 } // namespace
74
75 char RewriteStatepointsForGC::ID = 0;
76
77 FunctionPass *llvm::createRewriteStatepointsForGCPass() {
78   return new RewriteStatepointsForGC();
79 }
80
81 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RewriteStatepointsForGC, "rewrite-statepoints-for-gc",
82                       "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
83 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
84 INITIALIZE_PASS_END(RewriteStatepointsForGC, "rewrite-statepoints-for-gc",
85                     "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
86
87 namespace {
88 // The type of the internal cache used inside the findBasePointers family
89 // of functions.  From the callers perspective, this is an opaque type and
90 // should not be inspected.
91 //
92 // In the actual implementation this caches two relations:
93 // - The base relation itself (i.e. this pointer is based on that one)
94 // - The base defining value relation (i.e. before base_phi insertion)
95 // Generally, after the execution of a full findBasePointer call, only the
96 // base relation will remain.  Internally, we add a mixture of the two
97 // types, then update all the second type to the first type
98 typedef DenseMap<Value *, Value *> DefiningValueMapTy;
99 typedef DenseSet<llvm::Value *> StatepointLiveSetTy;
100
101 struct PartiallyConstructedSafepointRecord {
102   /// The set of values known to be live accross this safepoint
103   StatepointLiveSetTy liveset;
104
105   /// Mapping from live pointers to a base-defining-value
106   DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> PointerToBase;
107
108   /// Any new values which were added to the IR during base pointer analysis
109   /// for this safepoint
110   DenseSet<llvm::Value *> NewInsertedDefs;
111
112   /// The *new* gc.statepoint instruction itself.  This produces the token
113   /// that normal path gc.relocates and the gc.result are tied to.
114   Instruction *StatepointToken;
115
116   /// Instruction to which exceptional gc relocates are attached
117   /// Makes it easier to iterate through them during relocationViaAlloca.
118   Instruction *UnwindToken;
119 };
120 }
121
122 // TODO: Once we can get to the GCStrategy, this becomes
123 // Optional<bool> isGCManagedPointer(const Value *V) const override {
124
125 static bool isGCPointerType(const Type *T) {
126   if (const PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(T))
127     // For the sake of this example GC, we arbitrarily pick addrspace(1) as our
128     // GC managed heap.  We know that a pointer into this heap needs to be
129     // updated and that no other pointer does.
130     return (1 == PT->getAddressSpace());
131   return false;
132 }
133
134 /// Return true if the Value is a gc reference type which is potentially used
135 /// after the instruction 'loc'.  This is only used with the edge reachability
136 /// liveness code.  Note: It is assumed the V dominates loc.
137 static bool isLiveGCReferenceAt(Value &V, Instruction *loc, DominatorTree &DT,
138                                 LoopInfo *LI) {
139   if (!isGCPointerType(V.getType()))
140     return false;
141
142   if (V.use_empty())
143     return false;
144
145   // Given assumption that V dominates loc, this may be live
146   return true;
147 }
148
149 #ifndef NDEBUG
150 static bool isAggWhichContainsGCPtrType(Type *Ty) {
151   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ty))
152     return isGCPointerType(VT->getScalarType());
153   if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty))
154     return isGCPointerType(AT->getElementType()) ||
155            isAggWhichContainsGCPtrType(AT->getElementType());
156   if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(Ty))
157     return std::any_of(ST->subtypes().begin(), ST->subtypes().end(),
158                        [](Type *SubType) {
159                          return isGCPointerType(SubType) ||
160                                 isAggWhichContainsGCPtrType(SubType);
161                        });
162   return false;
163 }
164 #endif
165
166 // Conservatively identifies any definitions which might be live at the
167 // given instruction. The  analysis is performed immediately before the
168 // given instruction. Values defined by that instruction are not considered
169 // live.  Values used by that instruction are considered live.
170 //
171 // preconditions: valid IR graph, term is either a terminator instruction or
172 // a call instruction, pred is the basic block of term, DT, LI are valid
173 //
174 // side effects: none, does not mutate IR
175 //
176 //  postconditions: populates liveValues as discussed above
177 static void findLiveGCValuesAtInst(Instruction *term, BasicBlock *pred,
178                                    DominatorTree &DT, LoopInfo *LI,
179                                    StatepointLiveSetTy &liveValues) {
180   liveValues.clear();
181
182   assert(isa<CallInst>(term) || isa<InvokeInst>(term) || term->isTerminator());
183
184   Function *F = pred->getParent();
185
186   auto is_live_gc_reference =
187       [&](Value &V) { return isLiveGCReferenceAt(V, term, DT, LI); };
188
189   // Are there any gc pointer arguments live over this point?  This needs to be
190   // special cased since arguments aren't defined in basic blocks.
191   for (Argument &arg : F->args()) {
192     assert(!isAggWhichContainsGCPtrType(arg.getType()) &&
193            "support for FCA unimplemented");
194
195     if (is_live_gc_reference(arg)) {
196       liveValues.insert(&arg);
197     }
198   }
199
200   // Walk through all dominating blocks - the ones which can contain
201   // definitions used in this block - and check to see if any of the values
202   // they define are used in locations potentially reachable from the
203   // interesting instruction.
204   BasicBlock *BBI = pred;
205   while (true) {
206     if (TraceLSP) {
207       errs() << "[LSP] Looking at dominating block " << pred->getName() << "\n";
208     }
209     assert(DT.dominates(BBI, pred));
210     assert(isPotentiallyReachable(BBI, pred, &DT) &&
211            "dominated block must be reachable");
212
213     // Walk through the instructions in dominating blocks and keep any
214     // that have a use potentially reachable from the block we're
215     // considering putting the safepoint in
216     for (Instruction &inst : *BBI) {
217       if (TraceLSP) {
218         errs() << "[LSP] Looking at instruction ";
219         inst.dump();
220       }
221
222       if (pred == BBI && (&inst) == term) {
223         if (TraceLSP) {
224           errs() << "[LSP] stopped because we encountered the safepoint "
225                     "instruction.\n";
226         }
227
228         // If we're in the block which defines the interesting instruction,
229         // we don't want to include any values as live which are defined
230         // _after_ the interesting line or as part of the line itself
231         // i.e. "term" is the call instruction for a call safepoint, the
232         // results of the call should not be considered live in that stackmap
233         break;
234       }
235
236       assert(!isAggWhichContainsGCPtrType(inst.getType()) &&
237              "support for FCA unimplemented");
238
239       if (is_live_gc_reference(inst)) {
240         if (TraceLSP) {
241           errs() << "[LSP] found live value for this safepoint ";
242           inst.dump();
243           term->dump();
244         }
245         liveValues.insert(&inst);
246       }
247     }
248     if (!DT.getNode(BBI)->getIDom()) {
249       assert(BBI == &F->getEntryBlock() &&
250              "failed to find a dominator for something other than "
251              "the entry block");
252       break;
253     }
254     BBI = DT.getNode(BBI)->getIDom()->getBlock();
255   }
256 }
257
258 static bool order_by_name(llvm::Value *a, llvm::Value *b) {
259   if (a->hasName() && b->hasName()) {
260     return -1 == a->getName().compare(b->getName());
261   } else if (a->hasName() && !b->hasName()) {
262     return true;
263   } else if (!a->hasName() && b->hasName()) {
264     return false;
265   } else {
266     // Better than nothing, but not stable
267     return a < b;
268   }
269 }
270
271 /// Find the initial live set. Note that due to base pointer
272 /// insertion, the live set may be incomplete.
273 static void
274 analyzeParsePointLiveness(DominatorTree &DT, const CallSite &CS,
275                           PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
276   Instruction *inst = CS.getInstruction();
277
278   BasicBlock *BB = inst->getParent();
279   StatepointLiveSetTy liveset;
280   findLiveGCValuesAtInst(inst, BB, DT, nullptr, liveset);
281
282   if (PrintLiveSet) {
283     // Note: This output is used by several of the test cases
284     // The order of elemtns in a set is not stable, put them in a vec and sort
285     // by name
286     SmallVector<Value *, 64> temp;
287     temp.insert(temp.end(), liveset.begin(), liveset.end());
288     std::sort(temp.begin(), temp.end(), order_by_name);
289     errs() << "Live Variables:\n";
290     for (Value *V : temp) {
291       errs() << " " << V->getName(); // no newline
292       V->dump();
293     }
294   }
295   if (PrintLiveSetSize) {
296     errs() << "Safepoint For: " << CS.getCalledValue()->getName() << "\n";
297     errs() << "Number live values: " << liveset.size() << "\n";
298   }
299   result.liveset = liveset;
300 }
301
302 /// True iff this value is the null pointer constant (of any pointer type)
303 static bool LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED isNullConstant(Value *V) {
304   return isa<Constant>(V) && isa<PointerType>(V->getType()) &&
305          cast<Constant>(V)->isNullValue();
306 }
307
308 /// Helper function for findBasePointer - Will return a value which either a)
309 /// defines the base pointer for the input or b) blocks the simple search
310 /// (i.e. a PHI or Select of two derived pointers)
311 static Value *findBaseDefiningValue(Value *I) {
312   assert(I->getType()->isPointerTy() &&
313          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
314
315   // There are instructions which can never return gc pointer values.  Sanity
316   // check
317   // that this is actually true.
318   assert(!isa<InsertElementInst>(I) && !isa<ExtractElementInst>(I) &&
319          !isa<ShuffleVectorInst>(I) && "Vector types are not gc pointers");
320   assert((!isa<Instruction>(I) || isa<InvokeInst>(I) ||
321           !cast<Instruction>(I)->isTerminator()) &&
322          "With the exception of invoke terminators don't define values");
323   assert(!isa<StoreInst>(I) && !isa<FenceInst>(I) &&
324          "Can't be definitions to start with");
325   assert(!isa<ICmpInst>(I) && !isa<FCmpInst>(I) &&
326          "Comparisons don't give ops");
327   // There's a bunch of instructions which just don't make sense to apply to
328   // a pointer.  The only valid reason for this would be pointer bit
329   // twiddling which we're just not going to support.
330   assert((!isa<Instruction>(I) || !cast<Instruction>(I)->isBinaryOp()) &&
331          "Binary ops on pointer values are meaningless.  Unless your "
332          "bit-twiddling which we don't support");
333
334   if (Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(I)) {
335     // An incoming argument to the function is a base pointer
336     // We should have never reached here if this argument isn't an gc value
337     assert(Arg->getType()->isPointerTy() &&
338            "Base for pointer must be another pointer");
339     return Arg;
340   }
341
342   if (GlobalVariable *global = dyn_cast<GlobalVariable>(I)) {
343     // base case
344     assert(global->getType()->isPointerTy() &&
345            "Base for pointer must be another pointer");
346     return global;
347   }
348
349   // inlining could possibly introduce phi node that contains
350   // undef if callee has multiple returns
351   if (UndefValue *undef = dyn_cast<UndefValue>(I)) {
352     assert(undef->getType()->isPointerTy() &&
353            "Base for pointer must be another pointer");
354     return undef; // utterly meaningless, but useful for dealing with
355                   // partially optimized code.
356   }
357
358   // Due to inheritance, this must be _after_ the global variable and undef
359   // checks
360   if (Constant *con = dyn_cast<Constant>(I)) {
361     assert(!isa<GlobalVariable>(I) && !isa<UndefValue>(I) &&
362            "order of checks wrong!");
363     // Note: Finding a constant base for something marked for relocation
364     // doesn't really make sense.  The most likely case is either a) some
365     // screwed up the address space usage or b) your validating against
366     // compiled C++ code w/o the proper separation.  The only real exception
367     // is a null pointer.  You could have generic code written to index of
368     // off a potentially null value and have proven it null.  We also use
369     // null pointers in dead paths of relocation phis (which we might later
370     // want to find a base pointer for).
371     assert(con->getType()->isPointerTy() &&
372            "Base for pointer must be another pointer");
373     assert(con->isNullValue() && "null is the only case which makes sense");
374     return con;
375   }
376
377   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
378     Value *def = CI->stripPointerCasts();
379     assert(def->getType()->isPointerTy() &&
380            "Base for pointer must be another pointer");
381     // If we find a cast instruction here, it means we've found a cast which is
382     // not simply a pointer cast (i.e. an inttoptr).  We don't know how to
383     // handle int->ptr conversion.
384     assert(!isa<CastInst>(def) && "shouldn't find another cast here");
385     return findBaseDefiningValue(def);
386   }
387
388   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
389     if (LI->getType()->isPointerTy()) {
390       Value *Op = LI->getOperand(0);
391       (void)Op;
392       // Has to be a pointer to an gc object, or possibly an array of such?
393       assert(Op->getType()->isPointerTy());
394       return LI; // The value loaded is an gc base itself
395     }
396   }
397   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
398     Value *Op = GEP->getOperand(0);
399     if (Op->getType()->isPointerTy()) {
400       return findBaseDefiningValue(Op); // The base of this GEP is the base
401     }
402   }
403
404   if (AllocaInst *alloc = dyn_cast<AllocaInst>(I)) {
405     // An alloca represents a conceptual stack slot.  It's the slot itself
406     // that the GC needs to know about, not the value in the slot.
407     assert(alloc->getType()->isPointerTy() &&
408            "Base for pointer must be another pointer");
409     return alloc;
410   }
411
412   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
413     switch (II->getIntrinsicID()) {
414     default:
415       // fall through to general call handling
416       break;
417     case Intrinsic::experimental_gc_statepoint:
418     case Intrinsic::experimental_gc_result_float:
419     case Intrinsic::experimental_gc_result_int:
420       llvm_unreachable("these don't produce pointers");
421     case Intrinsic::experimental_gc_result_ptr:
422       // This is just a special case of the CallInst check below to handle a
423       // statepoint with deopt args which hasn't been rewritten for GC yet.
424       // TODO: Assert that the statepoint isn't rewritten yet.
425       return II;
426     case Intrinsic::experimental_gc_relocate: {
427       // Rerunning safepoint insertion after safepoints are already
428       // inserted is not supported.  It could probably be made to work,
429       // but why are you doing this?  There's no good reason.
430       llvm_unreachable("repeat safepoint insertion is not supported");
431     }
432     case Intrinsic::gcroot:
433       // Currently, this mechanism hasn't been extended to work with gcroot.
434       // There's no reason it couldn't be, but I haven't thought about the
435       // implications much.
436       llvm_unreachable(
437           "interaction with the gcroot mechanism is not supported");
438     }
439   }
440   // We assume that functions in the source language only return base
441   // pointers.  This should probably be generalized via attributes to support
442   // both source language and internal functions.
443   if (CallInst *call = dyn_cast<CallInst>(I)) {
444     assert(call->getType()->isPointerTy() &&
445            "Base for pointer must be another pointer");
446     return call;
447   }
448   if (InvokeInst *invoke = dyn_cast<InvokeInst>(I)) {
449     assert(invoke->getType()->isPointerTy() &&
450            "Base for pointer must be another pointer");
451     return invoke;
452   }
453
454   // I have absolutely no idea how to implement this part yet.  It's not
455   // neccessarily hard, I just haven't really looked at it yet.
456   assert(!isa<LandingPadInst>(I) && "Landing Pad is unimplemented");
457
458   if (AtomicCmpXchgInst *cas = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I)) {
459     // A CAS is effectively a atomic store and load combined under a
460     // predicate.  From the perspective of base pointers, we just treat it
461     // like a load.  We loaded a pointer from a address in memory, that value
462     // had better be a valid base pointer.
463     return cas->getPointerOperand();
464   }
465   if (AtomicRMWInst *atomic = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I)) {
466     assert(AtomicRMWInst::Xchg == atomic->getOperation() &&
467            "All others are binary ops which don't apply to base pointers");
468     // semantically, a load, store pair.  Treat it the same as a standard load
469     return atomic->getPointerOperand();
470   }
471
472   // The aggregate ops.  Aggregates can either be in the heap or on the
473   // stack, but in either case, this is simply a field load.  As a result,
474   // this is a defining definition of the base just like a load is.
475   if (ExtractValueInst *ev = dyn_cast<ExtractValueInst>(I)) {
476     return ev;
477   }
478
479   // We should never see an insert vector since that would require we be
480   // tracing back a struct value not a pointer value.
481   assert(!isa<InsertValueInst>(I) &&
482          "Base pointer for a struct is meaningless");
483
484   // The last two cases here don't return a base pointer.  Instead, they
485   // return a value which dynamically selects from amoung several base
486   // derived pointers (each with it's own base potentially).  It's the job of
487   // the caller to resolve these.
488   if (SelectInst *select = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
489     return select;
490   }
491
492   return cast<PHINode>(I);
493 }
494
495 /// Returns the base defining value for this value.
496 static Value *findBaseDefiningValueCached(Value *I, DefiningValueMapTy &cache) {
497   Value *&Cached = cache[I];
498   if (!Cached) {
499     Cached = findBaseDefiningValue(I);
500   }
501   assert(cache[I] != nullptr);
502
503   if (TraceLSP) {
504     errs() << "fBDV-cached: " << I->getName() << " -> " << Cached->getName()
505            << "\n";
506   }
507   return Cached;
508 }
509
510 /// Return a base pointer for this value if known.  Otherwise, return it's
511 /// base defining value.
512 static Value *findBaseOrBDV(Value *I, DefiningValueMapTy &cache) {
513   Value *def = findBaseDefiningValueCached(I, cache);
514   auto Found = cache.find(def);
515   if (Found != cache.end()) {
516     // Either a base-of relation, or a self reference.  Caller must check.
517     return Found->second;
518   }
519   // Only a BDV available
520   return def;
521 }
522
523 /// Given the result of a call to findBaseDefiningValue, or findBaseOrBDV,
524 /// is it known to be a base pointer?  Or do we need to continue searching.
525 static bool isKnownBaseResult(Value *v) {
526   if (!isa<PHINode>(v) && !isa<SelectInst>(v)) {
527     // no recursion possible
528     return true;
529   }
530   if (cast<Instruction>(v)->getMetadata("is_base_value")) {
531     // This is a previously inserted base phi or select.  We know
532     // that this is a base value.
533     return true;
534   }
535
536   // We need to keep searching
537   return false;
538 }
539
540 // TODO: find a better name for this
541 namespace {
542 class PhiState {
543 public:
544   enum Status { Unknown, Base, Conflict };
545
546   PhiState(Status s, Value *b = nullptr) : status(s), base(b) {
547     assert(status != Base || b);
548   }
549   PhiState(Value *b) : status(Base), base(b) {}
550   PhiState() : status(Unknown), base(nullptr) {}
551   PhiState(const PhiState &other) : status(other.status), base(other.base) {
552     assert(status != Base || base);
553   }
554
555   Status getStatus() const { return status; }
556   Value *getBase() const { return base; }
557
558   bool isBase() const { return getStatus() == Base; }
559   bool isUnknown() const { return getStatus() == Unknown; }
560   bool isConflict() const { return getStatus() == Conflict; }
561
562   bool operator==(const PhiState &other) const {
563     return base == other.base && status == other.status;
564   }
565
566   bool operator!=(const PhiState &other) const { return !(*this == other); }
567
568   void dump() {
569     errs() << status << " (" << base << " - "
570            << (base ? base->getName() : "nullptr") << "): ";
571   }
572
573 private:
574   Status status;
575   Value *base; // non null only if status == base
576 };
577
578 typedef DenseMap<Value *, PhiState> ConflictStateMapTy;
579 // Values of type PhiState form a lattice, and this is a helper
580 // class that implementes the meet operation.  The meat of the meet
581 // operation is implemented in MeetPhiStates::pureMeet
582 class MeetPhiStates {
583 public:
584   // phiStates is a mapping from PHINodes and SelectInst's to PhiStates.
585   explicit MeetPhiStates(const ConflictStateMapTy &phiStates)
586       : phiStates(phiStates) {}
587
588   // Destructively meet the current result with the base V.  V can
589   // either be a merge instruction (SelectInst / PHINode), in which
590   // case its status is looked up in the phiStates map; or a regular
591   // SSA value, in which case it is assumed to be a base.
592   void meetWith(Value *V) {
593     PhiState otherState = getStateForBDV(V);
594     assert((MeetPhiStates::pureMeet(otherState, currentResult) ==
595             MeetPhiStates::pureMeet(currentResult, otherState)) &&
596            "math is wrong: meet does not commute!");
597     currentResult = MeetPhiStates::pureMeet(otherState, currentResult);
598   }
599
600   PhiState getResult() const { return currentResult; }
601
602 private:
603   const ConflictStateMapTy &phiStates;
604   PhiState currentResult;
605
606   /// Return a phi state for a base defining value.  We'll generate a new
607   /// base state for known bases and expect to find a cached state otherwise
608   PhiState getStateForBDV(Value *baseValue) {
609     if (isKnownBaseResult(baseValue)) {
610       return PhiState(baseValue);
611     } else {
612       return lookupFromMap(baseValue);
613     }
614   }
615
616   PhiState lookupFromMap(Value *V) {
617     auto I = phiStates.find(V);
618     assert(I != phiStates.end() && "lookup failed!");
619     return I->second;
620   }
621
622   static PhiState pureMeet(const PhiState &stateA, const PhiState &stateB) {
623     switch (stateA.getStatus()) {
624     case PhiState::Unknown:
625       return stateB;
626
627     case PhiState::Base:
628       assert(stateA.getBase() && "can't be null");
629       if (stateB.isUnknown())
630         return stateA;
631
632       if (stateB.isBase()) {
633         if (stateA.getBase() == stateB.getBase()) {
634           assert(stateA == stateB && "equality broken!");
635           return stateA;
636         }
637         return PhiState(PhiState::Conflict);
638       }
639       assert(stateB.isConflict() && "only three states!");
640       return PhiState(PhiState::Conflict);
641
642     case PhiState::Conflict:
643       return stateA;
644     }
645     llvm_unreachable("only three states!");
646   }
647 };
648 }
649 /// For a given value or instruction, figure out what base ptr it's derived
650 /// from.  For gc objects, this is simply itself.  On success, returns a value
651 /// which is the base pointer.  (This is reliable and can be used for
652 /// relocation.)  On failure, returns nullptr.
653 static Value *findBasePointer(Value *I, DefiningValueMapTy &cache,
654                               DenseSet<llvm::Value *> &NewInsertedDefs) {
655   Value *def = findBaseOrBDV(I, cache);
656
657   if (isKnownBaseResult(def)) {
658     return def;
659   }
660
661   // Here's the rough algorithm:
662   // - For every SSA value, construct a mapping to either an actual base
663   //   pointer or a PHI which obscures the base pointer.
664   // - Construct a mapping from PHI to unknown TOP state.  Use an
665   //   optimistic algorithm to propagate base pointer information.  Lattice
666   //   looks like:
667   //   UNKNOWN
668   //   b1 b2 b3 b4
669   //   CONFLICT
670   //   When algorithm terminates, all PHIs will either have a single concrete
671   //   base or be in a conflict state.
672   // - For every conflict, insert a dummy PHI node without arguments.  Add
673   //   these to the base[Instruction] = BasePtr mapping.  For every
674   //   non-conflict, add the actual base.
675   //  - For every conflict, add arguments for the base[a] of each input
676   //   arguments.
677   //
678   // Note: A simpler form of this would be to add the conflict form of all
679   // PHIs without running the optimistic algorithm.  This would be
680   // analougous to pessimistic data flow and would likely lead to an
681   // overall worse solution.
682
683   ConflictStateMapTy states;
684   states[def] = PhiState();
685   // Recursively fill in all phis & selects reachable from the initial one
686   // for which we don't already know a definite base value for
687   // TODO: This should be rewritten with a worklist
688   bool done = false;
689   while (!done) {
690     done = true;
691     // Since we're adding elements to 'states' as we run, we can't keep
692     // iterators into the set.
693     SmallVector<Value*, 16> Keys;
694     Keys.reserve(states.size());
695     for (auto Pair : states) {
696       Value *V = Pair.first;
697       Keys.push_back(V);
698     }
699     for (Value *v : Keys) {
700       assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
701       if (PHINode *phi = dyn_cast<PHINode>(v)) {
702         assert(phi->getNumIncomingValues() > 0 &&
703                "zero input phis are illegal");
704         for (Value *InVal : phi->incoming_values()) {
705           Value *local = findBaseOrBDV(InVal, cache);
706           if (!isKnownBaseResult(local) && states.find(local) == states.end()) {
707             states[local] = PhiState();
708             done = false;
709           }
710         }
711       } else if (SelectInst *sel = dyn_cast<SelectInst>(v)) {
712         Value *local = findBaseOrBDV(sel->getTrueValue(), cache);
713         if (!isKnownBaseResult(local) && states.find(local) == states.end()) {
714           states[local] = PhiState();
715           done = false;
716         }
717         local = findBaseOrBDV(sel->getFalseValue(), cache);
718         if (!isKnownBaseResult(local) && states.find(local) == states.end()) {
719           states[local] = PhiState();
720           done = false;
721         }
722       }
723     }
724   }
725
726   if (TraceLSP) {
727     errs() << "States after initialization:\n";
728     for (auto Pair : states) {
729       Instruction *v = cast<Instruction>(Pair.first);
730       PhiState state = Pair.second;
731       state.dump();
732       v->dump();
733     }
734   }
735
736   // TODO: come back and revisit the state transitions around inputs which
737   // have reached conflict state.  The current version seems too conservative.
738
739   bool progress = true;
740   while (progress) {
741 #ifndef NDEBUG
742     size_t oldSize = states.size();
743 #endif
744     progress = false;
745     // We're only changing keys in this loop, thus safe to keep iterators
746     for (auto Pair : states) {
747       MeetPhiStates calculateMeet(states);
748       Value *v = Pair.first;
749       assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
750       if (SelectInst *select = dyn_cast<SelectInst>(v)) {
751         calculateMeet.meetWith(findBaseOrBDV(select->getTrueValue(), cache));
752         calculateMeet.meetWith(findBaseOrBDV(select->getFalseValue(), cache));
753       } else
754         for (Value *Val : cast<PHINode>(v)->incoming_values())
755           calculateMeet.meetWith(findBaseOrBDV(Val, cache));
756
757       PhiState oldState = states[v];
758       PhiState newState = calculateMeet.getResult();
759       if (oldState != newState) {
760         progress = true;
761         states[v] = newState;
762       }
763     }
764
765     assert(oldSize <= states.size());
766     assert(oldSize == states.size() || progress);
767   }
768
769   if (TraceLSP) {
770     errs() << "States after meet iteration:\n";
771     for (auto Pair : states) {
772       Instruction *v = cast<Instruction>(Pair.first);
773       PhiState state = Pair.second;
774       state.dump();
775       v->dump();
776     }
777   }
778
779   // Insert Phis for all conflicts
780   // We want to keep naming deterministic in the loop that follows, so
781   // sort the keys before iteration.  This is useful in allowing us to
782   // write stable tests. Note that there is no invalidation issue here.
783   SmallVector<Value*, 16> Keys;
784   Keys.reserve(states.size());
785   for (auto Pair : states) {
786     Value *V = Pair.first;
787     Keys.push_back(V);
788   }
789   std::sort(Keys.begin(), Keys.end(), order_by_name);
790   // TODO: adjust naming patterns to avoid this order of iteration dependency
791   for (Value *V : Keys) {
792     Instruction *v = cast<Instruction>(V);
793     PhiState state = states[V];
794     assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
795     assert(!state.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
796     if (!state.isConflict())
797       continue;
798     
799     if (isa<PHINode>(v)) {
800       int num_preds =
801           std::distance(pred_begin(v->getParent()), pred_end(v->getParent()));
802       assert(num_preds > 0 && "how did we reach here");
803       PHINode *phi = PHINode::Create(v->getType(), num_preds, "base_phi", v);
804       NewInsertedDefs.insert(phi);
805       // Add metadata marking this as a base value
806       auto *const_1 = ConstantInt::get(
807           Type::getInt32Ty(
808               v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext()),
809           1);
810       auto MDConst = ConstantAsMetadata::get(const_1);
811       MDNode *md = MDNode::get(
812           v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext(), MDConst);
813       phi->setMetadata("is_base_value", md);
814       states[v] = PhiState(PhiState::Conflict, phi);
815     } else {
816       SelectInst *sel = cast<SelectInst>(v);
817       // The undef will be replaced later
818       UndefValue *undef = UndefValue::get(sel->getType());
819       SelectInst *basesel = SelectInst::Create(sel->getCondition(), undef,
820                                                undef, "base_select", sel);
821       NewInsertedDefs.insert(basesel);
822       // Add metadata marking this as a base value
823       auto *const_1 = ConstantInt::get(
824           Type::getInt32Ty(
825               v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext()),
826           1);
827       auto MDConst = ConstantAsMetadata::get(const_1);
828       MDNode *md = MDNode::get(
829           v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext(), MDConst);
830       basesel->setMetadata("is_base_value", md);
831       states[v] = PhiState(PhiState::Conflict, basesel);
832     }
833   }
834
835   // Fixup all the inputs of the new PHIs
836   for (auto Pair : states) {
837     Instruction *v = cast<Instruction>(Pair.first);
838     PhiState state = Pair.second;
839
840     assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
841     assert(!state.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
842     if (!state.isConflict())
843       continue;
844     
845     if (PHINode *basephi = dyn_cast<PHINode>(state.getBase())) {
846       PHINode *phi = cast<PHINode>(v);
847       unsigned NumPHIValues = phi->getNumIncomingValues();
848       for (unsigned i = 0; i < NumPHIValues; i++) {
849         Value *InVal = phi->getIncomingValue(i);
850         BasicBlock *InBB = phi->getIncomingBlock(i);
851
852         // If we've already seen InBB, add the same incoming value
853         // we added for it earlier.  The IR verifier requires phi
854         // nodes with multiple entries from the same basic block
855         // to have the same incoming value for each of those
856         // entries.  If we don't do this check here and basephi
857         // has a different type than base, we'll end up adding two
858         // bitcasts (and hence two distinct values) as incoming
859         // values for the same basic block.
860
861         int blockIndex = basephi->getBasicBlockIndex(InBB);
862         if (blockIndex != -1) {
863           Value *oldBase = basephi->getIncomingValue(blockIndex);
864           basephi->addIncoming(oldBase, InBB);
865 #ifndef NDEBUG
866           Value *base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
867           if (!isKnownBaseResult(base)) {
868             // Either conflict or base.
869             assert(states.count(base));
870             base = states[base].getBase();
871             assert(base != nullptr && "unknown PhiState!");
872             assert(NewInsertedDefs.count(base) &&
873                    "should have already added this in a prev. iteration!");
874           }
875
876           // In essense this assert states: the only way two
877           // values incoming from the same basic block may be
878           // different is by being different bitcasts of the same
879           // value.  A cleanup that remains TODO is changing
880           // findBaseOrBDV to return an llvm::Value of the correct
881           // type (and still remain pure).  This will remove the
882           // need to add bitcasts.
883           assert(base->stripPointerCasts() == oldBase->stripPointerCasts() &&
884                  "sanity -- findBaseOrBDV should be pure!");
885 #endif
886           continue;
887         }
888
889         // Find either the defining value for the PHI or the normal base for
890         // a non-phi node
891         Value *base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
892         if (!isKnownBaseResult(base)) {
893           // Either conflict or base.
894           assert(states.count(base));
895           base = states[base].getBase();
896           assert(base != nullptr && "unknown PhiState!");
897         }
898         assert(base && "can't be null");
899         // Must use original input BB since base may not be Instruction
900         // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
901         if (base->getType() != basephi->getType()) {
902           base = new BitCastInst(base, basephi->getType(), "cast",
903                                  InBB->getTerminator());
904           NewInsertedDefs.insert(base);
905         }
906         basephi->addIncoming(base, InBB);
907       }
908       assert(basephi->getNumIncomingValues() == NumPHIValues);
909     } else {
910       SelectInst *basesel = cast<SelectInst>(state.getBase());
911       SelectInst *sel = cast<SelectInst>(v);
912       // Operand 1 & 2 are true, false path respectively. TODO: refactor to
913       // something more safe and less hacky.
914       for (int i = 1; i <= 2; i++) {
915         Value *InVal = sel->getOperand(i);
916         // Find either the defining value for the PHI or the normal base for
917         // a non-phi node
918         Value *base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
919         if (!isKnownBaseResult(base)) {
920           // Either conflict or base.
921           assert(states.count(base));
922           base = states[base].getBase();
923           assert(base != nullptr && "unknown PhiState!");
924         }
925         assert(base && "can't be null");
926         // Must use original input BB since base may not be Instruction
927         // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
928         if (base->getType() != basesel->getType()) {
929           base = new BitCastInst(base, basesel->getType(), "cast", basesel);
930           NewInsertedDefs.insert(base);
931         }
932         basesel->setOperand(i, base);
933       }
934     }
935   }
936
937   // Cache all of our results so we can cheaply reuse them
938   // NOTE: This is actually two caches: one of the base defining value
939   // relation and one of the base pointer relation!  FIXME
940   for (auto item : states) {
941     Value *v = item.first;
942     Value *base = item.second.getBase();
943     assert(v && base);
944     assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
945
946     if (TraceLSP) {
947       std::string fromstr =
948           cache.count(v) ? (cache[v]->hasName() ? cache[v]->getName() : "")
949                          : "none";
950       errs() << "Updating base value cache"
951              << " for: " << (v->hasName() ? v->getName() : "")
952              << " from: " << fromstr
953              << " to: " << (base->hasName() ? base->getName() : "") << "\n";
954     }
955
956     assert(isKnownBaseResult(base) &&
957            "must be something we 'know' is a base pointer");
958     if (cache.count(v)) {
959       // Once we transition from the BDV relation being store in the cache to
960       // the base relation being stored, it must be stable
961       assert((!isKnownBaseResult(cache[v]) || cache[v] == base) &&
962              "base relation should be stable");
963     }
964     cache[v] = base;
965   }
966   assert(cache.find(def) != cache.end());
967   return cache[def];
968 }
969
970 // For a set of live pointers (base and/or derived), identify the base
971 // pointer of the object which they are derived from.  This routine will
972 // mutate the IR graph as needed to make the 'base' pointer live at the
973 // definition site of 'derived'.  This ensures that any use of 'derived' can
974 // also use 'base'.  This may involve the insertion of a number of
975 // additional PHI nodes.
976 //
977 // preconditions: live is a set of pointer type Values
978 //
979 // side effects: may insert PHI nodes into the existing CFG, will preserve
980 // CFG, will not remove or mutate any existing nodes
981 //
982 // post condition: PointerToBase contains one (derived, base) pair for every
983 // pointer in live.  Note that derived can be equal to base if the original
984 // pointer was a base pointer.
985 static void findBasePointers(const StatepointLiveSetTy &live,
986                              DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> &PointerToBase,
987                              DominatorTree *DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
988                              DenseSet<llvm::Value *> &NewInsertedDefs) {
989   // For the naming of values inserted to be deterministic - which makes for
990   // much cleaner and more stable tests - we need to assign an order to the
991   // live values.  DenseSets do not provide a deterministic order across runs.
992   SmallVector<Value*, 64> Temp;
993   Temp.insert(Temp.end(), live.begin(), live.end());
994   std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
995   for (Value *ptr : Temp) {
996     Value *base = findBasePointer(ptr, DVCache, NewInsertedDefs);
997     assert(base && "failed to find base pointer");
998     PointerToBase[ptr] = base;
999     assert((!isa<Instruction>(base) || !isa<Instruction>(ptr) ||
1000             DT->dominates(cast<Instruction>(base)->getParent(),
1001                           cast<Instruction>(ptr)->getParent())) &&
1002            "The base we found better dominate the derived pointer");
1003
1004     // If you see this trip and like to live really dangerously, the code should
1005     // be correct, just with idioms the verifier can't handle.  You can try
1006     // disabling the verifier at your own substaintial risk.
1007     assert(!isNullConstant(base) && "the relocation code needs adjustment to "
1008                                     "handle the relocation of a null pointer "
1009                                     "constant without causing false positives "
1010                                     "in the safepoint ir verifier.");
1011   }
1012 }
1013
1014 /// Find the required based pointers (and adjust the live set) for the given
1015 /// parse point.
1016 static void findBasePointers(DominatorTree &DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
1017                              const CallSite &CS,
1018                              PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1019   DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> PointerToBase;
1020   DenseSet<llvm::Value *> NewInsertedDefs;
1021   findBasePointers(result.liveset, PointerToBase, &DT, DVCache, NewInsertedDefs);
1022
1023   if (PrintBasePointers) {
1024     // Note: Need to print these in a stable order since this is checked in
1025     // some tests.
1026     errs() << "Base Pairs (w/o Relocation):\n";
1027     SmallVector<Value*, 64> Temp;
1028     Temp.reserve(PointerToBase.size());
1029     for (auto Pair : PointerToBase) {
1030       Temp.push_back(Pair.first);
1031     }
1032     std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
1033     for (Value *Ptr : Temp) {
1034       Value *Base = PointerToBase[Ptr];
1035       errs() << " derived %" << Ptr->getName() << " base %"
1036              << Base->getName() << "\n";
1037     }
1038   }
1039
1040   result.PointerToBase = PointerToBase;
1041   result.NewInsertedDefs = NewInsertedDefs;
1042 }
1043
1044 /// Check for liveness of items in the insert defs and add them to the live
1045 /// and base pointer sets
1046 static void fixupLiveness(DominatorTree &DT, const CallSite &CS,
1047                           const DenseSet<Value *> &allInsertedDefs,
1048                           PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1049   Instruction *inst = CS.getInstruction();
1050
1051   auto liveset = result.liveset;
1052   auto PointerToBase = result.PointerToBase;
1053
1054   auto is_live_gc_reference =
1055       [&](Value &V) { return isLiveGCReferenceAt(V, inst, DT, nullptr); };
1056
1057   // For each new definition, check to see if a) the definition dominates the
1058   // instruction we're interested in, and b) one of the uses of that definition
1059   // is edge-reachable from the instruction we're interested in.  This is the
1060   // same definition of liveness we used in the intial liveness analysis
1061   for (Value *newDef : allInsertedDefs) {
1062     if (liveset.count(newDef)) {
1063       // already live, no action needed
1064       continue;
1065     }
1066
1067     // PERF: Use DT to check instruction domination might not be good for
1068     // compilation time, and we could change to optimal solution if this
1069     // turn to be a issue
1070     if (!DT.dominates(cast<Instruction>(newDef), inst)) {
1071       // can't possibly be live at inst
1072       continue;
1073     }
1074
1075     if (is_live_gc_reference(*newDef)) {
1076       // Add the live new defs into liveset and PointerToBase
1077       liveset.insert(newDef);
1078       PointerToBase[newDef] = newDef;
1079     }
1080   }
1081
1082   result.liveset = liveset;
1083   result.PointerToBase = PointerToBase;
1084 }
1085
1086 static void fixupLiveReferences(
1087     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P,
1088     const DenseSet<llvm::Value *> &allInsertedDefs,
1089     ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1090     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1091   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1092     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1093     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1094     fixupLiveness(DT, CS, allInsertedDefs, info);
1095   }
1096 }
1097
1098 // Normalize basic block to make it ready to be target of invoke statepoint.
1099 // It means spliting it to have single predecessor. Return newly created BB
1100 // ready to be successor of invoke statepoint.
1101 static BasicBlock *normalizeBBForInvokeSafepoint(BasicBlock *BB,
1102                                                  BasicBlock *InvokeParent,
1103                                                  Pass *P) {
1104   BasicBlock *ret = BB;
1105
1106   if (!BB->getUniquePredecessor()) {
1107     ret = SplitBlockPredecessors(BB, InvokeParent, "");
1108   }
1109
1110   // Another requirement for such basic blocks is to not have any phi nodes.
1111   // Since we just ensured that new BB will have single predecessor,
1112   // all phi nodes in it will have one value. Here it would be naturall place
1113   // to
1114   // remove them all. But we can not do this because we are risking to remove
1115   // one of the values stored in liveset of another statepoint. We will do it
1116   // later after placing all safepoints.
1117
1118   return ret;
1119 }
1120
1121 static int find_index(ArrayRef<Value *> livevec, Value *val) {
1122   auto itr = std::find(livevec.begin(), livevec.end(), val);
1123   assert(livevec.end() != itr);
1124   size_t index = std::distance(livevec.begin(), itr);
1125   assert(index < livevec.size());
1126   return index;
1127 }
1128
1129 // Create new attribute set containing only attributes which can be transfered
1130 // from original call to the safepoint.
1131 static AttributeSet legalizeCallAttributes(AttributeSet AS) {
1132   AttributeSet ret;
1133
1134   for (unsigned Slot = 0; Slot < AS.getNumSlots(); Slot++) {
1135     unsigned index = AS.getSlotIndex(Slot);
1136
1137     if (index == AttributeSet::ReturnIndex ||
1138         index == AttributeSet::FunctionIndex) {
1139
1140       for (auto it = AS.begin(Slot), it_end = AS.end(Slot); it != it_end;
1141            ++it) {
1142         Attribute attr = *it;
1143
1144         // Do not allow certain attributes - just skip them
1145         // Safepoint can not be read only or read none.
1146         if (attr.hasAttribute(Attribute::ReadNone) ||
1147             attr.hasAttribute(Attribute::ReadOnly))
1148           continue;
1149
1150         ret = ret.addAttributes(
1151             AS.getContext(), index,
1152             AttributeSet::get(AS.getContext(), index, AttrBuilder(attr)));
1153       }
1154     }
1155
1156     // Just skip parameter attributes for now
1157   }
1158
1159   return ret;
1160 }
1161
1162 /// Helper function to place all gc relocates necessary for the given
1163 /// statepoint.
1164 /// Inputs:
1165 ///   liveVariables - list of variables to be relocated.
1166 ///   liveStart - index of the first live variable.
1167 ///   basePtrs - base pointers.
1168 ///   statepointToken - statepoint instruction to which relocates should be
1169 ///   bound.
1170 ///   Builder - Llvm IR builder to be used to construct new calls.
1171 void CreateGCRelocates(ArrayRef<llvm::Value *> liveVariables,
1172                        const int liveStart,
1173                        ArrayRef<llvm::Value *> basePtrs,
1174                        Instruction *statepointToken, IRBuilder<> Builder) {
1175
1176   SmallVector<Instruction *, 64> NewDefs;
1177   NewDefs.reserve(liveVariables.size());
1178
1179   Module *M = statepointToken->getParent()->getParent()->getParent();
1180
1181   for (unsigned i = 0; i < liveVariables.size(); i++) {
1182     // We generate a (potentially) unique declaration for every pointer type
1183     // combination.  This results is some blow up the function declarations in
1184     // the IR, but removes the need for argument bitcasts which shrinks the IR
1185     // greatly and makes it much more readable.
1186     SmallVector<Type *, 1> types;                    // one per 'any' type
1187     types.push_back(liveVariables[i]->getType()); // result type
1188     Value *gc_relocate_decl = Intrinsic::getDeclaration(
1189         M, Intrinsic::experimental_gc_relocate, types);
1190
1191     // Generate the gc.relocate call and save the result
1192     Value *baseIdx =
1193         ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(M->getContext()),
1194                          liveStart + find_index(liveVariables, basePtrs[i]));
1195     Value *liveIdx = ConstantInt::get(
1196         Type::getInt32Ty(M->getContext()),
1197         liveStart + find_index(liveVariables, liveVariables[i]));
1198
1199     // only specify a debug name if we can give a useful one
1200     Value *reloc = Builder.CreateCall3(
1201         gc_relocate_decl, statepointToken, baseIdx, liveIdx,
1202         liveVariables[i]->hasName() ? liveVariables[i]->getName() + ".relocated"
1203                                     : "");
1204     // Trick CodeGen into thinking there are lots of free registers at this
1205     // fake call.
1206     cast<CallInst>(reloc)->setCallingConv(CallingConv::Cold);
1207
1208     NewDefs.push_back(cast<Instruction>(reloc));
1209   }
1210   assert(NewDefs.size() == liveVariables.size() &&
1211          "missing or extra redefinition at safepoint");
1212 }
1213
1214 static void
1215 makeStatepointExplicitImpl(const CallSite &CS, /* to replace */
1216                            const SmallVectorImpl<llvm::Value *> &basePtrs,
1217                            const SmallVectorImpl<llvm::Value *> &liveVariables,
1218                            Pass *P,
1219                            PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1220   assert(basePtrs.size() == liveVariables.size());
1221   assert(isStatepoint(CS) &&
1222          "This method expects to be rewriting a statepoint");
1223
1224   BasicBlock *BB = CS.getInstruction()->getParent();
1225   assert(BB);
1226   Function *F = BB->getParent();
1227   assert(F && "must be set");
1228   Module *M = F->getParent();
1229   (void)M;
1230   assert(M && "must be set");
1231
1232   // We're not changing the function signature of the statepoint since the gc
1233   // arguments go into the var args section.
1234   Function *gc_statepoint_decl = CS.getCalledFunction();
1235
1236   // Then go ahead and use the builder do actually do the inserts.  We insert
1237   // immediately before the previous instruction under the assumption that all
1238   // arguments will be available here.  We can't insert afterwards since we may
1239   // be replacing a terminator.
1240   Instruction *insertBefore = CS.getInstruction();
1241   IRBuilder<> Builder(insertBefore);
1242   // Copy all of the arguments from the original statepoint - this includes the
1243   // target, call args, and deopt args
1244   SmallVector<llvm::Value *, 64> args;
1245   args.insert(args.end(), CS.arg_begin(), CS.arg_end());
1246   // TODO: Clear the 'needs rewrite' flag
1247
1248   // add all the pointers to be relocated (gc arguments)
1249   // Capture the start of the live variable list for use in the gc_relocates
1250   const int live_start = args.size();
1251   args.insert(args.end(), liveVariables.begin(), liveVariables.end());
1252
1253   // Create the statepoint given all the arguments
1254   Instruction *token = nullptr;
1255   AttributeSet return_attributes;
1256   if (CS.isCall()) {
1257     CallInst *toReplace = cast<CallInst>(CS.getInstruction());
1258     CallInst *call =
1259         Builder.CreateCall(gc_statepoint_decl, args, "safepoint_token");
1260     call->setTailCall(toReplace->isTailCall());
1261     call->setCallingConv(toReplace->getCallingConv());
1262
1263     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1264     // function attributes.
1265     AttributeSet new_attrs = legalizeCallAttributes(toReplace->getAttributes());
1266     // In case if we can handle this set of sttributes - set up function attrs
1267     // directly on statepoint and return attrs later for gc_result intrinsic.
1268     call->setAttributes(new_attrs.getFnAttributes());
1269     return_attributes = new_attrs.getRetAttributes();
1270
1271     token = call;
1272
1273     // Put the following gc_result and gc_relocate calls immediately after the
1274     // the old call (which we're about to delete)
1275     BasicBlock::iterator next(toReplace);
1276     assert(BB->end() != next && "not a terminator, must have next");
1277     next++;
1278     Instruction *IP = &*(next);
1279     Builder.SetInsertPoint(IP);
1280     Builder.SetCurrentDebugLocation(IP->getDebugLoc());
1281
1282   } else {
1283     InvokeInst *toReplace = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1284
1285     // Insert the new invoke into the old block.  We'll remove the old one in a
1286     // moment at which point this will become the new terminator for the
1287     // original block.
1288     InvokeInst *invoke = InvokeInst::Create(
1289         gc_statepoint_decl, toReplace->getNormalDest(),
1290         toReplace->getUnwindDest(), args, "", toReplace->getParent());
1291     invoke->setCallingConv(toReplace->getCallingConv());
1292
1293     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1294     // function attributes.
1295     AttributeSet new_attrs = legalizeCallAttributes(toReplace->getAttributes());
1296     // In case if we can handle this set of sttributes - set up function attrs
1297     // directly on statepoint and return attrs later for gc_result intrinsic.
1298     invoke->setAttributes(new_attrs.getFnAttributes());
1299     return_attributes = new_attrs.getRetAttributes();
1300
1301     token = invoke;
1302
1303     // Generate gc relocates in exceptional path
1304     BasicBlock *unwindBlock = normalizeBBForInvokeSafepoint(
1305         toReplace->getUnwindDest(), invoke->getParent(), P);
1306
1307     Instruction *IP = &*(unwindBlock->getFirstInsertionPt());
1308     Builder.SetInsertPoint(IP);
1309     Builder.SetCurrentDebugLocation(toReplace->getDebugLoc());
1310
1311     // Extract second element from landingpad return value. We will attach
1312     // exceptional gc relocates to it.
1313     const unsigned idx = 1;
1314     Instruction *exceptional_token =
1315         cast<Instruction>(Builder.CreateExtractValue(
1316             unwindBlock->getLandingPadInst(), idx, "relocate_token"));
1317     result.UnwindToken = exceptional_token;
1318
1319     // Just throw away return value. We will use the one we got for normal
1320     // block.
1321     (void)CreateGCRelocates(liveVariables, live_start, basePtrs,
1322                             exceptional_token, Builder);
1323
1324     // Generate gc relocates and returns for normal block
1325     BasicBlock *normalDest = normalizeBBForInvokeSafepoint(
1326         toReplace->getNormalDest(), invoke->getParent(), P);
1327
1328     IP = &*(normalDest->getFirstInsertionPt());
1329     Builder.SetInsertPoint(IP);
1330
1331     // gc relocates will be generated later as if it were regular call
1332     // statepoint
1333   }
1334   assert(token);
1335
1336   // Take the name of the original value call if it had one.
1337   token->takeName(CS.getInstruction());
1338
1339   // The GCResult is already inserted, we just need to find it
1340 #ifndef NDEBUG
1341   Instruction *toReplace = CS.getInstruction();
1342   assert((toReplace->hasNUses(0) || toReplace->hasNUses(1)) &&
1343          "only valid use before rewrite is gc.result");
1344   assert(!toReplace->hasOneUse() ||
1345          isGCResult(cast<Instruction>(*toReplace->user_begin())));
1346 #endif
1347
1348   // Update the gc.result of the original statepoint (if any) to use the newly
1349   // inserted statepoint.  This is safe to do here since the token can't be
1350   // considered a live reference.
1351   CS.getInstruction()->replaceAllUsesWith(token);
1352
1353   result.StatepointToken = token;
1354
1355   // Second, create a gc.relocate for every live variable
1356   CreateGCRelocates(liveVariables, live_start, basePtrs, token, Builder);
1357
1358 }
1359
1360 namespace {
1361 struct name_ordering {
1362   Value *base;
1363   Value *derived;
1364   bool operator()(name_ordering const &a, name_ordering const &b) {
1365     return -1 == a.derived->getName().compare(b.derived->getName());
1366   }
1367 };
1368 }
1369 static void stablize_order(SmallVectorImpl<Value *> &basevec,
1370                            SmallVectorImpl<Value *> &livevec) {
1371   assert(basevec.size() == livevec.size());
1372
1373   SmallVector<name_ordering, 64> temp;
1374   for (size_t i = 0; i < basevec.size(); i++) {
1375     name_ordering v;
1376     v.base = basevec[i];
1377     v.derived = livevec[i];
1378     temp.push_back(v);
1379   }
1380   std::sort(temp.begin(), temp.end(), name_ordering());
1381   for (size_t i = 0; i < basevec.size(); i++) {
1382     basevec[i] = temp[i].base;
1383     livevec[i] = temp[i].derived;
1384   }
1385 }
1386
1387 // Replace an existing gc.statepoint with a new one and a set of gc.relocates
1388 // which make the relocations happening at this safepoint explicit.
1389 // 
1390 // WARNING: Does not do any fixup to adjust users of the original live
1391 // values.  That's the callers responsibility.
1392 static void
1393 makeStatepointExplicit(DominatorTree &DT, const CallSite &CS, Pass *P,
1394                        PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1395   auto liveset = result.liveset;
1396   auto PointerToBase = result.PointerToBase;
1397
1398   // Convert to vector for efficient cross referencing.
1399   SmallVector<Value *, 64> basevec, livevec;
1400   livevec.reserve(liveset.size());
1401   basevec.reserve(liveset.size());
1402   for (Value *L : liveset) {
1403     livevec.push_back(L);
1404
1405     assert(PointerToBase.find(L) != PointerToBase.end());
1406     Value *base = PointerToBase[L];
1407     basevec.push_back(base);
1408   }
1409   assert(livevec.size() == basevec.size());
1410
1411   // To make the output IR slightly more stable (for use in diffs), ensure a
1412   // fixed order of the values in the safepoint (by sorting the value name).
1413   // The order is otherwise meaningless.
1414   stablize_order(basevec, livevec);
1415
1416   // Do the actual rewriting and delete the old statepoint
1417   makeStatepointExplicitImpl(CS, basevec, livevec, P, result);
1418   CS.getInstruction()->eraseFromParent();
1419 }
1420
1421 // Helper function for the relocationViaAlloca.
1422 // It receives iterator to the statepoint gc relocates and emits store to the
1423 // assigned
1424 // location (via allocaMap) for the each one of them.
1425 // Add visited values into the visitedLiveValues set we will later use them
1426 // for sanity check.
1427 static void
1428 insertRelocationStores(iterator_range<Value::user_iterator> gcRelocs,
1429                        DenseMap<Value *, Value *> &allocaMap,
1430                        DenseSet<Value *> &visitedLiveValues) {
1431
1432   for (User *U : gcRelocs) {
1433     if (!isa<IntrinsicInst>(U))
1434       continue;
1435
1436     IntrinsicInst *relocatedValue = cast<IntrinsicInst>(U);
1437
1438     // We only care about relocates
1439     if (relocatedValue->getIntrinsicID() !=
1440         Intrinsic::experimental_gc_relocate) {
1441       continue;
1442     }
1443
1444     GCRelocateOperands relocateOperands(relocatedValue);
1445     Value *originalValue = const_cast<Value *>(relocateOperands.derivedPtr());
1446     assert(allocaMap.count(originalValue));
1447     Value *alloca = allocaMap[originalValue];
1448
1449     // Emit store into the related alloca
1450     StoreInst *store = new StoreInst(relocatedValue, alloca);
1451     store->insertAfter(relocatedValue);
1452
1453 #ifndef NDEBUG
1454     visitedLiveValues.insert(originalValue);
1455 #endif
1456   }
1457 }
1458
1459 /// do all the relocation update via allocas and mem2reg
1460 static void relocationViaAlloca(
1461     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<Value *> live,
1462     ArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1463 #ifndef NDEBUG
1464   int initialAllocaNum = 0;
1465
1466   // record initial number of allocas
1467   for (inst_iterator itr = inst_begin(F), end = inst_end(F); itr != end;
1468        itr++) {
1469     if (isa<AllocaInst>(*itr))
1470       initialAllocaNum++;
1471   }
1472 #endif
1473
1474   // TODO-PERF: change data structures, reserve
1475   DenseMap<Value *, Value *> allocaMap;
1476   SmallVector<AllocaInst *, 200> PromotableAllocas;
1477   PromotableAllocas.reserve(live.size());
1478
1479   // emit alloca for each live gc pointer
1480   for (unsigned i = 0; i < live.size(); i++) {
1481     Value *liveValue = live[i];
1482     AllocaInst *alloca = new AllocaInst(liveValue->getType(), "",
1483                                         F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1484     allocaMap[liveValue] = alloca;
1485     PromotableAllocas.push_back(alloca);
1486   }
1487
1488   // The next two loops are part of the same conceptual operation.  We need to
1489   // insert a store to the alloca after the original def and at each
1490   // redefinition.  We need to insert a load before each use.  These are split
1491   // into distinct loops for performance reasons.
1492
1493   // update gc pointer after each statepoint
1494   // either store a relocated value or null (if no relocated value found for
1495   // this gc pointer and it is not a gc_result)
1496   // this must happen before we update the statepoint with load of alloca
1497   // otherwise we lose the link between statepoint and old def
1498   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1499     const struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1500     Value *Statepoint = info.StatepointToken;
1501
1502     // This will be used for consistency check
1503     DenseSet<Value *> visitedLiveValues;
1504
1505     // Insert stores for normal statepoint gc relocates
1506     insertRelocationStores(Statepoint->users(), allocaMap, visitedLiveValues);
1507
1508     // In case if it was invoke statepoint
1509     // we will insert stores for exceptional path gc relocates.
1510     if (isa<InvokeInst>(Statepoint)) {
1511       insertRelocationStores(info.UnwindToken->users(),
1512                              allocaMap, visitedLiveValues);
1513     }
1514
1515 #ifndef NDEBUG
1516     // As a debuging aid, pretend that an unrelocated pointer becomes null at
1517     // the gc.statepoint.  This will turn some subtle GC problems into slightly
1518     // easier to debug SEGVs
1519     SmallVector<AllocaInst *, 64> ToClobber;
1520     for (auto Pair : allocaMap) {
1521       Value *Def = Pair.first;
1522       AllocaInst *Alloca = cast<AllocaInst>(Pair.second);
1523
1524       // This value was relocated
1525       if (visitedLiveValues.count(Def)) {
1526         continue;
1527       }
1528       ToClobber.push_back(Alloca);
1529     }
1530
1531     auto InsertClobbersAt = [&](Instruction *IP) {
1532       for (auto *AI : ToClobber) {
1533         auto AIType = cast<PointerType>(AI->getType());
1534         auto PT = cast<PointerType>(AIType->getElementType());
1535         Constant *CPN = ConstantPointerNull::get(PT);
1536         StoreInst *store = new StoreInst(CPN, AI);
1537         store->insertBefore(IP);
1538       }
1539     };
1540
1541     // Insert the clobbering stores.  These may get intermixed with the
1542     // gc.results and gc.relocates, but that's fine.  
1543     if (auto II = dyn_cast<InvokeInst>(Statepoint)) {
1544       InsertClobbersAt(II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1545       InsertClobbersAt(II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1546     } else {
1547       BasicBlock::iterator Next(cast<CallInst>(Statepoint));
1548       Next++;
1549       InsertClobbersAt(Next);
1550     }
1551 #endif
1552   }
1553   // update use with load allocas and add store for gc_relocated
1554   for (auto Pair : allocaMap) {
1555     Value *def = Pair.first;
1556     Value *alloca = Pair.second;
1557
1558     // we pre-record the uses of allocas so that we dont have to worry about
1559     // later update
1560     // that change the user information.
1561     SmallVector<Instruction *, 20> uses;
1562     // PERF: trade a linear scan for repeated reallocation
1563     uses.reserve(std::distance(def->user_begin(), def->user_end()));
1564     for (User *U : def->users()) {
1565       if (!isa<ConstantExpr>(U)) {
1566         // If the def has a ConstantExpr use, then the def is either a
1567         // ConstantExpr use itself or null.  In either case
1568         // (recursively in the first, directly in the second), the oop
1569         // it is ultimately dependent on is null and this particular
1570         // use does not need to be fixed up.
1571         uses.push_back(cast<Instruction>(U));
1572       }
1573     }
1574
1575     std::sort(uses.begin(), uses.end());
1576     auto last = std::unique(uses.begin(), uses.end());
1577     uses.erase(last, uses.end());
1578
1579     for (Instruction *use : uses) {
1580       if (isa<PHINode>(use)) {
1581         PHINode *phi = cast<PHINode>(use);
1582         for (unsigned i = 0; i < phi->getNumIncomingValues(); i++) {
1583           if (def == phi->getIncomingValue(i)) {
1584             LoadInst *load = new LoadInst(
1585                 alloca, "", phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1586             phi->setIncomingValue(i, load);
1587           }
1588         }
1589       } else {
1590         LoadInst *load = new LoadInst(alloca, "", use);
1591         use->replaceUsesOfWith(def, load);
1592       }
1593     }
1594
1595     // emit store for the initial gc value
1596     // store must be inserted after load, otherwise store will be in alloca's
1597     // use list and an extra load will be inserted before it
1598     StoreInst *store = new StoreInst(def, alloca);
1599     if (isa<Instruction>(def)) {
1600       store->insertAfter(cast<Instruction>(def));
1601     } else {
1602       assert((isa<Argument>(def) || isa<GlobalVariable>(def) ||
1603               (isa<Constant>(def) && cast<Constant>(def)->isNullValue())) &&
1604              "Must be argument or global");
1605       store->insertAfter(cast<Instruction>(alloca));
1606     }
1607   }
1608
1609   assert(PromotableAllocas.size() == live.size() &&
1610          "we must have the same allocas with lives");
1611   if (!PromotableAllocas.empty()) {
1612     // apply mem2reg to promote alloca to SSA
1613     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, DT);
1614   }
1615
1616 #ifndef NDEBUG
1617   for (inst_iterator itr = inst_begin(F), end = inst_end(F); itr != end;
1618        itr++) {
1619     if (isa<AllocaInst>(*itr))
1620       initialAllocaNum--;
1621   }
1622   assert(initialAllocaNum == 0 && "We must not introduce any extra allocas");
1623 #endif
1624 }
1625
1626 /// Implement a unique function which doesn't require we sort the input
1627 /// vector.  Doing so has the effect of changing the output of a couple of
1628 /// tests in ways which make them less useful in testing fused safepoints.
1629 template <typename T> static void unique_unsorted(SmallVectorImpl<T> &Vec) {
1630   DenseSet<T> Seen;
1631   SmallVector<T, 128> TempVec;
1632   TempVec.reserve(Vec.size());
1633   for (auto Element : Vec)
1634     TempVec.push_back(Element);
1635   Vec.clear();
1636   for (auto V : TempVec) {
1637     if (Seen.insert(V).second) {
1638       Vec.push_back(V);
1639     }
1640   }
1641 }
1642
1643 static Function *getUseHolder(Module &M) {
1644   FunctionType *ftype =
1645       FunctionType::get(Type::getVoidTy(M.getContext()), true);
1646   Function *Func = cast<Function>(M.getOrInsertFunction("__tmp_use", ftype));
1647   return Func;
1648 }
1649
1650 /// Insert holders so that each Value is obviously live through the entire
1651 /// liftetime of the call.
1652 static void insertUseHolderAfter(CallSite &CS, const ArrayRef<Value *> Values,
1653                                  SmallVectorImpl<CallInst *> &holders) {
1654   Module *M = CS.getInstruction()->getParent()->getParent()->getParent();
1655   Function *Func = getUseHolder(*M);
1656   if (CS.isCall()) {
1657     // For call safepoints insert dummy calls right after safepoint
1658     BasicBlock::iterator next(CS.getInstruction());
1659     next++;
1660     CallInst *base_holder = CallInst::Create(Func, Values, "", next);
1661     holders.push_back(base_holder);
1662   } else if (CS.isInvoke()) {
1663     // For invoke safepooints insert dummy calls both in normal and
1664     // exceptional destination blocks
1665     InvokeInst *invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1666     CallInst *normal_holder = CallInst::Create(
1667         Func, Values, "", invoke->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1668     CallInst *unwind_holder = CallInst::Create(
1669         Func, Values, "", invoke->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1670     holders.push_back(normal_holder);
1671     holders.push_back(unwind_holder);
1672   } else
1673     llvm_unreachable("unsupported call type");
1674 }
1675
1676 static void findLiveReferences(
1677     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1678     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1679   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1680     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1681     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1682     analyzeParsePointLiveness(DT, CS, info);
1683   }
1684 }
1685
1686 static void addBasesAsLiveValues(StatepointLiveSetTy &liveset,
1687                                  DenseMap<Value *, Value *> &PointerToBase) {
1688   // Identify any base pointers which are used in this safepoint, but not
1689   // themselves relocated.  We need to relocate them so that later inserted
1690   // safepoints can get the properly relocated base register.
1691   DenseSet<Value *> missing;
1692   for (Value *L : liveset) {
1693     assert(PointerToBase.find(L) != PointerToBase.end());
1694     Value *base = PointerToBase[L];
1695     assert(base);
1696     if (liveset.find(base) == liveset.end()) {
1697       assert(PointerToBase.find(base) == PointerToBase.end());
1698       // uniqued by set insert
1699       missing.insert(base);
1700     }
1701   }
1702
1703   // Note that we want these at the end of the list, otherwise
1704   // register placement gets screwed up once we lower to STATEPOINT
1705   // instructions.  This is an utter hack, but there doesn't seem to be a
1706   // better one.
1707   for (Value *base : missing) {
1708     assert(base);
1709     liveset.insert(base);
1710     PointerToBase[base] = base;
1711   }
1712   assert(liveset.size() == PointerToBase.size());
1713 }
1714
1715 static bool insertParsePoints(Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P,
1716                               SmallVectorImpl<CallSite> &toUpdate) {
1717 #ifndef NDEBUG
1718   // sanity check the input
1719   std::set<CallSite> uniqued;
1720   uniqued.insert(toUpdate.begin(), toUpdate.end());
1721   assert(uniqued.size() == toUpdate.size() && "no duplicates please!");
1722
1723   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
1724     CallSite &CS = toUpdate[i];
1725     assert(CS.getInstruction()->getParent()->getParent() == &F);
1726     assert(isStatepoint(CS) && "expected to already be a deopt statepoint");
1727   }
1728 #endif
1729
1730   // A list of dummy calls added to the IR to keep various values obviously
1731   // live in the IR.  We'll remove all of these when done.
1732   SmallVector<CallInst *, 64> holders;
1733
1734   // Insert a dummy call with all of the arguments to the vm_state we'll need
1735   // for the actual safepoint insertion.  This ensures reference arguments in
1736   // the deopt argument list are considered live through the safepoint (and
1737   // thus makes sure they get relocated.)
1738   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
1739     CallSite &CS = toUpdate[i];
1740     Statepoint StatepointCS(CS);
1741
1742     SmallVector<Value *, 64> DeoptValues;
1743     for (Use &U : StatepointCS.vm_state_args()) {
1744       Value *Arg = cast<Value>(&U);
1745       if (isGCPointerType(Arg->getType()))
1746         DeoptValues.push_back(Arg);
1747     }
1748     insertUseHolderAfter(CS, DeoptValues, holders);
1749   }
1750
1751   SmallVector<struct PartiallyConstructedSafepointRecord, 64> records;
1752   records.reserve(toUpdate.size());
1753   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
1754     struct PartiallyConstructedSafepointRecord info;
1755     records.push_back(info);
1756   }
1757   assert(records.size() == toUpdate.size());
1758
1759   // A) Identify all gc pointers which are staticly live at the given call
1760   // site.
1761   findLiveReferences(F, DT, P, toUpdate, records);
1762
1763   // B) Find the base pointers for each live pointer
1764   /* scope for caching */ {
1765     // Cache the 'defining value' relation used in the computation and
1766     // insertion of base phis and selects.  This ensures that we don't insert
1767     // large numbers of duplicate base_phis.
1768     DefiningValueMapTy DVCache;
1769
1770     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1771       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1772       CallSite &CS = toUpdate[i];
1773       findBasePointers(DT, DVCache, CS, info);
1774     }
1775   } // end of cache scope
1776
1777   // The base phi insertion logic (for any safepoint) may have inserted new
1778   // instructions which are now live at some safepoint.  The simplest such
1779   // example is:
1780   // loop:
1781   //   phi a  <-- will be a new base_phi here
1782   //   safepoint 1 <-- that needs to be live here
1783   //   gep a + 1
1784   //   safepoint 2
1785   //   br loop
1786   DenseSet<llvm::Value *> allInsertedDefs;
1787   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1788     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1789     allInsertedDefs.insert(info.NewInsertedDefs.begin(),
1790                            info.NewInsertedDefs.end());
1791   }
1792
1793   // We insert some dummy calls after each safepoint to definitely hold live
1794   // the base pointers which were identified for that safepoint.  We'll then
1795   // ask liveness for _every_ base inserted to see what is now live.  Then we
1796   // remove the dummy calls.
1797   holders.reserve(holders.size() + records.size());
1798   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1799     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1800     CallSite &CS = toUpdate[i];
1801
1802     SmallVector<Value *, 128> Bases;
1803     for (auto Pair : info.PointerToBase) {
1804       Bases.push_back(Pair.second);
1805     }
1806     insertUseHolderAfter(CS, Bases, holders);
1807   }
1808
1809   // Add the bases explicitly to the live vector set.  This may result in a few
1810   // extra relocations, but the base has to be available whenever a pointer
1811   // derived from it is used.  Thus, we need it to be part of the statepoint's
1812   // gc arguments list.  TODO: Introduce an explicit notion (in the following
1813   // code) of the GC argument list as seperate from the live Values at a
1814   // given statepoint.
1815   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1816     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1817     addBasesAsLiveValues(info.liveset, info.PointerToBase);
1818   }
1819
1820   // If we inserted any new values, we need to adjust our notion of what is
1821   // live at a particular safepoint.
1822   if (!allInsertedDefs.empty()) {
1823     fixupLiveReferences(F, DT, P, allInsertedDefs, toUpdate, records);
1824   }
1825   if (PrintBasePointers) {
1826     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1827       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1828       errs() << "Base Pairs: (w/Relocation)\n";
1829       for (auto Pair : info.PointerToBase) {
1830         errs() << " derived %" << Pair.first->getName() << " base %"
1831                << Pair.second->getName() << "\n";
1832       }
1833     }
1834   }
1835   for (size_t i = 0; i < holders.size(); i++) {
1836     holders[i]->eraseFromParent();
1837     holders[i] = nullptr;
1838   }
1839   holders.clear();
1840
1841   // Now run through and replace the existing statepoints with new ones with
1842   // the live variables listed.  We do not yet update uses of the values being
1843   // relocated. We have references to live variables that need to
1844   // survive to the last iteration of this loop.  (By construction, the
1845   // previous statepoint can not be a live variable, thus we can and remove
1846   // the old statepoint calls as we go.)
1847   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1848     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1849     CallSite &CS = toUpdate[i];
1850     makeStatepointExplicit(DT, CS, P, info);
1851   }
1852   toUpdate.clear(); // prevent accident use of invalid CallSites
1853
1854   // In case if we inserted relocates in a different basic block than the
1855   // original safepoint (this can happen for invokes). We need to be sure that
1856   // original values were not used in any of the phi nodes at the
1857   // beginning of basic block containing them. Because we know that all such
1858   // blocks will have single predecessor we can safely assume that all phi
1859   // nodes have single entry (because of normalizeBBForInvokeSafepoint).
1860   // Just remove them all here.
1861   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1862     Instruction *I = records[i].StatepointToken;
1863
1864     if (InvokeInst *invoke = dyn_cast<InvokeInst>(I)) {
1865       FoldSingleEntryPHINodes(invoke->getNormalDest());
1866       assert(!isa<PHINode>(invoke->getNormalDest()->begin()));
1867
1868       FoldSingleEntryPHINodes(invoke->getUnwindDest());
1869       assert(!isa<PHINode>(invoke->getUnwindDest()->begin()));
1870     }
1871   }
1872
1873   // Do all the fixups of the original live variables to their relocated selves
1874   SmallVector<Value *, 128> live;
1875   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1876     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1877     // We can't simply save the live set from the original insertion.  One of
1878     // the live values might be the result of a call which needs a safepoint.
1879     // That Value* no longer exists and we need to use the new gc_result.
1880     // Thankfully, the liveset is embedded in the statepoint (and updated), so
1881     // we just grab that.
1882     Statepoint statepoint(info.StatepointToken);
1883     live.insert(live.end(), statepoint.gc_args_begin(),
1884                 statepoint.gc_args_end());
1885   }
1886   unique_unsorted(live);
1887
1888 #ifndef NDEBUG
1889   // sanity check
1890   for (auto ptr : live) {
1891     assert(isGCPointerType(ptr->getType()) && "must be a gc pointer type");
1892   }
1893 #endif
1894
1895   relocationViaAlloca(F, DT, live, records);
1896   return !records.empty();
1897 }
1898
1899 /// Returns true if this function should be rewritten by this pass.  The main
1900 /// point of this function is as an extension point for custom logic.
1901 static bool shouldRewriteStatepointsIn(Function &F) {
1902   // TODO: This should check the GCStrategy
1903   if (F.hasGC()) {
1904     const std::string StatepointExampleName("statepoint-example");
1905     return StatepointExampleName == F.getGC();
1906   } else
1907     return false;
1908 }
1909
1910 bool RewriteStatepointsForGC::runOnFunction(Function &F) {
1911   // Nothing to do for declarations.
1912   if (F.isDeclaration() || F.empty())
1913     return false;
1914
1915   // Policy choice says not to rewrite - the most common reason is that we're
1916   // compiling code without a GCStrategy.
1917   if (!shouldRewriteStatepointsIn(F))
1918     return false;
1919
1920   // Gather all the statepoints which need rewritten.
1921   SmallVector<CallSite, 64> ParsePointNeeded;
1922   for (Instruction &I : inst_range(F)) {
1923     // TODO: only the ones with the flag set!
1924     if (isStatepoint(I))
1925       ParsePointNeeded.push_back(CallSite(&I));
1926   }
1927
1928   // Return early if no work to do.
1929   if (ParsePointNeeded.empty())
1930     return false;
1931
1932   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
1933   return insertParsePoints(F, DT, this, ParsePointNeeded);
1934 }