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