[RewriteStatepointsForGC] More naming cleanup [NFCI]
[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/Analysis/InstructionSimplify.h"
18 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
19 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
22 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
23 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
24 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
25 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
26 #include "llvm/IR/CallSite.h"
27 #include "llvm/IR/Dominators.h"
28 #include "llvm/IR/Function.h"
29 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
30 #include "llvm/IR/InstIterator.h"
31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
32 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/Module.h"
35 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
37 #include "llvm/IR/Value.h"
38 #include "llvm/IR/Verifier.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
41 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
42 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
46
47 #define DEBUG_TYPE "rewrite-statepoints-for-gc"
48
49 using namespace llvm;
50
51 // Print the liveset found at the insert location
52 static cl::opt<bool> PrintLiveSet("spp-print-liveset", cl::Hidden,
53                                   cl::init(false));
54 static cl::opt<bool> PrintLiveSetSize("spp-print-liveset-size", cl::Hidden,
55                                       cl::init(false));
56 // Print out the base pointers for debugging
57 static cl::opt<bool> PrintBasePointers("spp-print-base-pointers", cl::Hidden,
58                                        cl::init(false));
59
60 // Cost threshold measuring when it is profitable to rematerialize value instead
61 // of relocating it
62 static cl::opt<unsigned>
63 RematerializationThreshold("spp-rematerialization-threshold", cl::Hidden,
64                            cl::init(6));
65
66 #ifdef XDEBUG
67 static bool ClobberNonLive = true;
68 #else
69 static bool ClobberNonLive = false;
70 #endif
71 static cl::opt<bool, true> ClobberNonLiveOverride("rs4gc-clobber-non-live",
72                                                   cl::location(ClobberNonLive),
73                                                   cl::Hidden);
74
75 namespace {
76 struct RewriteStatepointsForGC : public ModulePass {
77   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
78
79   RewriteStatepointsForGC() : ModulePass(ID) {
80     initializeRewriteStatepointsForGCPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
81   }
82   bool runOnFunction(Function &F);
83   bool runOnModule(Module &M) override {
84     bool Changed = false;
85     for (Function &F : M)
86       Changed |= runOnFunction(F);
87
88     if (Changed) {
89       // stripDereferenceabilityInfo asserts that shouldRewriteStatepointsIn
90       // returns true for at least one function in the module.  Since at least
91       // one function changed, we know that the precondition is satisfied.
92       stripDereferenceabilityInfo(M);
93     }
94
95     return Changed;
96   }
97
98   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
99     // We add and rewrite a bunch of instructions, but don't really do much
100     // else.  We could in theory preserve a lot more analyses here.
101     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
102     AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
103   }
104
105   /// The IR fed into RewriteStatepointsForGC may have had attributes implying
106   /// dereferenceability that are no longer valid/correct after
107   /// RewriteStatepointsForGC has run.  This is because semantically, after
108   /// RewriteStatepointsForGC runs, all calls to gc.statepoint "free" the entire
109   /// heap.  stripDereferenceabilityInfo (conservatively) restores correctness
110   /// by erasing all attributes in the module that externally imply
111   /// dereferenceability.
112   ///
113   void stripDereferenceabilityInfo(Module &M);
114
115   // Helpers for stripDereferenceabilityInfo
116   void stripDereferenceabilityInfoFromBody(Function &F);
117   void stripDereferenceabilityInfoFromPrototype(Function &F);
118 };
119 } // namespace
120
121 char RewriteStatepointsForGC::ID = 0;
122
123 ModulePass *llvm::createRewriteStatepointsForGCPass() {
124   return new RewriteStatepointsForGC();
125 }
126
127 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RewriteStatepointsForGC, "rewrite-statepoints-for-gc",
128                       "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
129 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
130 INITIALIZE_PASS_END(RewriteStatepointsForGC, "rewrite-statepoints-for-gc",
131                     "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
132
133 namespace {
134 struct GCPtrLivenessData {
135   /// Values defined in this block.
136   DenseMap<BasicBlock *, DenseSet<Value *>> KillSet;
137   /// Values used in this block (and thus live); does not included values
138   /// killed within this block.
139   DenseMap<BasicBlock *, DenseSet<Value *>> LiveSet;
140
141   /// Values live into this basic block (i.e. used by any
142   /// instruction in this basic block or ones reachable from here)
143   DenseMap<BasicBlock *, DenseSet<Value *>> LiveIn;
144
145   /// Values live out of this basic block (i.e. live into
146   /// any successor block)
147   DenseMap<BasicBlock *, DenseSet<Value *>> LiveOut;
148 };
149
150 // The type of the internal cache used inside the findBasePointers family
151 // of functions.  From the callers perspective, this is an opaque type and
152 // should not be inspected.
153 //
154 // In the actual implementation this caches two relations:
155 // - The base relation itself (i.e. this pointer is based on that one)
156 // - The base defining value relation (i.e. before base_phi insertion)
157 // Generally, after the execution of a full findBasePointer call, only the
158 // base relation will remain.  Internally, we add a mixture of the two
159 // types, then update all the second type to the first type
160 typedef DenseMap<Value *, Value *> DefiningValueMapTy;
161 typedef DenseSet<llvm::Value *> StatepointLiveSetTy;
162 typedef DenseMap<Instruction *, Value *> RematerializedValueMapTy;
163
164 struct PartiallyConstructedSafepointRecord {
165   /// The set of values known to be live across this safepoint
166   StatepointLiveSetTy liveset;
167
168   /// Mapping from live pointers to a base-defining-value
169   DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> PointerToBase;
170
171   /// The *new* gc.statepoint instruction itself.  This produces the token
172   /// that normal path gc.relocates and the gc.result are tied to.
173   Instruction *StatepointToken;
174
175   /// Instruction to which exceptional gc relocates are attached
176   /// Makes it easier to iterate through them during relocationViaAlloca.
177   Instruction *UnwindToken;
178
179   /// Record live values we are rematerialized instead of relocating.
180   /// They are not included into 'liveset' field.
181   /// Maps rematerialized copy to it's original value.
182   RematerializedValueMapTy RematerializedValues;
183 };
184 }
185
186 /// Compute the live-in set for every basic block in the function
187 static void computeLiveInValues(DominatorTree &DT, Function &F,
188                                 GCPtrLivenessData &Data);
189
190 /// Given results from the dataflow liveness computation, find the set of live
191 /// Values at a particular instruction.
192 static void findLiveSetAtInst(Instruction *inst, GCPtrLivenessData &Data,
193                               StatepointLiveSetTy &out);
194
195 // TODO: Once we can get to the GCStrategy, this becomes
196 // Optional<bool> isGCManagedPointer(const Value *V) const override {
197
198 static bool isGCPointerType(Type *T) {
199   if (auto *PT = dyn_cast<PointerType>(T))
200     // For the sake of this example GC, we arbitrarily pick addrspace(1) as our
201     // GC managed heap.  We know that a pointer into this heap needs to be
202     // updated and that no other pointer does.
203     return (1 == PT->getAddressSpace());
204   return false;
205 }
206
207 // Return true if this type is one which a) is a gc pointer or contains a GC
208 // pointer and b) is of a type this code expects to encounter as a live value.
209 // (The insertion code will assert that a type which matches (a) and not (b)
210 // is not encountered.)
211 static bool isHandledGCPointerType(Type *T) {
212   // We fully support gc pointers
213   if (isGCPointerType(T))
214     return true;
215   // We partially support vectors of gc pointers. The code will assert if it
216   // can't handle something.
217   if (auto VT = dyn_cast<VectorType>(T))
218     if (isGCPointerType(VT->getElementType()))
219       return true;
220   return false;
221 }
222
223 #ifndef NDEBUG
224 /// Returns true if this type contains a gc pointer whether we know how to
225 /// handle that type or not.
226 static bool containsGCPtrType(Type *Ty) {
227   if (isGCPointerType(Ty))
228     return true;
229   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ty))
230     return isGCPointerType(VT->getScalarType());
231   if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty))
232     return containsGCPtrType(AT->getElementType());
233   if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(Ty))
234     return std::any_of(
235         ST->subtypes().begin(), ST->subtypes().end(),
236         [](Type *SubType) { return containsGCPtrType(SubType); });
237   return false;
238 }
239
240 // Returns true if this is a type which a) is a gc pointer or contains a GC
241 // pointer and b) is of a type which the code doesn't expect (i.e. first class
242 // aggregates).  Used to trip assertions.
243 static bool isUnhandledGCPointerType(Type *Ty) {
244   return containsGCPtrType(Ty) && !isHandledGCPointerType(Ty);
245 }
246 #endif
247
248 static bool order_by_name(llvm::Value *a, llvm::Value *b) {
249   if (a->hasName() && b->hasName()) {
250     return -1 == a->getName().compare(b->getName());
251   } else if (a->hasName() && !b->hasName()) {
252     return true;
253   } else if (!a->hasName() && b->hasName()) {
254     return false;
255   } else {
256     // Better than nothing, but not stable
257     return a < b;
258   }
259 }
260
261 // Return the name of the value suffixed with the provided value, or if the
262 // value didn't have a name, the default value specified.
263 static std::string suffixed_name_or(Value *V, StringRef Suffix,
264                                     StringRef DefaultName) {
265   return V->hasName() ? (V->getName() + Suffix).str() : DefaultName.str();
266 }
267
268 // Conservatively identifies any definitions which might be live at the
269 // given instruction. The  analysis is performed immediately before the
270 // given instruction. Values defined by that instruction are not considered
271 // live.  Values used by that instruction are considered live.
272 static void analyzeParsePointLiveness(
273     DominatorTree &DT, GCPtrLivenessData &OriginalLivenessData,
274     const CallSite &CS, PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
275   Instruction *inst = CS.getInstruction();
276
277   StatepointLiveSetTy liveset;
278   findLiveSetAtInst(inst, OriginalLivenessData, liveset);
279
280   if (PrintLiveSet) {
281     // Note: This output is used by several of the test cases
282     // The order of elements in a set is not stable, put them in a vec and sort
283     // by name
284     SmallVector<Value *, 64> Temp;
285     Temp.insert(Temp.end(), liveset.begin(), liveset.end());
286     std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
287     errs() << "Live Variables:\n";
288     for (Value *V : Temp)
289       dbgs() << " " << V->getName() << " " << *V << "\n";
290   }
291   if (PrintLiveSetSize) {
292     errs() << "Safepoint For: " << CS.getCalledValue()->getName() << "\n";
293     errs() << "Number live values: " << liveset.size() << "\n";
294   }
295   result.liveset = liveset;
296 }
297
298 static bool isKnownBaseResult(Value *V);
299 namespace {
300 /// A single base defining value - An immediate base defining value for an
301 /// instruction 'Def' is an input to 'Def' whose base is also a base of 'Def'.
302 /// For instructions which have multiple pointer [vector] inputs or that
303 /// transition between vector and scalar types, there is no immediate base
304 /// defining value.  The 'base defining value' for 'Def' is the transitive
305 /// closure of this relation stopping at the first instruction which has no
306 /// immediate base defining value.  The b.d.v. might itself be a base pointer,
307 /// but it can also be an arbitrary derived pointer. 
308 struct BaseDefiningValueResult {
309   /// Contains the value which is the base defining value.
310   Value * const BDV;
311   /// True if the base defining value is also known to be an actual base
312   /// pointer.
313   const bool IsKnownBase;
314   BaseDefiningValueResult(Value *BDV, bool IsKnownBase)
315     : BDV(BDV), IsKnownBase(IsKnownBase) {
316 #ifndef NDEBUG
317     // Check consistency between new and old means of checking whether a BDV is
318     // a base.
319     bool MustBeBase = isKnownBaseResult(BDV);
320     assert(!MustBeBase || MustBeBase == IsKnownBase);
321 #endif
322   }
323 };
324 }
325
326 static BaseDefiningValueResult findBaseDefiningValue(Value *I);
327
328 /// Return a base defining value for the 'Index' element of the given vector
329 /// instruction 'I'.  If Index is null, returns a BDV for the entire vector
330 /// 'I'.  As an optimization, this method will try to determine when the 
331 /// element is known to already be a base pointer.  If this can be established,
332 /// the second value in the returned pair will be true.  Note that either a
333 /// vector or a pointer typed value can be returned.  For the former, the
334 /// vector returned is a BDV (and possibly a base) of the entire vector 'I'.
335 /// If the later, the return pointer is a BDV (or possibly a base) for the
336 /// particular element in 'I'.  
337 static BaseDefiningValueResult
338 findBaseDefiningValueOfVector(Value *I) {
339   assert(I->getType()->isVectorTy() &&
340          cast<VectorType>(I->getType())->getElementType()->isPointerTy() &&
341          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
342
343   // Each case parallels findBaseDefiningValue below, see that code for
344   // detailed motivation.
345
346   if (isa<Argument>(I))
347     // An incoming argument to the function is a base pointer
348     return BaseDefiningValueResult(I, true);
349
350   // We shouldn't see the address of a global as a vector value?
351   assert(!isa<GlobalVariable>(I) &&
352          "unexpected global variable found in base of vector");
353
354   // inlining could possibly introduce phi node that contains
355   // undef if callee has multiple returns
356   if (isa<UndefValue>(I))
357     // utterly meaningless, but useful for dealing with partially optimized
358     // code.
359     return BaseDefiningValueResult(I, true);
360
361   // Due to inheritance, this must be _after_ the global variable and undef
362   // checks
363   if (Constant *Con = dyn_cast<Constant>(I)) {
364     assert(!isa<GlobalVariable>(I) && !isa<UndefValue>(I) &&
365            "order of checks wrong!");
366     assert(Con->isNullValue() && "null is the only case which makes sense");
367     return BaseDefiningValueResult(Con, true);
368   }
369   
370   if (isa<LoadInst>(I))
371     return BaseDefiningValueResult(I, true);
372
373   if (isa<InsertElementInst>(I))
374     // We don't know whether this vector contains entirely base pointers or
375     // not.  To be conservatively correct, we treat it as a BDV and will
376     // duplicate code as needed to construct a parallel vector of bases.
377     return BaseDefiningValueResult(I, false);
378
379   if (isa<ShuffleVectorInst>(I))
380     // We don't know whether this vector contains entirely base pointers or
381     // not.  To be conservatively correct, we treat it as a BDV and will
382     // duplicate code as needed to construct a parallel vector of bases.
383     // TODO: There a number of local optimizations which could be applied here
384     // for particular sufflevector patterns.
385     return BaseDefiningValueResult(I, false);
386
387   // A PHI or Select is a base defining value.  The outer findBasePointer
388   // algorithm is responsible for constructing a base value for this BDV.
389   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
390          "unknown vector instruction - no base found for vector element");
391   return BaseDefiningValueResult(I, false);
392 }
393
394 /// Helper function for findBasePointer - Will return a value which either a)
395 /// defines the base pointer for the input, b) blocks the simple search
396 /// (i.e. a PHI or Select of two derived pointers), or c) involves a change
397 /// from pointer to vector type or back.
398 static BaseDefiningValueResult findBaseDefiningValue(Value *I) {
399   if (I->getType()->isVectorTy())
400     return findBaseDefiningValueOfVector(I);
401   
402   assert(I->getType()->isPointerTy() &&
403          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
404
405   if (isa<Argument>(I))
406     // An incoming argument to the function is a base pointer
407     // We should have never reached here if this argument isn't an gc value
408     return BaseDefiningValueResult(I, true);
409
410   if (isa<GlobalVariable>(I))
411     // base case
412     return BaseDefiningValueResult(I, true);
413
414   // inlining could possibly introduce phi node that contains
415   // undef if callee has multiple returns
416   if (isa<UndefValue>(I))
417     // utterly meaningless, but useful for dealing with
418     // partially optimized code.
419     return BaseDefiningValueResult(I, true);
420
421   // Due to inheritance, this must be _after_ the global variable and undef
422   // checks
423   if (isa<Constant>(I)) {
424     assert(!isa<GlobalVariable>(I) && !isa<UndefValue>(I) &&
425            "order of checks wrong!");
426     // Note: Finding a constant base for something marked for relocation
427     // doesn't really make sense.  The most likely case is either a) some
428     // screwed up the address space usage or b) your validating against
429     // compiled C++ code w/o the proper separation.  The only real exception
430     // is a null pointer.  You could have generic code written to index of
431     // off a potentially null value and have proven it null.  We also use
432     // null pointers in dead paths of relocation phis (which we might later
433     // want to find a base pointer for).
434     assert(isa<ConstantPointerNull>(I) &&
435            "null is the only case which makes sense");
436     return BaseDefiningValueResult(I, true);
437   }
438
439   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
440     Value *Def = CI->stripPointerCasts();
441     // If we find a cast instruction here, it means we've found a cast which is
442     // not simply a pointer cast (i.e. an inttoptr).  We don't know how to
443     // handle int->ptr conversion.
444     assert(!isa<CastInst>(Def) && "shouldn't find another cast here");
445     return findBaseDefiningValue(Def);
446   }
447
448   if (isa<LoadInst>(I))
449     // The value loaded is an gc base itself
450     return BaseDefiningValueResult(I, true);
451   
452
453   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I))
454     // The base of this GEP is the base
455     return findBaseDefiningValue(GEP->getPointerOperand());
456
457   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
458     switch (II->getIntrinsicID()) {
459     case Intrinsic::experimental_gc_result_ptr:
460     default:
461       // fall through to general call handling
462       break;
463     case Intrinsic::experimental_gc_statepoint:
464     case Intrinsic::experimental_gc_result_float:
465     case Intrinsic::experimental_gc_result_int:
466       llvm_unreachable("these don't produce pointers");
467     case Intrinsic::experimental_gc_relocate: {
468       // Rerunning safepoint insertion after safepoints are already
469       // inserted is not supported.  It could probably be made to work,
470       // but why are you doing this?  There's no good reason.
471       llvm_unreachable("repeat safepoint insertion is not supported");
472     }
473     case Intrinsic::gcroot:
474       // Currently, this mechanism hasn't been extended to work with gcroot.
475       // There's no reason it couldn't be, but I haven't thought about the
476       // implications much.
477       llvm_unreachable(
478           "interaction with the gcroot mechanism is not supported");
479     }
480   }
481   // We assume that functions in the source language only return base
482   // pointers.  This should probably be generalized via attributes to support
483   // both source language and internal functions.
484   if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I))
485     return BaseDefiningValueResult(I, true);
486
487   // I have absolutely no idea how to implement this part yet.  It's not
488   // necessarily hard, I just haven't really looked at it yet.
489   assert(!isa<LandingPadInst>(I) && "Landing Pad is unimplemented");
490
491   if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
492     // A CAS is effectively a atomic store and load combined under a
493     // predicate.  From the perspective of base pointers, we just treat it
494     // like a load.
495     return BaseDefiningValueResult(I, true);
496
497   assert(!isa<AtomicRMWInst>(I) && "Xchg handled above, all others are "
498                                    "binary ops which don't apply to pointers");
499
500   // The aggregate ops.  Aggregates can either be in the heap or on the
501   // stack, but in either case, this is simply a field load.  As a result,
502   // this is a defining definition of the base just like a load is.
503   if (isa<ExtractValueInst>(I))
504     return BaseDefiningValueResult(I, true);
505
506   // We should never see an insert vector since that would require we be
507   // tracing back a struct value not a pointer value.
508   assert(!isa<InsertValueInst>(I) &&
509          "Base pointer for a struct is meaningless");
510
511   // An extractelement produces a base result exactly when it's input does.
512   // We may need to insert a parallel instruction to extract the appropriate
513   // element out of the base vector corresponding to the input. Given this,
514   // it's analogous to the phi and select case even though it's not a merge.
515   if (isa<ExtractElementInst>(I))
516     // Note: There a lot of obvious peephole cases here.  This are deliberately
517     // handled after the main base pointer inference algorithm to make writing
518     // test cases to exercise that code easier.
519     return BaseDefiningValueResult(I, false);
520
521   // The last two cases here don't return a base pointer.  Instead, they
522   // return a value which dynamically selects from among several base
523   // derived pointers (each with it's own base potentially).  It's the job of
524   // the caller to resolve these.
525   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
526          "missing instruction case in findBaseDefiningValing");
527   return BaseDefiningValueResult(I, false);
528 }
529
530 /// Returns the base defining value for this value.
531 static Value *findBaseDefiningValueCached(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
532   Value *&Cached = Cache[I];
533   if (!Cached) {
534     Cached = findBaseDefiningValue(I).BDV;
535     DEBUG(dbgs() << "fBDV-cached: " << I->getName() << " -> "
536                  << Cached->getName() << "\n");
537   }
538   assert(Cache[I] != nullptr);
539   return Cached;
540 }
541
542 /// Return a base pointer for this value if known.  Otherwise, return it's
543 /// base defining value.
544 static Value *findBaseOrBDV(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
545   Value *Def = findBaseDefiningValueCached(I, Cache);
546   auto Found = Cache.find(Def);
547   if (Found != Cache.end()) {
548     // Either a base-of relation, or a self reference.  Caller must check.
549     return Found->second;
550   }
551   // Only a BDV available
552   return Def;
553 }
554
555 /// Given the result of a call to findBaseDefiningValue, or findBaseOrBDV,
556 /// is it known to be a base pointer?  Or do we need to continue searching.
557 static bool isKnownBaseResult(Value *V) {
558   if (!isa<PHINode>(V) && !isa<SelectInst>(V) &&
559       !isa<ExtractElementInst>(V) && !isa<InsertElementInst>(V) &&
560       !isa<ShuffleVectorInst>(V)) {
561     // no recursion possible
562     return true;
563   }
564   if (isa<Instruction>(V) &&
565       cast<Instruction>(V)->getMetadata("is_base_value")) {
566     // This is a previously inserted base phi or select.  We know
567     // that this is a base value.
568     return true;
569   }
570
571   // We need to keep searching
572   return false;
573 }
574
575 namespace {
576 /// Models the state of a single base defining value in the findBasePointer
577 /// algorithm for determining where a new instruction is needed to propagate
578 /// the base of this BDV.
579 class BDVState {
580 public:
581   enum Status { Unknown, Base, Conflict };
582
583   BDVState(Status s, Value *b = nullptr) : status(s), base(b) {
584     assert(status != Base || b);
585   }
586   explicit BDVState(Value *b) : status(Base), base(b) {}
587   BDVState() : status(Unknown), base(nullptr) {}
588
589   Status getStatus() const { return status; }
590   Value *getBase() const { return base; }
591
592   bool isBase() const { return getStatus() == Base; }
593   bool isUnknown() const { return getStatus() == Unknown; }
594   bool isConflict() const { return getStatus() == Conflict; }
595
596   bool operator==(const BDVState &other) const {
597     return base == other.base && status == other.status;
598   }
599
600   bool operator!=(const BDVState &other) const { return !(*this == other); }
601
602   LLVM_DUMP_METHOD
603   void dump() const { print(dbgs()); dbgs() << '\n'; }
604   
605   void print(raw_ostream &OS) const {
606     switch (status) {
607     case Unknown:
608       OS << "U";
609       break;
610     case Base:
611       OS << "B";
612       break;
613     case Conflict:
614       OS << "C";
615       break;
616     };
617     OS << " (" << base << " - "
618        << (base ? base->getName() : "nullptr") << "): ";
619   }
620
621 private:
622   Status status;
623   Value *base; // non null only if status == base
624 };
625 }
626
627 #ifndef NDEBUG
628 static raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const BDVState &State) {
629   State.print(OS);
630   return OS;
631 }
632 #endif
633
634 namespace {
635 // Values of type BDVState form a lattice, and this is a helper
636 // class that implementes the meet operation.  The meat of the meet
637 // operation is implemented in MeetBDVStates::pureMeet
638 class MeetBDVStates {
639 public:
640   /// Initializes the currentResult to the TOP state so that if can be met with
641   /// any other state to produce that state.
642   MeetBDVStates() {}
643
644   // Destructively meet the current result with the given BDVState
645   void meetWith(BDVState otherState) {
646     currentResult = meet(otherState, currentResult);
647   }
648
649   BDVState getResult() const { return currentResult; }
650
651 private:
652   BDVState currentResult;
653
654   /// Perform a meet operation on two elements of the BDVState lattice.
655   static BDVState meet(BDVState LHS, BDVState RHS) {
656     assert((pureMeet(LHS, RHS) == pureMeet(RHS, LHS)) &&
657            "math is wrong: meet does not commute!");
658     BDVState Result = pureMeet(LHS, RHS);
659     DEBUG(dbgs() << "meet of " << LHS << " with " << RHS
660                  << " produced " << Result << "\n");
661     return Result;
662   }
663
664   static BDVState pureMeet(const BDVState &stateA, const BDVState &stateB) {
665     switch (stateA.getStatus()) {
666     case BDVState::Unknown:
667       return stateB;
668
669     case BDVState::Base:
670       assert(stateA.getBase() && "can't be null");
671       if (stateB.isUnknown())
672         return stateA;
673
674       if (stateB.isBase()) {
675         if (stateA.getBase() == stateB.getBase()) {
676           assert(stateA == stateB && "equality broken!");
677           return stateA;
678         }
679         return BDVState(BDVState::Conflict);
680       }
681       assert(stateB.isConflict() && "only three states!");
682       return BDVState(BDVState::Conflict);
683
684     case BDVState::Conflict:
685       return stateA;
686     }
687     llvm_unreachable("only three states!");
688   }
689 };
690 }
691
692
693 /// For a given value or instruction, figure out what base ptr it's derived
694 /// from.  For gc objects, this is simply itself.  On success, returns a value
695 /// which is the base pointer.  (This is reliable and can be used for
696 /// relocation.)  On failure, returns nullptr.
697 static Value *findBasePointer(Value *I, DefiningValueMapTy &cache) {
698   Value *def = findBaseOrBDV(I, cache);
699
700   if (isKnownBaseResult(def)) {
701     return def;
702   }
703
704   // Here's the rough algorithm:
705   // - For every SSA value, construct a mapping to either an actual base
706   //   pointer or a PHI which obscures the base pointer.
707   // - Construct a mapping from PHI to unknown TOP state.  Use an
708   //   optimistic algorithm to propagate base pointer information.  Lattice
709   //   looks like:
710   //   UNKNOWN
711   //   b1 b2 b3 b4
712   //   CONFLICT
713   //   When algorithm terminates, all PHIs will either have a single concrete
714   //   base or be in a conflict state.
715   // - For every conflict, insert a dummy PHI node without arguments.  Add
716   //   these to the base[Instruction] = BasePtr mapping.  For every
717   //   non-conflict, add the actual base.
718   //  - For every conflict, add arguments for the base[a] of each input
719   //   arguments.
720   //
721   // Note: A simpler form of this would be to add the conflict form of all
722   // PHIs without running the optimistic algorithm.  This would be
723   // analogous to pessimistic data flow and would likely lead to an
724   // overall worse solution.
725
726 #ifndef NDEBUG
727   auto isExpectedBDVType = [](Value *BDV) {
728     return isa<PHINode>(BDV) || isa<SelectInst>(BDV) ||
729            isa<ExtractElementInst>(BDV) || isa<InsertElementInst>(BDV);
730   };
731 #endif
732
733   // Once populated, will contain a mapping from each potentially non-base BDV
734   // to a lattice value (described above) which corresponds to that BDV.
735   // We use the order of insertion (DFS over the def/use graph) to provide a
736   // stable deterministic ordering for visiting DenseMaps (which are unordered)
737   // below.  This is important for deterministic compilation.
738   MapVector<Value *, BDVState> states;
739
740   // Recursively fill in all base defining values reachable from the initial
741   // one for which we don't already know a definite base value for
742   /* scope */ {
743     SmallVector<Value*, 16> Worklist;
744     Worklist.push_back(def);
745     states.insert(std::make_pair(def, BDVState()));
746     while (!Worklist.empty()) {
747       Value *Current = Worklist.pop_back_val();
748       assert(!isKnownBaseResult(Current) && "why did it get added?");
749
750       auto visitIncomingValue = [&](Value *InVal) {
751         Value *Base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
752         if (isKnownBaseResult(Base))
753           // Known bases won't need new instructions introduced and can be
754           // ignored safely
755           return;
756         assert(isExpectedBDVType(Base) && "the only non-base values "
757                "we see should be base defining values");
758         if (states.insert(std::make_pair(Base, BDVState())).second)
759           Worklist.push_back(Base);
760       };
761       if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(Current)) {
762         for (Value *InVal : Phi->incoming_values())
763           visitIncomingValue(InVal);
764       } else if (SelectInst *Sel = dyn_cast<SelectInst>(Current)) {
765         visitIncomingValue(Sel->getTrueValue());
766         visitIncomingValue(Sel->getFalseValue());
767       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(Current)) {
768         visitIncomingValue(EE->getVectorOperand());
769       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(Current)) {
770         visitIncomingValue(IE->getOperand(0)); // vector operand
771         visitIncomingValue(IE->getOperand(1)); // scalar operand
772       } else {
773         // There is one known class of instructions we know we don't handle.
774         assert(isa<ShuffleVectorInst>(Current));
775         llvm_unreachable("unimplemented instruction case");
776       }
777     }
778   }
779
780 #ifndef NDEBUG
781   DEBUG(dbgs() << "States after initialization:\n");
782   for (auto Pair : states) {
783     DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
784   }
785 #endif
786
787   // Return a phi state for a base defining value.  We'll generate a new
788   // base state for known bases and expect to find a cached state otherwise.
789   auto getStateForBDV = [&](Value *baseValue) {
790     if (isKnownBaseResult(baseValue))
791       return BDVState(baseValue);
792     auto I = states.find(baseValue);
793     assert(I != states.end() && "lookup failed!");
794     return I->second;
795   };
796
797   bool progress = true;
798   while (progress) {
799 #ifndef NDEBUG
800     size_t oldSize = states.size();
801 #endif
802     progress = false;
803     // We're only changing values in this loop, thus safe to keep iterators.
804     // Since this is computing a fixed point, the order of visit does not
805     // effect the result.  TODO: We could use a worklist here and make this run
806     // much faster.
807     for (auto Pair : states) {
808       Value *BDV = Pair.first;
809       assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
810
811       // Given an input value for the current instruction, return a BDVState
812       // instance which represents the BDV of that value.
813       auto getStateForInput = [&](Value *V) mutable {
814         Value *BDV = findBaseOrBDV(V, cache);
815         return getStateForBDV(BDV);
816       };
817
818       MeetBDVStates calculateMeet;
819       if (SelectInst *select = dyn_cast<SelectInst>(BDV)) {
820         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(select->getTrueValue()));
821         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(select->getFalseValue()));
822       } else if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(BDV)) {
823         for (Value *Val : Phi->incoming_values())
824           calculateMeet.meetWith(getStateForInput(Val));
825       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(BDV)) {
826         // The 'meet' for an extractelement is slightly trivial, but it's still
827         // useful in that it drives us to conflict if our input is.
828         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(EE->getVectorOperand()));
829       } else {
830         // Given there's a inherent type mismatch between the operands, will
831         // *always* produce Conflict.
832         auto *IE = cast<InsertElementInst>(BDV);
833         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(IE->getOperand(0)));
834         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(IE->getOperand(1)));
835       }
836
837       BDVState oldState = states[BDV];
838       BDVState newState = calculateMeet.getResult();
839       if (oldState != newState) {
840         progress = true;
841         states[BDV] = newState;
842       }
843     }
844
845     assert(oldSize <= states.size());
846     assert(oldSize == states.size() || progress);
847   }
848
849 #ifndef NDEBUG
850   DEBUG(dbgs() << "States after meet iteration:\n");
851   for (auto Pair : states) {
852     DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
853   }
854 #endif
855   
856   // Insert Phis for all conflicts
857   // TODO: adjust naming patterns to avoid this order of iteration dependency
858   for (auto Pair : states) {
859     Instruction *I = cast<Instruction>(Pair.first);
860     BDVState State = Pair.second;
861     assert(!isKnownBaseResult(I) && "why did it get added?");
862     assert(!State.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
863
864     // extractelement instructions are a bit special in that we may need to
865     // insert an extract even when we know an exact base for the instruction.
866     // The problem is that we need to convert from a vector base to a scalar
867     // base for the particular indice we're interested in.
868     if (State.isBase() && isa<ExtractElementInst>(I) &&
869         isa<VectorType>(State.getBase()->getType())) {
870       auto *EE = cast<ExtractElementInst>(I);
871       // TODO: In many cases, the new instruction is just EE itself.  We should
872       // exploit this, but can't do it here since it would break the invariant
873       // about the BDV not being known to be a base.
874       auto *BaseInst = ExtractElementInst::Create(State.getBase(),
875                                                   EE->getIndexOperand(),
876                                                   "base_ee", EE);
877       BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
878       states[I] = BDVState(BDVState::Base, BaseInst);
879     }
880
881     // Since we're joining a vector and scalar base, they can never be the
882     // same.  As a result, we should always see insert element having reached
883     // the conflict state.
884     if (isa<InsertElementInst>(I)) {
885       assert(State.isConflict());
886     }
887     
888     if (!State.isConflict())
889       continue;
890
891     /// Create and insert a new instruction which will represent the base of
892     /// the given instruction 'I'.
893     auto MakeBaseInstPlaceholder = [](Instruction *I) -> Instruction* {
894       if (isa<PHINode>(I)) {
895         BasicBlock *BB = I->getParent();
896         int NumPreds = std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB));
897         assert(NumPreds > 0 && "how did we reach here");
898         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_phi");
899         return PHINode::Create(I->getType(), NumPreds, Name, I);
900       } else if (SelectInst *Sel = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
901         // The undef will be replaced later
902         UndefValue *Undef = UndefValue::get(Sel->getType());
903         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_select");
904         return SelectInst::Create(Sel->getCondition(), Undef,
905                                   Undef, Name, Sel);
906       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(I)) {
907         UndefValue *Undef = UndefValue::get(EE->getVectorOperand()->getType());
908         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_ee");
909         return ExtractElementInst::Create(Undef, EE->getIndexOperand(), Name,
910                                           EE);
911       } else {
912         auto *IE = cast<InsertElementInst>(I);
913         UndefValue *VecUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(0)->getType());
914         UndefValue *ScalarUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(1)->getType());
915         std::string Name = suffixed_name_or(I, ".base", "base_ie");
916         return InsertElementInst::Create(VecUndef, ScalarUndef,
917                                          IE->getOperand(2), Name, IE);
918       }
919
920     };
921     Instruction *BaseInst = MakeBaseInstPlaceholder(I);
922     // Add metadata marking this as a base value
923     BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
924     states[I] = BDVState(BDVState::Conflict, BaseInst);
925   }
926
927   // Returns a instruction which produces the base pointer for a given
928   // instruction.  The instruction is assumed to be an input to one of the BDVs
929   // seen in the inference algorithm above.  As such, we must either already
930   // know it's base defining value is a base, or have inserted a new
931   // instruction to propagate the base of it's BDV and have entered that newly
932   // introduced instruction into the state table.  In either case, we are
933   // assured to be able to determine an instruction which produces it's base
934   // pointer. 
935   auto getBaseForInput = [&](Value *Input, Instruction *InsertPt) {
936     Value *BDV = findBaseOrBDV(Input, cache);
937     Value *Base = nullptr;
938     if (isKnownBaseResult(BDV)) {
939       Base = BDV;
940     } else {
941       // Either conflict or base.
942       assert(states.count(BDV));
943       Base = states[BDV].getBase();
944     }
945     assert(Base && "can't be null");
946     // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
947     if (Base->getType() != Input->getType() &&
948         InsertPt) {
949       Base = new BitCastInst(Base, Input->getType(), "cast",
950                              InsertPt);
951     }
952     return Base;
953   };
954
955   // Fixup all the inputs of the new PHIs.  Visit order needs to be
956   // deterministic and predictable because we're naming newly created
957   // instructions.
958   for (auto Pair : states) {
959     Instruction *BDV = cast<Instruction>(Pair.first);
960     BDVState state = Pair.second;
961
962     assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
963     assert(!state.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
964     if (!state.isConflict())
965       continue;
966
967     if (PHINode *basephi = dyn_cast<PHINode>(state.getBase())) {
968       PHINode *phi = cast<PHINode>(BDV);
969       unsigned NumPHIValues = phi->getNumIncomingValues();
970       for (unsigned i = 0; i < NumPHIValues; i++) {
971         Value *InVal = phi->getIncomingValue(i);
972         BasicBlock *InBB = phi->getIncomingBlock(i);
973
974         // If we've already seen InBB, add the same incoming value
975         // we added for it earlier.  The IR verifier requires phi
976         // nodes with multiple entries from the same basic block
977         // to have the same incoming value for each of those
978         // entries.  If we don't do this check here and basephi
979         // has a different type than base, we'll end up adding two
980         // bitcasts (and hence two distinct values) as incoming
981         // values for the same basic block.
982
983         int blockIndex = basephi->getBasicBlockIndex(InBB);
984         if (blockIndex != -1) {
985           Value *oldBase = basephi->getIncomingValue(blockIndex);
986           basephi->addIncoming(oldBase, InBB);
987           
988 #ifndef NDEBUG
989           Value *Base = getBaseForInput(InVal, nullptr);
990           // In essence this assert states: the only way two
991           // values incoming from the same basic block may be
992           // different is by being different bitcasts of the same
993           // value.  A cleanup that remains TODO is changing
994           // findBaseOrBDV to return an llvm::Value of the correct
995           // type (and still remain pure).  This will remove the
996           // need to add bitcasts.
997           assert(Base->stripPointerCasts() == oldBase->stripPointerCasts() &&
998                  "sanity -- findBaseOrBDV should be pure!");
999 #endif
1000           continue;
1001         }
1002
1003         // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1004         // need to insert a bitcast in the incoming block.
1005         // TODO: Need to split critical edges if insertion is needed
1006         Value *Base = getBaseForInput(InVal, InBB->getTerminator());
1007         basephi->addIncoming(Base, InBB);
1008       }
1009       assert(basephi->getNumIncomingValues() == NumPHIValues);
1010     } else if (SelectInst *BaseSel = dyn_cast<SelectInst>(state.getBase())) {
1011       SelectInst *Sel = cast<SelectInst>(BDV);
1012       // Operand 1 & 2 are true, false path respectively. TODO: refactor to
1013       // something more safe and less hacky.
1014       for (int i = 1; i <= 2; i++) {
1015         Value *InVal = Sel->getOperand(i);
1016         // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1017         // need to insert a bitcast.
1018         Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseSel);
1019         BaseSel->setOperand(i, Base);
1020       }
1021     } else if (auto *BaseEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(state.getBase())) {
1022       Value *InVal = cast<ExtractElementInst>(BDV)->getVectorOperand();
1023       // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1024       // need to insert a bitcast.
1025       Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseEE);
1026       BaseEE->setOperand(0, Base);
1027     } else {
1028       auto *BaseIE = cast<InsertElementInst>(state.getBase());
1029       auto *BdvIE = cast<InsertElementInst>(BDV);
1030       auto UpdateOperand = [&](int OperandIdx) {
1031         Value *InVal = BdvIE->getOperand(OperandIdx);
1032         Value *Base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
1033         if (!isKnownBaseResult(Base)) {
1034           // Either conflict or base.
1035           assert(states.count(Base));
1036           Base = states[Base].getBase();
1037           assert(Base != nullptr && "unknown BDVState!");
1038         }
1039         assert(Base && "can't be null");
1040         BaseIE->setOperand(OperandIdx, Base);
1041       };
1042       UpdateOperand(0); // vector operand
1043       UpdateOperand(1); // scalar operand
1044     }
1045
1046   }
1047
1048   // Now that we're done with the algorithm, see if we can optimize the 
1049   // results slightly by reducing the number of new instructions needed. 
1050   // Arguably, this should be integrated into the algorithm above, but 
1051   // doing as a post process step is easier to reason about for the moment.
1052   DenseMap<Value *, Value *> ReverseMap;
1053   SmallPtrSet<Instruction *, 16> NewInsts;
1054   SmallSetVector<AssertingVH<Instruction>, 16> Worklist;
1055   // Note: We need to visit the states in a deterministic order.  We uses the
1056   // Keys we sorted above for this purpose.  Note that we are papering over a
1057   // bigger problem with the algorithm above - it's visit order is not
1058   // deterministic.  A larger change is needed to fix this.
1059   for (auto Pair : states) {
1060     auto *BDV = Pair.first;
1061     auto State = Pair.second;
1062     Value *Base = State.getBase();
1063     assert(BDV && Base);
1064     assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
1065     assert(isKnownBaseResult(Base) &&
1066            "must be something we 'know' is a base pointer");
1067     if (!State.isConflict())
1068       continue;
1069
1070     ReverseMap[Base] = BDV;
1071     if (auto *BaseI = dyn_cast<Instruction>(Base)) {
1072       NewInsts.insert(BaseI);
1073       Worklist.insert(BaseI);
1074     }
1075   }
1076   auto ReplaceBaseInstWith = [&](Value *BDV, Instruction *BaseI,
1077                                  Value *Replacement) {
1078     // Add users which are new instructions (excluding self references)
1079     for (User *U : BaseI->users())
1080       if (auto *UI = dyn_cast<Instruction>(U))
1081         if (NewInsts.count(UI) && UI != BaseI)
1082           Worklist.insert(UI);
1083     // Then do the actual replacement
1084     NewInsts.erase(BaseI);
1085     ReverseMap.erase(BaseI);
1086     BaseI->replaceAllUsesWith(Replacement);
1087     BaseI->eraseFromParent();
1088     assert(states.count(BDV));
1089     assert(states[BDV].isConflict() && states[BDV].getBase() == BaseI);
1090     states[BDV] = BDVState(BDVState::Conflict, Replacement);
1091   };
1092   const DataLayout &DL = cast<Instruction>(def)->getModule()->getDataLayout();
1093   while (!Worklist.empty()) {
1094     Instruction *BaseI = Worklist.pop_back_val();
1095     assert(NewInsts.count(BaseI));
1096     Value *Bdv = ReverseMap[BaseI];
1097     if (auto *BdvI = dyn_cast<Instruction>(Bdv))
1098       if (BaseI->isIdenticalTo(BdvI)) {
1099         DEBUG(dbgs() << "Identical Base: " << *BaseI << "\n");
1100         ReplaceBaseInstWith(Bdv, BaseI, Bdv);
1101         continue;
1102       }
1103     if (Value *V = SimplifyInstruction(BaseI, DL)) {
1104       DEBUG(dbgs() << "Base " << *BaseI << " simplified to " << *V << "\n");
1105       ReplaceBaseInstWith(Bdv, BaseI, V);
1106       continue;
1107     }
1108   }
1109
1110   // Cache all of our results so we can cheaply reuse them
1111   // NOTE: This is actually two caches: one of the base defining value
1112   // relation and one of the base pointer relation!  FIXME
1113   for (auto Pair : states) {
1114     auto *BDV = Pair.first;
1115     Value *base = Pair.second.getBase();
1116     assert(BDV && base);
1117
1118     std::string fromstr = cache.count(BDV) ? cache[BDV]->getName() : "none";
1119     DEBUG(dbgs() << "Updating base value cache"
1120           << " for: " << BDV->getName()
1121           << " from: " << fromstr
1122           << " to: " << base->getName() << "\n");
1123
1124     if (cache.count(BDV)) {
1125       // Once we transition from the BDV relation being store in the cache to
1126       // the base relation being stored, it must be stable
1127       assert((!isKnownBaseResult(cache[BDV]) || cache[BDV] == base) &&
1128              "base relation should be stable");
1129     }
1130     cache[BDV] = base;
1131   }
1132   assert(cache.find(def) != cache.end());
1133   return cache[def];
1134 }
1135
1136 // For a set of live pointers (base and/or derived), identify the base
1137 // pointer of the object which they are derived from.  This routine will
1138 // mutate the IR graph as needed to make the 'base' pointer live at the
1139 // definition site of 'derived'.  This ensures that any use of 'derived' can
1140 // also use 'base'.  This may involve the insertion of a number of
1141 // additional PHI nodes.
1142 //
1143 // preconditions: live is a set of pointer type Values
1144 //
1145 // side effects: may insert PHI nodes into the existing CFG, will preserve
1146 // CFG, will not remove or mutate any existing nodes
1147 //
1148 // post condition: PointerToBase contains one (derived, base) pair for every
1149 // pointer in live.  Note that derived can be equal to base if the original
1150 // pointer was a base pointer.
1151 static void
1152 findBasePointers(const StatepointLiveSetTy &live,
1153                  DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> &PointerToBase,
1154                  DominatorTree *DT, DefiningValueMapTy &DVCache) {
1155   // For the naming of values inserted to be deterministic - which makes for
1156   // much cleaner and more stable tests - we need to assign an order to the
1157   // live values.  DenseSets do not provide a deterministic order across runs.
1158   SmallVector<Value *, 64> Temp;
1159   Temp.insert(Temp.end(), live.begin(), live.end());
1160   std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
1161   for (Value *ptr : Temp) {
1162     Value *base = findBasePointer(ptr, DVCache);
1163     assert(base && "failed to find base pointer");
1164     PointerToBase[ptr] = base;
1165     assert((!isa<Instruction>(base) || !isa<Instruction>(ptr) ||
1166             DT->dominates(cast<Instruction>(base)->getParent(),
1167                           cast<Instruction>(ptr)->getParent())) &&
1168            "The base we found better dominate the derived pointer");
1169
1170     // If you see this trip and like to live really dangerously, the code should
1171     // be correct, just with idioms the verifier can't handle.  You can try
1172     // disabling the verifier at your own substantial risk.
1173     assert(!isa<ConstantPointerNull>(base) &&
1174            "the relocation code needs adjustment to handle the relocation of "
1175            "a null pointer constant without causing false positives in the "
1176            "safepoint ir verifier.");
1177   }
1178 }
1179
1180 /// Find the required based pointers (and adjust the live set) for the given
1181 /// parse point.
1182 static void findBasePointers(DominatorTree &DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
1183                              const CallSite &CS,
1184                              PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1185   DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> PointerToBase;
1186   findBasePointers(result.liveset, PointerToBase, &DT, DVCache);
1187
1188   if (PrintBasePointers) {
1189     // Note: Need to print these in a stable order since this is checked in
1190     // some tests.
1191     errs() << "Base Pairs (w/o Relocation):\n";
1192     SmallVector<Value *, 64> Temp;
1193     Temp.reserve(PointerToBase.size());
1194     for (auto Pair : PointerToBase) {
1195       Temp.push_back(Pair.first);
1196     }
1197     std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
1198     for (Value *Ptr : Temp) {
1199       Value *Base = PointerToBase[Ptr];
1200       errs() << " derived %" << Ptr->getName() << " base %" << Base->getName()
1201              << "\n";
1202     }
1203   }
1204
1205   result.PointerToBase = PointerToBase;
1206 }
1207
1208 /// Given an updated version of the dataflow liveness results, update the
1209 /// liveset and base pointer maps for the call site CS.
1210 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
1211                                   const CallSite &CS,
1212                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &result);
1213
1214 static void recomputeLiveInValues(
1215     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1216     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1217   // TODO-PERF: reuse the original liveness, then simply run the dataflow
1218   // again.  The old values are still live and will help it stabilize quickly.
1219   GCPtrLivenessData RevisedLivenessData;
1220   computeLiveInValues(DT, F, RevisedLivenessData);
1221   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1222     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1223     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1224     recomputeLiveInValues(RevisedLivenessData, CS, info);
1225   }
1226 }
1227
1228 // When inserting gc.relocate calls, we need to ensure there are no uses
1229 // of the original value between the gc.statepoint and the gc.relocate call.
1230 // One case which can arise is a phi node starting one of the successor blocks.
1231 // We also need to be able to insert the gc.relocates only on the path which
1232 // goes through the statepoint.  We might need to split an edge to make this
1233 // possible.
1234 static BasicBlock *
1235 normalizeForInvokeSafepoint(BasicBlock *BB, BasicBlock *InvokeParent,
1236                             DominatorTree &DT) {
1237   BasicBlock *Ret = BB;
1238   if (!BB->getUniquePredecessor()) {
1239     Ret = SplitBlockPredecessors(BB, InvokeParent, "", &DT);
1240   }
1241
1242   // Now that 'ret' has unique predecessor we can safely remove all phi nodes
1243   // from it
1244   FoldSingleEntryPHINodes(Ret);
1245   assert(!isa<PHINode>(Ret->begin()));
1246
1247   // At this point, we can safely insert a gc.relocate as the first instruction
1248   // in Ret if needed.
1249   return Ret;
1250 }
1251
1252 static int find_index(ArrayRef<Value *> livevec, Value *val) {
1253   auto itr = std::find(livevec.begin(), livevec.end(), val);
1254   assert(livevec.end() != itr);
1255   size_t index = std::distance(livevec.begin(), itr);
1256   assert(index < livevec.size());
1257   return index;
1258 }
1259
1260 // Create new attribute set containing only attributes which can be transferred
1261 // from original call to the safepoint.
1262 static AttributeSet legalizeCallAttributes(AttributeSet AS) {
1263   AttributeSet ret;
1264
1265   for (unsigned Slot = 0; Slot < AS.getNumSlots(); Slot++) {
1266     unsigned index = AS.getSlotIndex(Slot);
1267
1268     if (index == AttributeSet::ReturnIndex ||
1269         index == AttributeSet::FunctionIndex) {
1270
1271       for (auto it = AS.begin(Slot), it_end = AS.end(Slot); it != it_end;
1272            ++it) {
1273         Attribute attr = *it;
1274
1275         // Do not allow certain attributes - just skip them
1276         // Safepoint can not be read only or read none.
1277         if (attr.hasAttribute(Attribute::ReadNone) ||
1278             attr.hasAttribute(Attribute::ReadOnly))
1279           continue;
1280
1281         ret = ret.addAttributes(
1282             AS.getContext(), index,
1283             AttributeSet::get(AS.getContext(), index, AttrBuilder(attr)));
1284       }
1285     }
1286
1287     // Just skip parameter attributes for now
1288   }
1289
1290   return ret;
1291 }
1292
1293 /// Helper function to place all gc relocates necessary for the given
1294 /// statepoint.
1295 /// Inputs:
1296 ///   liveVariables - list of variables to be relocated.
1297 ///   liveStart - index of the first live variable.
1298 ///   basePtrs - base pointers.
1299 ///   statepointToken - statepoint instruction to which relocates should be
1300 ///   bound.
1301 ///   Builder - Llvm IR builder to be used to construct new calls.
1302 static void CreateGCRelocates(ArrayRef<llvm::Value *> LiveVariables,
1303                               const int LiveStart,
1304                               ArrayRef<llvm::Value *> BasePtrs,
1305                               Instruction *StatepointToken,
1306                               IRBuilder<> Builder) {
1307   if (LiveVariables.empty())
1308     return;
1309   
1310   // All gc_relocate are set to i8 addrspace(1)* type. We originally generated
1311   // unique declarations for each pointer type, but this proved problematic
1312   // because the intrinsic mangling code is incomplete and fragile.  Since
1313   // we're moving towards a single unified pointer type anyways, we can just
1314   // cast everything to an i8* of the right address space.  A bitcast is added
1315   // later to convert gc_relocate to the actual value's type. 
1316   Module *M = StatepointToken->getModule();
1317   auto AS = cast<PointerType>(LiveVariables[0]->getType())->getAddressSpace();
1318   Type *Types[] = {Type::getInt8PtrTy(M->getContext(), AS)};
1319   Value *GCRelocateDecl =
1320     Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::experimental_gc_relocate, Types);
1321
1322   for (unsigned i = 0; i < LiveVariables.size(); i++) {
1323     // Generate the gc.relocate call and save the result
1324     Value *BaseIdx =
1325       Builder.getInt32(LiveStart + find_index(LiveVariables, BasePtrs[i]));
1326     Value *LiveIdx =
1327       Builder.getInt32(LiveStart + find_index(LiveVariables, LiveVariables[i]));
1328
1329     // only specify a debug name if we can give a useful one
1330     CallInst *Reloc = Builder.CreateCall(
1331         GCRelocateDecl, {StatepointToken, BaseIdx, LiveIdx},
1332         suffixed_name_or(LiveVariables[i], ".relocated", ""));
1333     // Trick CodeGen into thinking there are lots of free registers at this
1334     // fake call.
1335     Reloc->setCallingConv(CallingConv::Cold);
1336   }
1337 }
1338
1339 static void
1340 makeStatepointExplicitImpl(const CallSite &CS, /* to replace */
1341                            const SmallVectorImpl<llvm::Value *> &basePtrs,
1342                            const SmallVectorImpl<llvm::Value *> &liveVariables,
1343                            Pass *P,
1344                            PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1345   assert(basePtrs.size() == liveVariables.size());
1346   assert(isStatepoint(CS) &&
1347          "This method expects to be rewriting a statepoint");
1348
1349   BasicBlock *BB = CS.getInstruction()->getParent();
1350   assert(BB);
1351   Function *F = BB->getParent();
1352   assert(F && "must be set");
1353   Module *M = F->getParent();
1354   (void)M;
1355   assert(M && "must be set");
1356
1357   // We're not changing the function signature of the statepoint since the gc
1358   // arguments go into the var args section.
1359   Function *gc_statepoint_decl = CS.getCalledFunction();
1360
1361   // Then go ahead and use the builder do actually do the inserts.  We insert
1362   // immediately before the previous instruction under the assumption that all
1363   // arguments will be available here.  We can't insert afterwards since we may
1364   // be replacing a terminator.
1365   Instruction *insertBefore = CS.getInstruction();
1366   IRBuilder<> Builder(insertBefore);
1367   // Copy all of the arguments from the original statepoint - this includes the
1368   // target, call args, and deopt args
1369   SmallVector<llvm::Value *, 64> args;
1370   args.insert(args.end(), CS.arg_begin(), CS.arg_end());
1371   // TODO: Clear the 'needs rewrite' flag
1372
1373   // add all the pointers to be relocated (gc arguments)
1374   // Capture the start of the live variable list for use in the gc_relocates
1375   const int live_start = args.size();
1376   args.insert(args.end(), liveVariables.begin(), liveVariables.end());
1377
1378   // Create the statepoint given all the arguments
1379   Instruction *token = nullptr;
1380   AttributeSet return_attributes;
1381   if (CS.isCall()) {
1382     CallInst *toReplace = cast<CallInst>(CS.getInstruction());
1383     CallInst *call =
1384         Builder.CreateCall(gc_statepoint_decl, args, "safepoint_token");
1385     call->setTailCall(toReplace->isTailCall());
1386     call->setCallingConv(toReplace->getCallingConv());
1387
1388     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1389     // function attributes.
1390     AttributeSet new_attrs = legalizeCallAttributes(toReplace->getAttributes());
1391     // In case if we can handle this set of attributes - set up function attrs
1392     // directly on statepoint and return attrs later for gc_result intrinsic.
1393     call->setAttributes(new_attrs.getFnAttributes());
1394     return_attributes = new_attrs.getRetAttributes();
1395
1396     token = call;
1397
1398     // Put the following gc_result and gc_relocate calls immediately after the
1399     // the old call (which we're about to delete)
1400     BasicBlock::iterator next(toReplace);
1401     assert(BB->end() != next && "not a terminator, must have next");
1402     next++;
1403     Instruction *IP = &*(next);
1404     Builder.SetInsertPoint(IP);
1405     Builder.SetCurrentDebugLocation(IP->getDebugLoc());
1406
1407   } else {
1408     InvokeInst *toReplace = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1409
1410     // Insert the new invoke into the old block.  We'll remove the old one in a
1411     // moment at which point this will become the new terminator for the
1412     // original block.
1413     InvokeInst *invoke = InvokeInst::Create(
1414         gc_statepoint_decl, toReplace->getNormalDest(),
1415         toReplace->getUnwindDest(), args, "statepoint_token", toReplace->getParent());
1416     invoke->setCallingConv(toReplace->getCallingConv());
1417
1418     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1419     // function attributes.
1420     AttributeSet new_attrs = legalizeCallAttributes(toReplace->getAttributes());
1421     // In case if we can handle this set of attributes - set up function attrs
1422     // directly on statepoint and return attrs later for gc_result intrinsic.
1423     invoke->setAttributes(new_attrs.getFnAttributes());
1424     return_attributes = new_attrs.getRetAttributes();
1425
1426     token = invoke;
1427
1428     // Generate gc relocates in exceptional path
1429     BasicBlock *unwindBlock = toReplace->getUnwindDest();
1430     assert(!isa<PHINode>(unwindBlock->begin()) &&
1431            unwindBlock->getUniquePredecessor() &&
1432            "can't safely insert in this block!");
1433
1434     Instruction *IP = &*(unwindBlock->getFirstInsertionPt());
1435     Builder.SetInsertPoint(IP);
1436     Builder.SetCurrentDebugLocation(toReplace->getDebugLoc());
1437
1438     // Extract second element from landingpad return value. We will attach
1439     // exceptional gc relocates to it.
1440     const unsigned idx = 1;
1441     Instruction *exceptional_token =
1442         cast<Instruction>(Builder.CreateExtractValue(
1443             unwindBlock->getLandingPadInst(), idx, "relocate_token"));
1444     result.UnwindToken = exceptional_token;
1445
1446     CreateGCRelocates(liveVariables, live_start, basePtrs,
1447                       exceptional_token, Builder);
1448
1449     // Generate gc relocates and returns for normal block
1450     BasicBlock *normalDest = toReplace->getNormalDest();
1451     assert(!isa<PHINode>(normalDest->begin()) &&
1452            normalDest->getUniquePredecessor() &&
1453            "can't safely insert in this block!");
1454
1455     IP = &*(normalDest->getFirstInsertionPt());
1456     Builder.SetInsertPoint(IP);
1457
1458     // gc relocates will be generated later as if it were regular call
1459     // statepoint
1460   }
1461   assert(token);
1462
1463   // Take the name of the original value call if it had one.
1464   token->takeName(CS.getInstruction());
1465
1466 // The GCResult is already inserted, we just need to find it
1467 #ifndef NDEBUG
1468   Instruction *toReplace = CS.getInstruction();
1469   assert((toReplace->hasNUses(0) || toReplace->hasNUses(1)) &&
1470          "only valid use before rewrite is gc.result");
1471   assert(!toReplace->hasOneUse() ||
1472          isGCResult(cast<Instruction>(*toReplace->user_begin())));
1473 #endif
1474
1475   // Update the gc.result of the original statepoint (if any) to use the newly
1476   // inserted statepoint.  This is safe to do here since the token can't be
1477   // considered a live reference.
1478   CS.getInstruction()->replaceAllUsesWith(token);
1479
1480   result.StatepointToken = token;
1481
1482   // Second, create a gc.relocate for every live variable
1483   CreateGCRelocates(liveVariables, live_start, basePtrs, token, Builder);
1484 }
1485
1486 namespace {
1487 struct name_ordering {
1488   Value *base;
1489   Value *derived;
1490   bool operator()(name_ordering const &a, name_ordering const &b) {
1491     return -1 == a.derived->getName().compare(b.derived->getName());
1492   }
1493 };
1494 }
1495 static void stablize_order(SmallVectorImpl<Value *> &basevec,
1496                            SmallVectorImpl<Value *> &livevec) {
1497   assert(basevec.size() == livevec.size());
1498
1499   SmallVector<name_ordering, 64> temp;
1500   for (size_t i = 0; i < basevec.size(); i++) {
1501     name_ordering v;
1502     v.base = basevec[i];
1503     v.derived = livevec[i];
1504     temp.push_back(v);
1505   }
1506   std::sort(temp.begin(), temp.end(), name_ordering());
1507   for (size_t i = 0; i < basevec.size(); i++) {
1508     basevec[i] = temp[i].base;
1509     livevec[i] = temp[i].derived;
1510   }
1511 }
1512
1513 // Replace an existing gc.statepoint with a new one and a set of gc.relocates
1514 // which make the relocations happening at this safepoint explicit.
1515 //
1516 // WARNING: Does not do any fixup to adjust users of the original live
1517 // values.  That's the callers responsibility.
1518 static void
1519 makeStatepointExplicit(DominatorTree &DT, const CallSite &CS, Pass *P,
1520                        PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1521   auto liveset = result.liveset;
1522   auto PointerToBase = result.PointerToBase;
1523
1524   // Convert to vector for efficient cross referencing.
1525   SmallVector<Value *, 64> basevec, livevec;
1526   livevec.reserve(liveset.size());
1527   basevec.reserve(liveset.size());
1528   for (Value *L : liveset) {
1529     livevec.push_back(L);
1530     assert(PointerToBase.count(L));
1531     Value *base = PointerToBase[L];
1532     basevec.push_back(base);
1533   }
1534   assert(livevec.size() == basevec.size());
1535
1536   // To make the output IR slightly more stable (for use in diffs), ensure a
1537   // fixed order of the values in the safepoint (by sorting the value name).
1538   // The order is otherwise meaningless.
1539   stablize_order(basevec, livevec);
1540
1541   // Do the actual rewriting and delete the old statepoint
1542   makeStatepointExplicitImpl(CS, basevec, livevec, P, result);
1543   CS.getInstruction()->eraseFromParent();
1544 }
1545
1546 // Helper function for the relocationViaAlloca.
1547 // It receives iterator to the statepoint gc relocates and emits store to the
1548 // assigned
1549 // location (via allocaMap) for the each one of them.
1550 // Add visited values into the visitedLiveValues set we will later use them
1551 // for sanity check.
1552 static void
1553 insertRelocationStores(iterator_range<Value::user_iterator> GCRelocs,
1554                        DenseMap<Value *, Value *> &AllocaMap,
1555                        DenseSet<Value *> &VisitedLiveValues) {
1556
1557   for (User *U : GCRelocs) {
1558     if (!isa<IntrinsicInst>(U))
1559       continue;
1560
1561     IntrinsicInst *RelocatedValue = cast<IntrinsicInst>(U);
1562
1563     // We only care about relocates
1564     if (RelocatedValue->getIntrinsicID() !=
1565         Intrinsic::experimental_gc_relocate) {
1566       continue;
1567     }
1568
1569     GCRelocateOperands RelocateOperands(RelocatedValue);
1570     Value *OriginalValue =
1571         const_cast<Value *>(RelocateOperands.getDerivedPtr());
1572     assert(AllocaMap.count(OriginalValue));
1573     Value *Alloca = AllocaMap[OriginalValue];
1574
1575     // Emit store into the related alloca
1576     // All gc_relocate are i8 addrspace(1)* typed, and it must be bitcasted to
1577     // the correct type according to alloca.
1578     assert(RelocatedValue->getNextNode() && "Should always have one since it's not a terminator");
1579     IRBuilder<> Builder(RelocatedValue->getNextNode());
1580     Value *CastedRelocatedValue =
1581       Builder.CreateBitCast(RelocatedValue,
1582                             cast<AllocaInst>(Alloca)->getAllocatedType(),
1583                             suffixed_name_or(RelocatedValue, ".casted", ""));
1584
1585     StoreInst *Store = new StoreInst(CastedRelocatedValue, Alloca);
1586     Store->insertAfter(cast<Instruction>(CastedRelocatedValue));
1587
1588 #ifndef NDEBUG
1589     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1590 #endif
1591   }
1592 }
1593
1594 // Helper function for the "relocationViaAlloca". Similar to the
1595 // "insertRelocationStores" but works for rematerialized values.
1596 static void
1597 insertRematerializationStores(
1598   RematerializedValueMapTy RematerializedValues,
1599   DenseMap<Value *, Value *> &AllocaMap,
1600   DenseSet<Value *> &VisitedLiveValues) {
1601
1602   for (auto RematerializedValuePair: RematerializedValues) {
1603     Instruction *RematerializedValue = RematerializedValuePair.first;
1604     Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1605
1606     assert(AllocaMap.count(OriginalValue) &&
1607            "Can not find alloca for rematerialized value");
1608     Value *Alloca = AllocaMap[OriginalValue];
1609
1610     StoreInst *Store = new StoreInst(RematerializedValue, Alloca);
1611     Store->insertAfter(RematerializedValue);
1612
1613 #ifndef NDEBUG
1614     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1615 #endif
1616   }
1617 }
1618
1619 /// do all the relocation update via allocas and mem2reg
1620 static void relocationViaAlloca(
1621     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<Value *> Live,
1622     ArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> Records) {
1623 #ifndef NDEBUG
1624   // record initial number of (static) allocas; we'll check we have the same
1625   // number when we get done.
1626   int InitialAllocaNum = 0;
1627   for (auto I = F.getEntryBlock().begin(), E = F.getEntryBlock().end(); I != E;
1628        I++)
1629     if (isa<AllocaInst>(*I))
1630       InitialAllocaNum++;
1631 #endif
1632
1633   // TODO-PERF: change data structures, reserve
1634   DenseMap<Value *, Value *> AllocaMap;
1635   SmallVector<AllocaInst *, 200> PromotableAllocas;
1636   // Used later to chack that we have enough allocas to store all values
1637   std::size_t NumRematerializedValues = 0;
1638   PromotableAllocas.reserve(Live.size());
1639
1640   // Emit alloca for "LiveValue" and record it in "allocaMap" and
1641   // "PromotableAllocas"
1642   auto emitAllocaFor = [&](Value *LiveValue) {
1643     AllocaInst *Alloca = new AllocaInst(LiveValue->getType(), "",
1644                                         F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1645     AllocaMap[LiveValue] = Alloca;
1646     PromotableAllocas.push_back(Alloca);
1647   };
1648
1649   // emit alloca for each live gc pointer
1650   for (unsigned i = 0; i < Live.size(); i++) {
1651     emitAllocaFor(Live[i]);
1652   }
1653
1654   // emit allocas for rematerialized values
1655   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
1656     const struct PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
1657
1658     for (auto RematerializedValuePair : Info.RematerializedValues) {
1659       Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1660       if (AllocaMap.count(OriginalValue) != 0)
1661         continue;
1662
1663       emitAllocaFor(OriginalValue);
1664       ++NumRematerializedValues;
1665     }
1666   }
1667
1668   // The next two loops are part of the same conceptual operation.  We need to
1669   // insert a store to the alloca after the original def and at each
1670   // redefinition.  We need to insert a load before each use.  These are split
1671   // into distinct loops for performance reasons.
1672
1673   // update gc pointer after each statepoint
1674   // either store a relocated value or null (if no relocated value found for
1675   // this gc pointer and it is not a gc_result)
1676   // this must happen before we update the statepoint with load of alloca
1677   // otherwise we lose the link between statepoint and old def
1678   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
1679     const struct PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
1680     Value *Statepoint = Info.StatepointToken;
1681
1682     // This will be used for consistency check
1683     DenseSet<Value *> VisitedLiveValues;
1684
1685     // Insert stores for normal statepoint gc relocates
1686     insertRelocationStores(Statepoint->users(), AllocaMap, VisitedLiveValues);
1687
1688     // In case if it was invoke statepoint
1689     // we will insert stores for exceptional path gc relocates.
1690     if (isa<InvokeInst>(Statepoint)) {
1691       insertRelocationStores(Info.UnwindToken->users(), AllocaMap,
1692                              VisitedLiveValues);
1693     }
1694
1695     // Do similar thing with rematerialized values
1696     insertRematerializationStores(Info.RematerializedValues, AllocaMap,
1697                                   VisitedLiveValues);
1698
1699     if (ClobberNonLive) {
1700       // As a debugging aid, pretend that an unrelocated pointer becomes null at
1701       // the gc.statepoint.  This will turn some subtle GC problems into
1702       // slightly easier to debug SEGVs.  Note that on large IR files with
1703       // lots of gc.statepoints this is extremely costly both memory and time
1704       // wise.
1705       SmallVector<AllocaInst *, 64> ToClobber;
1706       for (auto Pair : AllocaMap) {
1707         Value *Def = Pair.first;
1708         AllocaInst *Alloca = cast<AllocaInst>(Pair.second);
1709
1710         // This value was relocated
1711         if (VisitedLiveValues.count(Def)) {
1712           continue;
1713         }
1714         ToClobber.push_back(Alloca);
1715       }
1716
1717       auto InsertClobbersAt = [&](Instruction *IP) {
1718         for (auto *AI : ToClobber) {
1719           auto AIType = cast<PointerType>(AI->getType());
1720           auto PT = cast<PointerType>(AIType->getElementType());
1721           Constant *CPN = ConstantPointerNull::get(PT);
1722           StoreInst *Store = new StoreInst(CPN, AI);
1723           Store->insertBefore(IP);
1724         }
1725       };
1726
1727       // Insert the clobbering stores.  These may get intermixed with the
1728       // gc.results and gc.relocates, but that's fine.
1729       if (auto II = dyn_cast<InvokeInst>(Statepoint)) {
1730         InsertClobbersAt(II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1731         InsertClobbersAt(II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1732       } else {
1733         BasicBlock::iterator Next(cast<CallInst>(Statepoint));
1734         Next++;
1735         InsertClobbersAt(Next);
1736       }
1737     }
1738   }
1739   // update use with load allocas and add store for gc_relocated
1740   for (auto Pair : AllocaMap) {
1741     Value *Def = Pair.first;
1742     Value *Alloca = Pair.second;
1743
1744     // we pre-record the uses of allocas so that we dont have to worry about
1745     // later update
1746     // that change the user information.
1747     SmallVector<Instruction *, 20> Uses;
1748     // PERF: trade a linear scan for repeated reallocation
1749     Uses.reserve(std::distance(Def->user_begin(), Def->user_end()));
1750     for (User *U : Def->users()) {
1751       if (!isa<ConstantExpr>(U)) {
1752         // If the def has a ConstantExpr use, then the def is either a
1753         // ConstantExpr use itself or null.  In either case
1754         // (recursively in the first, directly in the second), the oop
1755         // it is ultimately dependent on is null and this particular
1756         // use does not need to be fixed up.
1757         Uses.push_back(cast<Instruction>(U));
1758       }
1759     }
1760
1761     std::sort(Uses.begin(), Uses.end());
1762     auto Last = std::unique(Uses.begin(), Uses.end());
1763     Uses.erase(Last, Uses.end());
1764
1765     for (Instruction *Use : Uses) {
1766       if (isa<PHINode>(Use)) {
1767         PHINode *Phi = cast<PHINode>(Use);
1768         for (unsigned i = 0; i < Phi->getNumIncomingValues(); i++) {
1769           if (Def == Phi->getIncomingValue(i)) {
1770             LoadInst *Load = new LoadInst(
1771                 Alloca, "", Phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1772             Phi->setIncomingValue(i, Load);
1773           }
1774         }
1775       } else {
1776         LoadInst *Load = new LoadInst(Alloca, "", Use);
1777         Use->replaceUsesOfWith(Def, Load);
1778       }
1779     }
1780
1781     // emit store for the initial gc value
1782     // store must be inserted after load, otherwise store will be in alloca's
1783     // use list and an extra load will be inserted before it
1784     StoreInst *Store = new StoreInst(Def, Alloca);
1785     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Def)) {
1786       if (InvokeInst *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst)) {
1787         // InvokeInst is a TerminatorInst so the store need to be inserted
1788         // into its normal destination block.
1789         BasicBlock *NormalDest = Invoke->getNormalDest();
1790         Store->insertBefore(NormalDest->getFirstNonPHI());
1791       } else {
1792         assert(!Inst->isTerminator() &&
1793                "The only TerminatorInst that can produce a value is "
1794                "InvokeInst which is handled above.");
1795         Store->insertAfter(Inst);
1796       }
1797     } else {
1798       assert(isa<Argument>(Def));
1799       Store->insertAfter(cast<Instruction>(Alloca));
1800     }
1801   }
1802
1803   assert(PromotableAllocas.size() == Live.size() + NumRematerializedValues &&
1804          "we must have the same allocas with lives");
1805   if (!PromotableAllocas.empty()) {
1806     // apply mem2reg to promote alloca to SSA
1807     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, DT);
1808   }
1809
1810 #ifndef NDEBUG
1811   for (auto I = F.getEntryBlock().begin(), E = F.getEntryBlock().end(); I != E;
1812        I++)
1813     if (isa<AllocaInst>(*I))
1814       InitialAllocaNum--;
1815   assert(InitialAllocaNum == 0 && "We must not introduce any extra allocas");
1816 #endif
1817 }
1818
1819 /// Implement a unique function which doesn't require we sort the input
1820 /// vector.  Doing so has the effect of changing the output of a couple of
1821 /// tests in ways which make them less useful in testing fused safepoints.
1822 template <typename T> static void unique_unsorted(SmallVectorImpl<T> &Vec) {
1823   SmallSet<T, 8> Seen;
1824   Vec.erase(std::remove_if(Vec.begin(), Vec.end(), [&](const T &V) {
1825               return !Seen.insert(V).second;
1826             }), Vec.end());
1827 }
1828
1829 /// Insert holders so that each Value is obviously live through the entire
1830 /// lifetime of the call.
1831 static void insertUseHolderAfter(CallSite &CS, const ArrayRef<Value *> Values,
1832                                  SmallVectorImpl<CallInst *> &Holders) {
1833   if (Values.empty())
1834     // No values to hold live, might as well not insert the empty holder
1835     return;
1836
1837   Module *M = CS.getInstruction()->getParent()->getParent()->getParent();
1838   // Use a dummy vararg function to actually hold the values live
1839   Function *Func = cast<Function>(M->getOrInsertFunction(
1840       "__tmp_use", FunctionType::get(Type::getVoidTy(M->getContext()), true)));
1841   if (CS.isCall()) {
1842     // For call safepoints insert dummy calls right after safepoint
1843     BasicBlock::iterator Next(CS.getInstruction());
1844     Next++;
1845     Holders.push_back(CallInst::Create(Func, Values, "", Next));
1846     return;
1847   }
1848   // For invoke safepooints insert dummy calls both in normal and
1849   // exceptional destination blocks
1850   auto *II = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1851   Holders.push_back(CallInst::Create(
1852       Func, Values, "", II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt()));
1853   Holders.push_back(CallInst::Create(
1854       Func, Values, "", II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt()));
1855 }
1856
1857 static void findLiveReferences(
1858     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1859     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1860   GCPtrLivenessData OriginalLivenessData;
1861   computeLiveInValues(DT, F, OriginalLivenessData);
1862   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1863     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1864     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1865     analyzeParsePointLiveness(DT, OriginalLivenessData, CS, info);
1866   }
1867 }
1868
1869 /// Remove any vector of pointers from the liveset by scalarizing them over the
1870 /// statepoint instruction.  Adds the scalarized pieces to the liveset.  It
1871 /// would be preferable to include the vector in the statepoint itself, but
1872 /// the lowering code currently does not handle that.  Extending it would be
1873 /// slightly non-trivial since it requires a format change.  Given how rare
1874 /// such cases are (for the moment?) scalarizing is an acceptable compromise.
1875 static void splitVectorValues(Instruction *StatepointInst,
1876                               StatepointLiveSetTy &LiveSet,
1877                               DenseMap<Value *, Value *>& PointerToBase,
1878                               DominatorTree &DT) {
1879   SmallVector<Value *, 16> ToSplit;
1880   for (Value *V : LiveSet)
1881     if (isa<VectorType>(V->getType()))
1882       ToSplit.push_back(V);
1883
1884   if (ToSplit.empty())
1885     return;
1886
1887   DenseMap<Value *, SmallVector<Value *, 16>> ElementMapping;
1888
1889   Function &F = *(StatepointInst->getParent()->getParent());
1890
1891   DenseMap<Value *, AllocaInst *> AllocaMap;
1892   // First is normal return, second is exceptional return (invoke only)
1893   DenseMap<Value *, std::pair<Value *, Value *>> Replacements;
1894   for (Value *V : ToSplit) {
1895     AllocaInst *Alloca =
1896         new AllocaInst(V->getType(), "", F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1897     AllocaMap[V] = Alloca;
1898
1899     VectorType *VT = cast<VectorType>(V->getType());
1900     IRBuilder<> Builder(StatepointInst);
1901     SmallVector<Value *, 16> Elements;
1902     for (unsigned i = 0; i < VT->getNumElements(); i++)
1903       Elements.push_back(Builder.CreateExtractElement(V, Builder.getInt32(i)));
1904     ElementMapping[V] = Elements;
1905
1906     auto InsertVectorReform = [&](Instruction *IP) {
1907       Builder.SetInsertPoint(IP);
1908       Builder.SetCurrentDebugLocation(IP->getDebugLoc());
1909       Value *ResultVec = UndefValue::get(VT);
1910       for (unsigned i = 0; i < VT->getNumElements(); i++)
1911         ResultVec = Builder.CreateInsertElement(ResultVec, Elements[i],
1912                                                 Builder.getInt32(i));
1913       return ResultVec;
1914     };
1915
1916     if (isa<CallInst>(StatepointInst)) {
1917       BasicBlock::iterator Next(StatepointInst);
1918       Next++;
1919       Instruction *IP = &*(Next);
1920       Replacements[V].first = InsertVectorReform(IP);
1921       Replacements[V].second = nullptr;
1922     } else {
1923       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(StatepointInst);
1924       // We've already normalized - check that we don't have shared destination
1925       // blocks
1926       BasicBlock *NormalDest = Invoke->getNormalDest();
1927       assert(!isa<PHINode>(NormalDest->begin()));
1928       BasicBlock *UnwindDest = Invoke->getUnwindDest();
1929       assert(!isa<PHINode>(UnwindDest->begin()));
1930       // Insert insert element sequences in both successors
1931       Instruction *IP = &*(NormalDest->getFirstInsertionPt());
1932       Replacements[V].first = InsertVectorReform(IP);
1933       IP = &*(UnwindDest->getFirstInsertionPt());
1934       Replacements[V].second = InsertVectorReform(IP);
1935     }
1936   }
1937
1938   for (Value *V : ToSplit) {
1939     AllocaInst *Alloca = AllocaMap[V];
1940
1941     // Capture all users before we start mutating use lists
1942     SmallVector<Instruction *, 16> Users;
1943     for (User *U : V->users())
1944       Users.push_back(cast<Instruction>(U));
1945
1946     for (Instruction *I : Users) {
1947       if (auto Phi = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1948         for (unsigned i = 0; i < Phi->getNumIncomingValues(); i++)
1949           if (V == Phi->getIncomingValue(i)) {
1950             LoadInst *Load = new LoadInst(
1951                 Alloca, "", Phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1952             Phi->setIncomingValue(i, Load);
1953           }
1954       } else {
1955         LoadInst *Load = new LoadInst(Alloca, "", I);
1956         I->replaceUsesOfWith(V, Load);
1957       }
1958     }
1959
1960     // Store the original value and the replacement value into the alloca
1961     StoreInst *Store = new StoreInst(V, Alloca);
1962     if (auto I = dyn_cast<Instruction>(V))
1963       Store->insertAfter(I);
1964     else
1965       Store->insertAfter(Alloca);
1966
1967     // Normal return for invoke, or call return
1968     Instruction *Replacement = cast<Instruction>(Replacements[V].first);
1969     (new StoreInst(Replacement, Alloca))->insertAfter(Replacement);
1970     // Unwind return for invoke only
1971     Replacement = cast_or_null<Instruction>(Replacements[V].second);
1972     if (Replacement)
1973       (new StoreInst(Replacement, Alloca))->insertAfter(Replacement);
1974   }
1975
1976   // apply mem2reg to promote alloca to SSA
1977   SmallVector<AllocaInst *, 16> Allocas;
1978   for (Value *V : ToSplit)
1979     Allocas.push_back(AllocaMap[V]);
1980   PromoteMemToReg(Allocas, DT);
1981
1982   // Update our tracking of live pointers and base mappings to account for the
1983   // changes we just made.
1984   for (Value *V : ToSplit) {
1985     auto &Elements = ElementMapping[V];
1986
1987     LiveSet.erase(V);
1988     LiveSet.insert(Elements.begin(), Elements.end());
1989     // We need to update the base mapping as well.
1990     assert(PointerToBase.count(V));
1991     Value *OldBase = PointerToBase[V];
1992     auto &BaseElements = ElementMapping[OldBase];
1993     PointerToBase.erase(V);
1994     assert(Elements.size() == BaseElements.size());
1995     for (unsigned i = 0; i < Elements.size(); i++) {
1996       Value *Elem = Elements[i];
1997       PointerToBase[Elem] = BaseElements[i];
1998     }
1999   }
2000 }
2001
2002 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". It walks use chain
2003 // starting from the "CurrentValue" until it meets "BaseValue". Only "simple"
2004 // values are visited (currently it is GEP's and casts). Returns true if it
2005 // successfully reached "BaseValue" and false otherwise.
2006 // Fills "ChainToBase" array with all visited values. "BaseValue" is not
2007 // recorded.
2008 static bool findRematerializableChainToBasePointer(
2009   SmallVectorImpl<Instruction*> &ChainToBase,
2010   Value *CurrentValue, Value *BaseValue) {
2011
2012   // We have found a base value
2013   if (CurrentValue == BaseValue) {
2014     return true;
2015   }
2016
2017   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurrentValue)) {
2018     ChainToBase.push_back(GEP);
2019     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
2020                                                   GEP->getPointerOperand(),
2021                                                   BaseValue);
2022   }
2023
2024   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurrentValue)) {
2025     Value *Def = CI->stripPointerCasts();
2026
2027     // This two checks are basically similar. First one is here for the
2028     // consistency with findBasePointers logic.
2029     assert(!isa<CastInst>(Def) && "not a pointer cast found");
2030     if (!CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()))
2031       return false;
2032
2033     ChainToBase.push_back(CI);
2034     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase, Def, BaseValue);
2035   }
2036
2037   // Not supported instruction in the chain
2038   return false;
2039 }
2040
2041 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". Compute cost of the use
2042 // chain we are going to rematerialize.
2043 static unsigned
2044 chainToBasePointerCost(SmallVectorImpl<Instruction*> &Chain,
2045                        TargetTransformInfo &TTI) {
2046   unsigned Cost = 0;
2047
2048   for (Instruction *Instr : Chain) {
2049     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Instr)) {
2050       assert(CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()) &&
2051              "non noop cast is found during rematerialization");
2052
2053       Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
2054       Cost += TTI.getCastInstrCost(CI->getOpcode(), CI->getType(), SrcTy);
2055
2056     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Instr)) {
2057       // Cost of the address calculation
2058       Type *ValTy = GEP->getPointerOperandType()->getPointerElementType();
2059       Cost += TTI.getAddressComputationCost(ValTy);
2060
2061       // And cost of the GEP itself
2062       // TODO: Use TTI->getGEPCost here (it exists, but appears to be not
2063       //       allowed for the external usage)
2064       if (!GEP->hasAllConstantIndices())
2065         Cost += 2;
2066
2067     } else {
2068       llvm_unreachable("unsupported instruciton type during rematerialization");
2069     }
2070   }
2071
2072   return Cost;
2073 }
2074
2075 // From the statepoint liveset pick values that are cheaper to recompute then to
2076 // relocate. Remove this values from the liveset, rematerialize them after
2077 // statepoint and record them in "Info" structure. Note that similar to
2078 // relocated values we don't do any user adjustments here.
2079 static void rematerializeLiveValues(CallSite CS,
2080                                     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info,
2081                                     TargetTransformInfo &TTI) {
2082   const unsigned int ChainLengthThreshold = 10;
2083
2084   // Record values we are going to delete from this statepoint live set.
2085   // We can not di this in following loop due to iterator invalidation.
2086   SmallVector<Value *, 32> LiveValuesToBeDeleted;
2087
2088   for (Value *LiveValue: Info.liveset) {
2089     // For each live pointer find it's defining chain
2090     SmallVector<Instruction *, 3> ChainToBase;
2091     assert(Info.PointerToBase.count(LiveValue));
2092     bool FoundChain =
2093       findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
2094                                              LiveValue,
2095                                              Info.PointerToBase[LiveValue]);
2096     // Nothing to do, or chain is too long
2097     if (!FoundChain ||
2098         ChainToBase.size() == 0 ||
2099         ChainToBase.size() > ChainLengthThreshold)
2100       continue;
2101
2102     // Compute cost of this chain
2103     unsigned Cost = chainToBasePointerCost(ChainToBase, TTI);
2104     // TODO: We can also account for cases when we will be able to remove some
2105     //       of the rematerialized values by later optimization passes. I.e if
2106     //       we rematerialized several intersecting chains. Or if original values
2107     //       don't have any uses besides this statepoint.
2108
2109     // For invokes we need to rematerialize each chain twice - for normal and
2110     // for unwind basic blocks. Model this by multiplying cost by two.
2111     if (CS.isInvoke()) {
2112       Cost *= 2;
2113     }
2114     // If it's too expensive - skip it
2115     if (Cost >= RematerializationThreshold)
2116       continue;
2117
2118     // Remove value from the live set
2119     LiveValuesToBeDeleted.push_back(LiveValue);
2120
2121     // Clone instructions and record them inside "Info" structure
2122
2123     // Walk backwards to visit top-most instructions first
2124     std::reverse(ChainToBase.begin(), ChainToBase.end());
2125
2126     // Utility function which clones all instructions from "ChainToBase"
2127     // and inserts them before "InsertBefore". Returns rematerialized value
2128     // which should be used after statepoint.
2129     auto rematerializeChain = [&ChainToBase](Instruction *InsertBefore) {
2130       Instruction *LastClonedValue = nullptr;
2131       Instruction *LastValue = nullptr;
2132       for (Instruction *Instr: ChainToBase) {
2133         // Only GEP's and casts are suported as we need to be careful to not
2134         // introduce any new uses of pointers not in the liveset.
2135         // Note that it's fine to introduce new uses of pointers which were
2136         // otherwise not used after this statepoint.
2137         assert(isa<GetElementPtrInst>(Instr) || isa<CastInst>(Instr));
2138
2139         Instruction *ClonedValue = Instr->clone();
2140         ClonedValue->insertBefore(InsertBefore);
2141         ClonedValue->setName(Instr->getName() + ".remat");
2142
2143         // If it is not first instruction in the chain then it uses previously
2144         // cloned value. We should update it to use cloned value.
2145         if (LastClonedValue) {
2146           assert(LastValue);
2147           ClonedValue->replaceUsesOfWith(LastValue, LastClonedValue);
2148 #ifndef NDEBUG
2149           // Assert that cloned instruction does not use any instructions from
2150           // this chain other than LastClonedValue
2151           for (auto OpValue : ClonedValue->operand_values()) {
2152             assert(std::find(ChainToBase.begin(), ChainToBase.end(), OpValue) ==
2153                        ChainToBase.end() &&
2154                    "incorrect use in rematerialization chain");
2155           }
2156 #endif
2157         }
2158
2159         LastClonedValue = ClonedValue;
2160         LastValue = Instr;
2161       }
2162       assert(LastClonedValue);
2163       return LastClonedValue;
2164     };
2165
2166     // Different cases for calls and invokes. For invokes we need to clone
2167     // instructions both on normal and unwind path.
2168     if (CS.isCall()) {
2169       Instruction *InsertBefore = CS.getInstruction()->getNextNode();
2170       assert(InsertBefore);
2171       Instruction *RematerializedValue = rematerializeChain(InsertBefore);
2172       Info.RematerializedValues[RematerializedValue] = LiveValue;
2173     } else {
2174       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2175
2176       Instruction *NormalInsertBefore =
2177           Invoke->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
2178       Instruction *UnwindInsertBefore =
2179           Invoke->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt();
2180
2181       Instruction *NormalRematerializedValue =
2182           rematerializeChain(NormalInsertBefore);
2183       Instruction *UnwindRematerializedValue =
2184           rematerializeChain(UnwindInsertBefore);
2185
2186       Info.RematerializedValues[NormalRematerializedValue] = LiveValue;
2187       Info.RematerializedValues[UnwindRematerializedValue] = LiveValue;
2188     }
2189   }
2190
2191   // Remove rematerializaed values from the live set
2192   for (auto LiveValue: LiveValuesToBeDeleted) {
2193     Info.liveset.erase(LiveValue);
2194   }
2195 }
2196
2197 static bool insertParsePoints(Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P,
2198                               SmallVectorImpl<CallSite> &toUpdate) {
2199 #ifndef NDEBUG
2200   // sanity check the input
2201   std::set<CallSite> uniqued;
2202   uniqued.insert(toUpdate.begin(), toUpdate.end());
2203   assert(uniqued.size() == toUpdate.size() && "no duplicates please!");
2204
2205   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
2206     CallSite &CS = toUpdate[i];
2207     assert(CS.getInstruction()->getParent()->getParent() == &F);
2208     assert(isStatepoint(CS) && "expected to already be a deopt statepoint");
2209   }
2210 #endif
2211
2212   // When inserting gc.relocates for invokes, we need to be able to insert at
2213   // the top of the successor blocks.  See the comment on
2214   // normalForInvokeSafepoint on exactly what is needed.  Note that this step
2215   // may restructure the CFG.
2216   for (CallSite CS : toUpdate) {
2217     if (!CS.isInvoke())
2218       continue;
2219     InvokeInst *invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2220     normalizeForInvokeSafepoint(invoke->getNormalDest(), invoke->getParent(),
2221                                 DT);
2222     normalizeForInvokeSafepoint(invoke->getUnwindDest(), invoke->getParent(),
2223                                 DT);
2224   }
2225
2226   // A list of dummy calls added to the IR to keep various values obviously
2227   // live in the IR.  We'll remove all of these when done.
2228   SmallVector<CallInst *, 64> holders;
2229
2230   // Insert a dummy call with all of the arguments to the vm_state we'll need
2231   // for the actual safepoint insertion.  This ensures reference arguments in
2232   // the deopt argument list are considered live through the safepoint (and
2233   // thus makes sure they get relocated.)
2234   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
2235     CallSite &CS = toUpdate[i];
2236     Statepoint StatepointCS(CS);
2237
2238     SmallVector<Value *, 64> DeoptValues;
2239     for (Use &U : StatepointCS.vm_state_args()) {
2240       Value *Arg = cast<Value>(&U);
2241       assert(!isUnhandledGCPointerType(Arg->getType()) &&
2242              "support for FCA unimplemented");
2243       if (isHandledGCPointerType(Arg->getType()))
2244         DeoptValues.push_back(Arg);
2245     }
2246     insertUseHolderAfter(CS, DeoptValues, holders);
2247   }
2248
2249   SmallVector<struct PartiallyConstructedSafepointRecord, 64> records;
2250   records.reserve(toUpdate.size());
2251   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
2252     struct PartiallyConstructedSafepointRecord info;
2253     records.push_back(info);
2254   }
2255   assert(records.size() == toUpdate.size());
2256
2257   // A) Identify all gc pointers which are statically live at the given call
2258   // site.
2259   findLiveReferences(F, DT, P, toUpdate, records);
2260
2261   // B) Find the base pointers for each live pointer
2262   /* scope for caching */ {
2263     // Cache the 'defining value' relation used in the computation and
2264     // insertion of base phis and selects.  This ensures that we don't insert
2265     // large numbers of duplicate base_phis.
2266     DefiningValueMapTy DVCache;
2267
2268     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2269       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2270       CallSite &CS = toUpdate[i];
2271       findBasePointers(DT, DVCache, CS, info);
2272     }
2273   } // end of cache scope
2274
2275   // The base phi insertion logic (for any safepoint) may have inserted new
2276   // instructions which are now live at some safepoint.  The simplest such
2277   // example is:
2278   // loop:
2279   //   phi a  <-- will be a new base_phi here
2280   //   safepoint 1 <-- that needs to be live here
2281   //   gep a + 1
2282   //   safepoint 2
2283   //   br loop
2284   // We insert some dummy calls after each safepoint to definitely hold live
2285   // the base pointers which were identified for that safepoint.  We'll then
2286   // ask liveness for _every_ base inserted to see what is now live.  Then we
2287   // remove the dummy calls.
2288   holders.reserve(holders.size() + records.size());
2289   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2290     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2291     CallSite &CS = toUpdate[i];
2292
2293     SmallVector<Value *, 128> Bases;
2294     for (auto Pair : info.PointerToBase) {
2295       Bases.push_back(Pair.second);
2296     }
2297     insertUseHolderAfter(CS, Bases, holders);
2298   }
2299
2300   // By selecting base pointers, we've effectively inserted new uses. Thus, we
2301   // need to rerun liveness.  We may *also* have inserted new defs, but that's
2302   // not the key issue.
2303   recomputeLiveInValues(F, DT, P, toUpdate, records);
2304
2305   if (PrintBasePointers) {
2306     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2307       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2308       errs() << "Base Pairs: (w/Relocation)\n";
2309       for (auto Pair : info.PointerToBase) {
2310         errs() << " derived %" << Pair.first->getName() << " base %"
2311                << Pair.second->getName() << "\n";
2312       }
2313     }
2314   }
2315   for (size_t i = 0; i < holders.size(); i++) {
2316     holders[i]->eraseFromParent();
2317     holders[i] = nullptr;
2318   }
2319   holders.clear();
2320
2321   // Do a limited scalarization of any live at safepoint vector values which
2322   // contain pointers.  This enables this pass to run after vectorization at
2323   // the cost of some possible performance loss.  TODO: it would be nice to
2324   // natively support vectors all the way through the backend so we don't need
2325   // to scalarize here.
2326   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2327     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2328     Instruction *statepoint = toUpdate[i].getInstruction();
2329     splitVectorValues(cast<Instruction>(statepoint), info.liveset,
2330                       info.PointerToBase, DT);
2331   }
2332
2333   // In order to reduce live set of statepoint we might choose to rematerialize
2334   // some values instead of relocating them. This is purely an optimization and
2335   // does not influence correctness.
2336   TargetTransformInfo &TTI =
2337     P->getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
2338
2339   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2340     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2341     CallSite &CS = toUpdate[i];
2342
2343     rematerializeLiveValues(CS, info, TTI);
2344   }
2345
2346   // Now run through and replace the existing statepoints with new ones with
2347   // the live variables listed.  We do not yet update uses of the values being
2348   // relocated. We have references to live variables that need to
2349   // survive to the last iteration of this loop.  (By construction, the
2350   // previous statepoint can not be a live variable, thus we can and remove
2351   // the old statepoint calls as we go.)
2352   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2353     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2354     CallSite &CS = toUpdate[i];
2355     makeStatepointExplicit(DT, CS, P, info);
2356   }
2357   toUpdate.clear(); // prevent accident use of invalid CallSites
2358
2359   // Do all the fixups of the original live variables to their relocated selves
2360   SmallVector<Value *, 128> live;
2361   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2362     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2363     // We can't simply save the live set from the original insertion.  One of
2364     // the live values might be the result of a call which needs a safepoint.
2365     // That Value* no longer exists and we need to use the new gc_result.
2366     // Thankfully, the liveset is embedded in the statepoint (and updated), so
2367     // we just grab that.
2368     Statepoint statepoint(info.StatepointToken);
2369     live.insert(live.end(), statepoint.gc_args_begin(),
2370                 statepoint.gc_args_end());
2371 #ifndef NDEBUG
2372     // Do some basic sanity checks on our liveness results before performing
2373     // relocation.  Relocation can and will turn mistakes in liveness results
2374     // into non-sensical code which is must harder to debug.
2375     // TODO: It would be nice to test consistency as well
2376     assert(DT.isReachableFromEntry(info.StatepointToken->getParent()) &&
2377            "statepoint must be reachable or liveness is meaningless");
2378     for (Value *V : statepoint.gc_args()) {
2379       if (!isa<Instruction>(V))
2380         // Non-instruction values trivial dominate all possible uses
2381         continue;
2382       auto LiveInst = cast<Instruction>(V);
2383       assert(DT.isReachableFromEntry(LiveInst->getParent()) &&
2384              "unreachable values should never be live");
2385       assert(DT.dominates(LiveInst, info.StatepointToken) &&
2386              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2387     }
2388 #endif
2389   }
2390   unique_unsorted(live);
2391
2392 #ifndef NDEBUG
2393   // sanity check
2394   for (auto ptr : live) {
2395     assert(isGCPointerType(ptr->getType()) && "must be a gc pointer type");
2396   }
2397 #endif
2398
2399   relocationViaAlloca(F, DT, live, records);
2400   return !records.empty();
2401 }
2402
2403 // Handles both return values and arguments for Functions and CallSites.
2404 template <typename AttrHolder>
2405 static void RemoveDerefAttrAtIndex(LLVMContext &Ctx, AttrHolder &AH,
2406                                    unsigned Index) {
2407   AttrBuilder R;
2408   if (AH.getDereferenceableBytes(Index))
2409     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::Dereferenceable,
2410                                   AH.getDereferenceableBytes(Index)));
2411   if (AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index))
2412     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::DereferenceableOrNull,
2413                                   AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index)));
2414
2415   if (!R.empty())
2416     AH.setAttributes(AH.getAttributes().removeAttributes(
2417         Ctx, Index, AttributeSet::get(Ctx, Index, R)));
2418 }
2419
2420 void
2421 RewriteStatepointsForGC::stripDereferenceabilityInfoFromPrototype(Function &F) {
2422   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2423
2424   for (Argument &A : F.args())
2425     if (isa<PointerType>(A.getType()))
2426       RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, F, A.getArgNo() + 1);
2427
2428   if (isa<PointerType>(F.getReturnType()))
2429     RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, F, AttributeSet::ReturnIndex);
2430 }
2431
2432 void RewriteStatepointsForGC::stripDereferenceabilityInfoFromBody(Function &F) {
2433   if (F.empty())
2434     return;
2435
2436   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2437   MDBuilder Builder(Ctx);
2438
2439   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2440     if (const MDNode *MD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
2441       assert(MD->getNumOperands() < 5 && "unrecognized metadata shape!");
2442       bool IsImmutableTBAA =
2443           MD->getNumOperands() == 4 &&
2444           mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(3))->getValue() == 1;
2445
2446       if (!IsImmutableTBAA)
2447         continue; // no work to do, MD_tbaa is already marked mutable
2448
2449       MDNode *Base = cast<MDNode>(MD->getOperand(0));
2450       MDNode *Access = cast<MDNode>(MD->getOperand(1));
2451       uint64_t Offset =
2452           mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(2))->getZExtValue();
2453
2454       MDNode *MutableTBAA =
2455           Builder.createTBAAStructTagNode(Base, Access, Offset);
2456       I.setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, MutableTBAA);
2457     }
2458
2459     if (CallSite CS = CallSite(&I)) {
2460       for (int i = 0, e = CS.arg_size(); i != e; i++)
2461         if (isa<PointerType>(CS.getArgument(i)->getType()))
2462           RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, CS, i + 1);
2463       if (isa<PointerType>(CS.getType()))
2464         RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, CS, AttributeSet::ReturnIndex);
2465     }
2466   }
2467 }
2468
2469 /// Returns true if this function should be rewritten by this pass.  The main
2470 /// point of this function is as an extension point for custom logic.
2471 static bool shouldRewriteStatepointsIn(Function &F) {
2472   // TODO: This should check the GCStrategy
2473   if (F.hasGC()) {
2474     const char *FunctionGCName = F.getGC();
2475     const StringRef StatepointExampleName("statepoint-example");
2476     const StringRef CoreCLRName("coreclr");
2477     return (StatepointExampleName == FunctionGCName) ||
2478            (CoreCLRName == FunctionGCName);
2479   } else
2480     return false;
2481 }
2482
2483 void RewriteStatepointsForGC::stripDereferenceabilityInfo(Module &M) {
2484 #ifndef NDEBUG
2485   assert(std::any_of(M.begin(), M.end(), shouldRewriteStatepointsIn) &&
2486          "precondition!");
2487 #endif
2488
2489   for (Function &F : M)
2490     stripDereferenceabilityInfoFromPrototype(F);
2491
2492   for (Function &F : M)
2493     stripDereferenceabilityInfoFromBody(F);
2494 }
2495
2496 bool RewriteStatepointsForGC::runOnFunction(Function &F) {
2497   // Nothing to do for declarations.
2498   if (F.isDeclaration() || F.empty())
2499     return false;
2500
2501   // Policy choice says not to rewrite - the most common reason is that we're
2502   // compiling code without a GCStrategy.
2503   if (!shouldRewriteStatepointsIn(F))
2504     return false;
2505
2506   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>(F).getDomTree();
2507
2508   // Gather all the statepoints which need rewritten.  Be careful to only
2509   // consider those in reachable code since we need to ask dominance queries
2510   // when rewriting.  We'll delete the unreachable ones in a moment.
2511   SmallVector<CallSite, 64> ParsePointNeeded;
2512   bool HasUnreachableStatepoint = false;
2513   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2514     // TODO: only the ones with the flag set!
2515     if (isStatepoint(I)) {
2516       if (DT.isReachableFromEntry(I.getParent()))
2517         ParsePointNeeded.push_back(CallSite(&I));
2518       else
2519         HasUnreachableStatepoint = true;
2520     }
2521   }
2522
2523   bool MadeChange = false;
2524
2525   // Delete any unreachable statepoints so that we don't have unrewritten
2526   // statepoints surviving this pass.  This makes testing easier and the
2527   // resulting IR less confusing to human readers.  Rather than be fancy, we
2528   // just reuse a utility function which removes the unreachable blocks.
2529   if (HasUnreachableStatepoint)
2530     MadeChange |= removeUnreachableBlocks(F);
2531
2532   // Return early if no work to do.
2533   if (ParsePointNeeded.empty())
2534     return MadeChange;
2535
2536   // As a prepass, go ahead and aggressively destroy single entry phi nodes.
2537   // These are created by LCSSA.  They have the effect of increasing the size
2538   // of liveness sets for no good reason.  It may be harder to do this post
2539   // insertion since relocations and base phis can confuse things.
2540   for (BasicBlock &BB : F)
2541     if (BB.getUniquePredecessor()) {
2542       MadeChange = true;
2543       FoldSingleEntryPHINodes(&BB);
2544     }
2545
2546   // Before we start introducing relocations, we want to tweak the IR a bit to
2547   // avoid unfortunate code generation effects.  The main example is that we 
2548   // want to try to make sure the comparison feeding a branch is after any
2549   // safepoints.  Otherwise, we end up with a comparison of pre-relocation
2550   // values feeding a branch after relocation.  This is semantically correct,
2551   // but results in extra register pressure since both the pre-relocation and
2552   // post-relocation copies must be available in registers.  For code without
2553   // relocations this is handled elsewhere, but teaching the scheduler to
2554   // reverse the transform we're about to do would be slightly complex.
2555   // Note: This may extend the live range of the inputs to the icmp and thus
2556   // increase the liveset of any statepoint we move over.  This is profitable
2557   // as long as all statepoints are in rare blocks.  If we had in-register
2558   // lowering for live values this would be a much safer transform.
2559   auto getConditionInst = [](TerminatorInst *TI) -> Instruction* {
2560     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
2561       if (BI->isConditional())
2562         return dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2563     // TODO: Extend this to handle switches
2564     return nullptr;
2565   };
2566   for (BasicBlock &BB : F) {
2567     TerminatorInst *TI = BB.getTerminator();
2568     if (auto *Cond = getConditionInst(TI))
2569       // TODO: Handle more than just ICmps here.  We should be able to move
2570       // most instructions without side effects or memory access.  
2571       if (isa<ICmpInst>(Cond) && Cond->hasOneUse()) {
2572         MadeChange = true;
2573         Cond->moveBefore(TI);
2574       }
2575   }
2576
2577   MadeChange |= insertParsePoints(F, DT, this, ParsePointNeeded);
2578   return MadeChange;
2579 }
2580
2581 // liveness computation via standard dataflow
2582 // -------------------------------------------------------------------
2583
2584 // TODO: Consider using bitvectors for liveness, the set of potentially
2585 // interesting values should be small and easy to pre-compute.
2586
2587 /// Compute the live-in set for the location rbegin starting from
2588 /// the live-out set of the basic block
2589 static void computeLiveInValues(BasicBlock::reverse_iterator rbegin,
2590                                 BasicBlock::reverse_iterator rend,
2591                                 DenseSet<Value *> &LiveTmp) {
2592
2593   for (BasicBlock::reverse_iterator ritr = rbegin; ritr != rend; ritr++) {
2594     Instruction *I = &*ritr;
2595
2596     // KILL/Def - Remove this definition from LiveIn
2597     LiveTmp.erase(I);
2598
2599     // Don't consider *uses* in PHI nodes, we handle their contribution to
2600     // predecessor blocks when we seed the LiveOut sets
2601     if (isa<PHINode>(I))
2602       continue;
2603
2604     // USE - Add to the LiveIn set for this instruction
2605     for (Value *V : I->operands()) {
2606       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2607              "support for FCA unimplemented");
2608       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V)) {
2609         // The choice to exclude all things constant here is slightly subtle.
2610         // There are two independent reasons:
2611         // - We assume that things which are constant (from LLVM's definition)
2612         // do not move at runtime.  For example, the address of a global
2613         // variable is fixed, even though it's contents may not be.
2614         // - Second, we can't disallow arbitrary inttoptr constants even
2615         // if the language frontend does.  Optimization passes are free to
2616         // locally exploit facts without respect to global reachability.  This
2617         // can create sections of code which are dynamically unreachable and
2618         // contain just about anything.  (see constants.ll in tests)
2619         LiveTmp.insert(V);
2620       }
2621     }
2622   }
2623 }
2624
2625 static void computeLiveOutSeed(BasicBlock *BB, DenseSet<Value *> &LiveTmp) {
2626
2627   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2628     const BasicBlock::iterator E(Succ->getFirstNonPHI());
2629     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); I != E; I++) {
2630       PHINode *Phi = cast<PHINode>(&*I);
2631       Value *V = Phi->getIncomingValueForBlock(BB);
2632       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2633              "support for FCA unimplemented");
2634       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V)) {
2635         LiveTmp.insert(V);
2636       }
2637     }
2638   }
2639 }
2640
2641 static DenseSet<Value *> computeKillSet(BasicBlock *BB) {
2642   DenseSet<Value *> KillSet;
2643   for (Instruction &I : *BB)
2644     if (isHandledGCPointerType(I.getType()))
2645       KillSet.insert(&I);
2646   return KillSet;
2647 }
2648
2649 #ifndef NDEBUG
2650 /// Check that the items in 'Live' dominate 'TI'.  This is used as a basic
2651 /// sanity check for the liveness computation.
2652 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, DenseSet<Value *> &Live,
2653                           TerminatorInst *TI, bool TermOkay = false) {
2654   for (Value *V : Live) {
2655     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2656       // The terminator can be a member of the LiveOut set.  LLVM's definition
2657       // of instruction dominance states that V does not dominate itself.  As
2658       // such, we need to special case this to allow it.
2659       if (TermOkay && TI == I)
2660         continue;
2661       assert(DT.dominates(I, TI) &&
2662              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2663     }
2664   }
2665 }
2666
2667 /// Check that all the liveness sets used during the computation of liveness
2668 /// obey basic SSA properties.  This is useful for finding cases where we miss
2669 /// a def.
2670 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, GCPtrLivenessData &Data,
2671                           BasicBlock &BB) {
2672   checkBasicSSA(DT, Data.LiveSet[&BB], BB.getTerminator());
2673   checkBasicSSA(DT, Data.LiveOut[&BB], BB.getTerminator(), true);
2674   checkBasicSSA(DT, Data.LiveIn[&BB], BB.getTerminator());
2675 }
2676 #endif
2677
2678 static void computeLiveInValues(DominatorTree &DT, Function &F,
2679                                 GCPtrLivenessData &Data) {
2680
2681   SmallSetVector<BasicBlock *, 200> Worklist;
2682   auto AddPredsToWorklist = [&](BasicBlock *BB) {
2683     // We use a SetVector so that we don't have duplicates in the worklist.
2684     Worklist.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2685   };
2686   auto NextItem = [&]() {
2687     BasicBlock *BB = Worklist.back();
2688     Worklist.pop_back();
2689     return BB;
2690   };
2691
2692   // Seed the liveness for each individual block
2693   for (BasicBlock &BB : F) {
2694     Data.KillSet[&BB] = computeKillSet(&BB);
2695     Data.LiveSet[&BB].clear();
2696     computeLiveInValues(BB.rbegin(), BB.rend(), Data.LiveSet[&BB]);
2697
2698 #ifndef NDEBUG
2699     for (Value *Kill : Data.KillSet[&BB])
2700       assert(!Data.LiveSet[&BB].count(Kill) && "live set contains kill");
2701 #endif
2702
2703     Data.LiveOut[&BB] = DenseSet<Value *>();
2704     computeLiveOutSeed(&BB, Data.LiveOut[&BB]);
2705     Data.LiveIn[&BB] = Data.LiveSet[&BB];
2706     set_union(Data.LiveIn[&BB], Data.LiveOut[&BB]);
2707     set_subtract(Data.LiveIn[&BB], Data.KillSet[&BB]);
2708     if (!Data.LiveIn[&BB].empty())
2709       AddPredsToWorklist(&BB);
2710   }
2711
2712   // Propagate that liveness until stable
2713   while (!Worklist.empty()) {
2714     BasicBlock *BB = NextItem();
2715
2716     // Compute our new liveout set, then exit early if it hasn't changed
2717     // despite the contribution of our successor.
2718     DenseSet<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2719     const auto OldLiveOutSize = LiveOut.size();
2720     for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2721       assert(Data.LiveIn.count(Succ));
2722       set_union(LiveOut, Data.LiveIn[Succ]);
2723     }
2724     // assert OutLiveOut is a subset of LiveOut
2725     if (OldLiveOutSize == LiveOut.size()) {
2726       // If the sets are the same size, then we didn't actually add anything
2727       // when unioning our successors LiveIn  Thus, the LiveIn of this block
2728       // hasn't changed.
2729       continue;
2730     }
2731     Data.LiveOut[BB] = LiveOut;
2732
2733     // Apply the effects of this basic block
2734     DenseSet<Value *> LiveTmp = LiveOut;
2735     set_union(LiveTmp, Data.LiveSet[BB]);
2736     set_subtract(LiveTmp, Data.KillSet[BB]);
2737
2738     assert(Data.LiveIn.count(BB));
2739     const DenseSet<Value *> &OldLiveIn = Data.LiveIn[BB];
2740     // assert: OldLiveIn is a subset of LiveTmp
2741     if (OldLiveIn.size() != LiveTmp.size()) {
2742       Data.LiveIn[BB] = LiveTmp;
2743       AddPredsToWorklist(BB);
2744     }
2745   } // while( !worklist.empty() )
2746
2747 #ifndef NDEBUG
2748   // Sanity check our output against SSA properties.  This helps catch any
2749   // missing kills during the above iteration.
2750   for (BasicBlock &BB : F) {
2751     checkBasicSSA(DT, Data, BB);
2752   }
2753 #endif
2754 }
2755
2756 static void findLiveSetAtInst(Instruction *Inst, GCPtrLivenessData &Data,
2757                               StatepointLiveSetTy &Out) {
2758
2759   BasicBlock *BB = Inst->getParent();
2760
2761   // Note: The copy is intentional and required
2762   assert(Data.LiveOut.count(BB));
2763   DenseSet<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2764
2765   // We want to handle the statepoint itself oddly.  It's
2766   // call result is not live (normal), nor are it's arguments
2767   // (unless they're used again later).  This adjustment is
2768   // specifically what we need to relocate
2769   BasicBlock::reverse_iterator rend(Inst);
2770   computeLiveInValues(BB->rbegin(), rend, LiveOut);
2771   LiveOut.erase(Inst);
2772   Out.insert(LiveOut.begin(), LiveOut.end());
2773 }
2774
2775 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
2776                                   const CallSite &CS,
2777                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &Info) {
2778   Instruction *Inst = CS.getInstruction();
2779   StatepointLiveSetTy Updated;
2780   findLiveSetAtInst(Inst, RevisedLivenessData, Updated);
2781
2782 #ifndef NDEBUG
2783   DenseSet<Value *> Bases;
2784   for (auto KVPair : Info.PointerToBase) {
2785     Bases.insert(KVPair.second);
2786   }
2787 #endif
2788   // We may have base pointers which are now live that weren't before.  We need
2789   // to update the PointerToBase structure to reflect this.
2790   for (auto V : Updated)
2791     if (!Info.PointerToBase.count(V)) {
2792       assert(Bases.count(V) && "can't find base for unexpected live value");
2793       Info.PointerToBase[V] = V;
2794       continue;
2795     }
2796
2797 #ifndef NDEBUG
2798   for (auto V : Updated) {
2799     assert(Info.PointerToBase.count(V) &&
2800            "must be able to find base for live value");
2801   }
2802 #endif
2803
2804   // Remove any stale base mappings - this can happen since our liveness is
2805   // more precise then the one inherent in the base pointer analysis
2806   DenseSet<Value *> ToErase;
2807   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2808     if (!Updated.count(KVPair.first))
2809       ToErase.insert(KVPair.first);
2810   for (auto V : ToErase)
2811     Info.PointerToBase.erase(V);
2812
2813 #ifndef NDEBUG
2814   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2815     assert(Updated.count(KVPair.first) && "record for non-live value");
2816 #endif
2817
2818   Info.liveset = Updated;
2819 }