c70619cf27c5490522aa1e13dfabdc2a0c8cd27c
[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 // Conservatively identifies any definitions which might be live at the
262 // given instruction. The  analysis is performed immediately before the
263 // given instruction. Values defined by that instruction are not considered
264 // live.  Values used by that instruction are considered live.
265 static void analyzeParsePointLiveness(
266     DominatorTree &DT, GCPtrLivenessData &OriginalLivenessData,
267     const CallSite &CS, PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
268   Instruction *inst = CS.getInstruction();
269
270   StatepointLiveSetTy liveset;
271   findLiveSetAtInst(inst, OriginalLivenessData, liveset);
272
273   if (PrintLiveSet) {
274     // Note: This output is used by several of the test cases
275     // The order of elements in a set is not stable, put them in a vec and sort
276     // by name
277     SmallVector<Value *, 64> Temp;
278     Temp.insert(Temp.end(), liveset.begin(), liveset.end());
279     std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
280     errs() << "Live Variables:\n";
281     for (Value *V : Temp)
282       dbgs() << " " << V->getName() << " " << *V << "\n";
283   }
284   if (PrintLiveSetSize) {
285     errs() << "Safepoint For: " << CS.getCalledValue()->getName() << "\n";
286     errs() << "Number live values: " << liveset.size() << "\n";
287   }
288   result.liveset = liveset;
289 }
290
291 static bool isKnownBaseResult(Value *V);
292 namespace {
293 /// A single base defining value - An immediate base defining value for an
294 /// instruction 'Def' is an input to 'Def' whose base is also a base of 'Def'.
295 /// For instructions which have multiple pointer [vector] inputs or that
296 /// transition between vector and scalar types, there is no immediate base
297 /// defining value.  The 'base defining value' for 'Def' is the transitive
298 /// closure of this relation stopping at the first instruction which has no
299 /// immediate base defining value.  The b.d.v. might itself be a base pointer,
300 /// but it can also be an arbitrary derived pointer. 
301 struct BaseDefiningValueResult {
302   /// Contains the value which is the base defining value.
303   Value * const BDV;
304   /// True if the base defining value is also known to be an actual base
305   /// pointer.
306   const bool IsKnownBase;
307   BaseDefiningValueResult(Value *BDV, bool IsKnownBase)
308     : BDV(BDV), IsKnownBase(IsKnownBase) {
309 #ifndef NDEBUG
310     // Check consistency between new and old means of checking whether a BDV is
311     // a base.
312     bool MustBeBase = isKnownBaseResult(BDV);
313     assert(!MustBeBase || MustBeBase == IsKnownBase);
314 #endif
315   }
316 };
317 }
318
319 static BaseDefiningValueResult findBaseDefiningValue(Value *I);
320
321 /// Return a base defining value for the 'Index' element of the given vector
322 /// instruction 'I'.  If Index is null, returns a BDV for the entire vector
323 /// 'I'.  As an optimization, this method will try to determine when the 
324 /// element is known to already be a base pointer.  If this can be established,
325 /// the second value in the returned pair will be true.  Note that either a
326 /// vector or a pointer typed value can be returned.  For the former, the
327 /// vector returned is a BDV (and possibly a base) of the entire vector 'I'.
328 /// If the later, the return pointer is a BDV (or possibly a base) for the
329 /// particular element in 'I'.  
330 static BaseDefiningValueResult
331 findBaseDefiningValueOfVector(Value *I) {
332   assert(I->getType()->isVectorTy() &&
333          cast<VectorType>(I->getType())->getElementType()->isPointerTy() &&
334          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
335
336   // Each case parallels findBaseDefiningValue below, see that code for
337   // detailed motivation.
338
339   if (isa<Argument>(I))
340     // An incoming argument to the function is a base pointer
341     return BaseDefiningValueResult(I, true);
342
343   // We shouldn't see the address of a global as a vector value?
344   assert(!isa<GlobalVariable>(I) &&
345          "unexpected global variable found in base of vector");
346
347   // inlining could possibly introduce phi node that contains
348   // undef if callee has multiple returns
349   if (isa<UndefValue>(I))
350     // utterly meaningless, but useful for dealing with partially optimized
351     // code.
352     return BaseDefiningValueResult(I, true);
353
354   // Due to inheritance, this must be _after_ the global variable and undef
355   // checks
356   if (Constant *Con = dyn_cast<Constant>(I)) {
357     assert(!isa<GlobalVariable>(I) && !isa<UndefValue>(I) &&
358            "order of checks wrong!");
359     assert(Con->isNullValue() && "null is the only case which makes sense");
360     return BaseDefiningValueResult(Con, true);
361   }
362   
363   if (isa<LoadInst>(I))
364     return BaseDefiningValueResult(I, true);
365
366   if (isa<InsertElementInst>(I))
367     // We don't know whether this vector contains entirely base pointers or
368     // not.  To be conservatively correct, we treat it as a BDV and will
369     // duplicate code as needed to construct a parallel vector of bases.
370     return BaseDefiningValueResult(I, false);
371
372   if (isa<ShuffleVectorInst>(I))
373     // We don't know whether this vector contains entirely base pointers or
374     // not.  To be conservatively correct, we treat it as a BDV and will
375     // duplicate code as needed to construct a parallel vector of bases.
376     // TODO: There a number of local optimizations which could be applied here
377     // for particular sufflevector patterns.
378     return BaseDefiningValueResult(I, false);
379
380   // A PHI or Select is a base defining value.  The outer findBasePointer
381   // algorithm is responsible for constructing a base value for this BDV.
382   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
383          "unknown vector instruction - no base found for vector element");
384   return BaseDefiningValueResult(I, false);
385 }
386
387 /// Helper function for findBasePointer - Will return a value which either a)
388 /// defines the base pointer for the input, b) blocks the simple search
389 /// (i.e. a PHI or Select of two derived pointers), or c) involves a change
390 /// from pointer to vector type or back.
391 static BaseDefiningValueResult findBaseDefiningValue(Value *I) {
392   if (I->getType()->isVectorTy())
393     return findBaseDefiningValueOfVector(I);
394   
395   assert(I->getType()->isPointerTy() &&
396          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
397
398   if (isa<Argument>(I))
399     // An incoming argument to the function is a base pointer
400     // We should have never reached here if this argument isn't an gc value
401     return BaseDefiningValueResult(I, true);
402
403   if (isa<GlobalVariable>(I))
404     // base case
405     return BaseDefiningValueResult(I, true);
406
407   // inlining could possibly introduce phi node that contains
408   // undef if callee has multiple returns
409   if (isa<UndefValue>(I))
410     // utterly meaningless, but useful for dealing with
411     // partially optimized code.
412     return BaseDefiningValueResult(I, true);
413
414   // Due to inheritance, this must be _after_ the global variable and undef
415   // checks
416   if (isa<Constant>(I)) {
417     assert(!isa<GlobalVariable>(I) && !isa<UndefValue>(I) &&
418            "order of checks wrong!");
419     // Note: Finding a constant base for something marked for relocation
420     // doesn't really make sense.  The most likely case is either a) some
421     // screwed up the address space usage or b) your validating against
422     // compiled C++ code w/o the proper separation.  The only real exception
423     // is a null pointer.  You could have generic code written to index of
424     // off a potentially null value and have proven it null.  We also use
425     // null pointers in dead paths of relocation phis (which we might later
426     // want to find a base pointer for).
427     assert(isa<ConstantPointerNull>(I) &&
428            "null is the only case which makes sense");
429     return BaseDefiningValueResult(I, true);
430   }
431
432   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
433     Value *Def = CI->stripPointerCasts();
434     // If we find a cast instruction here, it means we've found a cast which is
435     // not simply a pointer cast (i.e. an inttoptr).  We don't know how to
436     // handle int->ptr conversion.
437     assert(!isa<CastInst>(Def) && "shouldn't find another cast here");
438     return findBaseDefiningValue(Def);
439   }
440
441   if (isa<LoadInst>(I))
442     // The value loaded is an gc base itself
443     return BaseDefiningValueResult(I, true);
444   
445
446   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I))
447     // The base of this GEP is the base
448     return findBaseDefiningValue(GEP->getPointerOperand());
449
450   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
451     switch (II->getIntrinsicID()) {
452     case Intrinsic::experimental_gc_result_ptr:
453     default:
454       // fall through to general call handling
455       break;
456     case Intrinsic::experimental_gc_statepoint:
457     case Intrinsic::experimental_gc_result_float:
458     case Intrinsic::experimental_gc_result_int:
459       llvm_unreachable("these don't produce pointers");
460     case Intrinsic::experimental_gc_relocate: {
461       // Rerunning safepoint insertion after safepoints are already
462       // inserted is not supported.  It could probably be made to work,
463       // but why are you doing this?  There's no good reason.
464       llvm_unreachable("repeat safepoint insertion is not supported");
465     }
466     case Intrinsic::gcroot:
467       // Currently, this mechanism hasn't been extended to work with gcroot.
468       // There's no reason it couldn't be, but I haven't thought about the
469       // implications much.
470       llvm_unreachable(
471           "interaction with the gcroot mechanism is not supported");
472     }
473   }
474   // We assume that functions in the source language only return base
475   // pointers.  This should probably be generalized via attributes to support
476   // both source language and internal functions.
477   if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I))
478     return BaseDefiningValueResult(I, true);
479
480   // I have absolutely no idea how to implement this part yet.  It's not
481   // necessarily hard, I just haven't really looked at it yet.
482   assert(!isa<LandingPadInst>(I) && "Landing Pad is unimplemented");
483
484   if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
485     // A CAS is effectively a atomic store and load combined under a
486     // predicate.  From the perspective of base pointers, we just treat it
487     // like a load.
488     return BaseDefiningValueResult(I, true);
489
490   assert(!isa<AtomicRMWInst>(I) && "Xchg handled above, all others are "
491                                    "binary ops which don't apply to pointers");
492
493   // The aggregate ops.  Aggregates can either be in the heap or on the
494   // stack, but in either case, this is simply a field load.  As a result,
495   // this is a defining definition of the base just like a load is.
496   if (isa<ExtractValueInst>(I))
497     return BaseDefiningValueResult(I, true);
498
499   // We should never see an insert vector since that would require we be
500   // tracing back a struct value not a pointer value.
501   assert(!isa<InsertValueInst>(I) &&
502          "Base pointer for a struct is meaningless");
503
504   // An extractelement produces a base result exactly when it's input does.
505   // We may need to insert a parallel instruction to extract the appropriate
506   // element out of the base vector corresponding to the input. Given this,
507   // it's analogous to the phi and select case even though it's not a merge.
508   if (isa<ExtractElementInst>(I))
509     // Note: There a lot of obvious peephole cases here.  This are deliberately
510     // handled after the main base pointer inference algorithm to make writing
511     // test cases to exercise that code easier.
512     return BaseDefiningValueResult(I, false);
513
514   // The last two cases here don't return a base pointer.  Instead, they
515   // return a value which dynamically selects from among several base
516   // derived pointers (each with it's own base potentially).  It's the job of
517   // the caller to resolve these.
518   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) &&
519          "missing instruction case in findBaseDefiningValing");
520   return BaseDefiningValueResult(I, false);
521 }
522
523 /// Returns the base defining value for this value.
524 static Value *findBaseDefiningValueCached(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
525   Value *&Cached = Cache[I];
526   if (!Cached) {
527     Cached = findBaseDefiningValue(I).BDV;
528     DEBUG(dbgs() << "fBDV-cached: " << I->getName() << " -> "
529                  << Cached->getName() << "\n");
530   }
531   assert(Cache[I] != nullptr);
532   return Cached;
533 }
534
535 /// Return a base pointer for this value if known.  Otherwise, return it's
536 /// base defining value.
537 static Value *findBaseOrBDV(Value *I, DefiningValueMapTy &Cache) {
538   Value *Def = findBaseDefiningValueCached(I, Cache);
539   auto Found = Cache.find(Def);
540   if (Found != Cache.end()) {
541     // Either a base-of relation, or a self reference.  Caller must check.
542     return Found->second;
543   }
544   // Only a BDV available
545   return Def;
546 }
547
548 /// Given the result of a call to findBaseDefiningValue, or findBaseOrBDV,
549 /// is it known to be a base pointer?  Or do we need to continue searching.
550 static bool isKnownBaseResult(Value *V) {
551   if (!isa<PHINode>(V) && !isa<SelectInst>(V) &&
552       !isa<ExtractElementInst>(V) && !isa<InsertElementInst>(V) &&
553       !isa<ShuffleVectorInst>(V)) {
554     // no recursion possible
555     return true;
556   }
557   if (isa<Instruction>(V) &&
558       cast<Instruction>(V)->getMetadata("is_base_value")) {
559     // This is a previously inserted base phi or select.  We know
560     // that this is a base value.
561     return true;
562   }
563
564   // We need to keep searching
565   return false;
566 }
567
568 namespace {
569 /// Models the state of a single base defining value in the findBasePointer
570 /// algorithm for determining where a new instruction is needed to propagate
571 /// the base of this BDV.
572 class BDVState {
573 public:
574   enum Status { Unknown, Base, Conflict };
575
576   BDVState(Status s, Value *b = nullptr) : status(s), base(b) {
577     assert(status != Base || b);
578   }
579   explicit BDVState(Value *b) : status(Base), base(b) {}
580   BDVState() : status(Unknown), base(nullptr) {}
581
582   Status getStatus() const { return status; }
583   Value *getBase() const { return base; }
584
585   bool isBase() const { return getStatus() == Base; }
586   bool isUnknown() const { return getStatus() == Unknown; }
587   bool isConflict() const { return getStatus() == Conflict; }
588
589   bool operator==(const BDVState &other) const {
590     return base == other.base && status == other.status;
591   }
592
593   bool operator!=(const BDVState &other) const { return !(*this == other); }
594
595   LLVM_DUMP_METHOD
596   void dump() const { print(dbgs()); dbgs() << '\n'; }
597   
598   void print(raw_ostream &OS) const {
599     switch (status) {
600     case Unknown:
601       OS << "U";
602       break;
603     case Base:
604       OS << "B";
605       break;
606     case Conflict:
607       OS << "C";
608       break;
609     };
610     OS << " (" << base << " - "
611        << (base ? base->getName() : "nullptr") << "): ";
612   }
613
614 private:
615   Status status;
616   Value *base; // non null only if status == base
617 };
618 }
619
620 #ifndef NDEBUG
621 static raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const BDVState &State) {
622   State.print(OS);
623   return OS;
624 }
625 #endif
626
627 namespace {
628 // Values of type BDVState form a lattice, and this is a helper
629 // class that implementes the meet operation.  The meat of the meet
630 // operation is implemented in MeetBDVStates::pureMeet
631 class MeetBDVStates {
632 public:
633   /// Initializes the currentResult to the TOP state so that if can be met with
634   /// any other state to produce that state.
635   MeetBDVStates() {}
636
637   // Destructively meet the current result with the given BDVState
638   void meetWith(BDVState otherState) {
639     currentResult = meet(otherState, currentResult);
640   }
641
642   BDVState getResult() const { return currentResult; }
643
644 private:
645   BDVState currentResult;
646
647   /// Perform a meet operation on two elements of the BDVState lattice.
648   static BDVState meet(BDVState LHS, BDVState RHS) {
649     assert((pureMeet(LHS, RHS) == pureMeet(RHS, LHS)) &&
650            "math is wrong: meet does not commute!");
651     BDVState Result = pureMeet(LHS, RHS);
652     DEBUG(dbgs() << "meet of " << LHS << " with " << RHS
653                  << " produced " << Result << "\n");
654     return Result;
655   }
656
657   static BDVState pureMeet(const BDVState &stateA, const BDVState &stateB) {
658     switch (stateA.getStatus()) {
659     case BDVState::Unknown:
660       return stateB;
661
662     case BDVState::Base:
663       assert(stateA.getBase() && "can't be null");
664       if (stateB.isUnknown())
665         return stateA;
666
667       if (stateB.isBase()) {
668         if (stateA.getBase() == stateB.getBase()) {
669           assert(stateA == stateB && "equality broken!");
670           return stateA;
671         }
672         return BDVState(BDVState::Conflict);
673       }
674       assert(stateB.isConflict() && "only three states!");
675       return BDVState(BDVState::Conflict);
676
677     case BDVState::Conflict:
678       return stateA;
679     }
680     llvm_unreachable("only three states!");
681   }
682 };
683 }
684
685
686 /// For a given value or instruction, figure out what base ptr it's derived
687 /// from.  For gc objects, this is simply itself.  On success, returns a value
688 /// which is the base pointer.  (This is reliable and can be used for
689 /// relocation.)  On failure, returns nullptr.
690 static Value *findBasePointer(Value *I, DefiningValueMapTy &cache) {
691   Value *def = findBaseOrBDV(I, cache);
692
693   if (isKnownBaseResult(def)) {
694     return def;
695   }
696
697   // Here's the rough algorithm:
698   // - For every SSA value, construct a mapping to either an actual base
699   //   pointer or a PHI which obscures the base pointer.
700   // - Construct a mapping from PHI to unknown TOP state.  Use an
701   //   optimistic algorithm to propagate base pointer information.  Lattice
702   //   looks like:
703   //   UNKNOWN
704   //   b1 b2 b3 b4
705   //   CONFLICT
706   //   When algorithm terminates, all PHIs will either have a single concrete
707   //   base or be in a conflict state.
708   // - For every conflict, insert a dummy PHI node without arguments.  Add
709   //   these to the base[Instruction] = BasePtr mapping.  For every
710   //   non-conflict, add the actual base.
711   //  - For every conflict, add arguments for the base[a] of each input
712   //   arguments.
713   //
714   // Note: A simpler form of this would be to add the conflict form of all
715   // PHIs without running the optimistic algorithm.  This would be
716   // analogous to pessimistic data flow and would likely lead to an
717   // overall worse solution.
718
719 #ifndef NDEBUG
720   auto isExpectedBDVType = [](Value *BDV) {
721     return isa<PHINode>(BDV) || isa<SelectInst>(BDV) ||
722            isa<ExtractElementInst>(BDV) || isa<InsertElementInst>(BDV);
723   };
724 #endif
725
726   // Once populated, will contain a mapping from each potentially non-base BDV
727   // to a lattice value (described above) which corresponds to that BDV.
728   // We use the order of insertion (DFS over the def/use graph) to provide a
729   // stable deterministic ordering for visiting DenseMaps (which are unordered)
730   // below.  This is important for deterministic compilation.
731   MapVector<Value *, BDVState> states;
732
733   // Recursively fill in all base defining values reachable from the initial
734   // one for which we don't already know a definite base value for
735   /* scope */ {
736     SmallVector<Value*, 16> Worklist;
737     Worklist.push_back(def);
738     states.insert(std::make_pair(def, BDVState()));
739     while (!Worklist.empty()) {
740       Value *Current = Worklist.pop_back_val();
741       assert(!isKnownBaseResult(Current) && "why did it get added?");
742
743       auto visitIncomingValue = [&](Value *InVal) {
744         Value *Base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
745         if (isKnownBaseResult(Base))
746           // Known bases won't need new instructions introduced and can be
747           // ignored safely
748           return;
749         assert(isExpectedBDVType(Base) && "the only non-base values "
750                "we see should be base defining values");
751         if (states.insert(std::make_pair(Base, BDVState())).second)
752           Worklist.push_back(Base);
753       };
754       if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(Current)) {
755         for (Value *InVal : Phi->incoming_values())
756           visitIncomingValue(InVal);
757       } else if (SelectInst *Sel = dyn_cast<SelectInst>(Current)) {
758         visitIncomingValue(Sel->getTrueValue());
759         visitIncomingValue(Sel->getFalseValue());
760       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(Current)) {
761         visitIncomingValue(EE->getVectorOperand());
762       } else if (auto *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(Current)) {
763         visitIncomingValue(IE->getOperand(0)); // vector operand
764         visitIncomingValue(IE->getOperand(1)); // scalar operand
765       } else {
766         // There is one known class of instructions we know we don't handle.
767         assert(isa<ShuffleVectorInst>(Current));
768         llvm_unreachable("unimplemented instruction case");
769       }
770     }
771   }
772
773 #ifndef NDEBUG
774   DEBUG(dbgs() << "States after initialization:\n");
775   for (auto Pair : states) {
776     DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
777   }
778 #endif
779
780   // Return a phi state for a base defining value.  We'll generate a new
781   // base state for known bases and expect to find a cached state otherwise.
782   auto getStateForBDV = [&](Value *baseValue) {
783     if (isKnownBaseResult(baseValue))
784       return BDVState(baseValue);
785     auto I = states.find(baseValue);
786     assert(I != states.end() && "lookup failed!");
787     return I->second;
788   };
789
790   bool progress = true;
791   while (progress) {
792 #ifndef NDEBUG
793     size_t oldSize = states.size();
794 #endif
795     progress = false;
796     // We're only changing values in this loop, thus safe to keep iterators.
797     // Since this is computing a fixed point, the order of visit does not
798     // effect the result.  TODO: We could use a worklist here and make this run
799     // much faster.
800     for (auto Pair : states) {
801       Value *v = Pair.first;
802       assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
803
804       // Given an input value for the current instruction, return a BDVState
805       // instance which represents the BDV of that value.
806       auto getStateForInput = [&](Value *V) mutable {
807         Value *BDV = findBaseOrBDV(V, cache);
808         return getStateForBDV(BDV);
809       };
810
811       MeetBDVStates calculateMeet;
812       if (SelectInst *select = dyn_cast<SelectInst>(v)) {
813         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(select->getTrueValue()));
814         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(select->getFalseValue()));
815       } else if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(v)) {
816         for (Value *Val : Phi->incoming_values())
817           calculateMeet.meetWith(getStateForInput(Val));
818       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(v)) {
819         // The 'meet' for an extractelement is slightly trivial, but it's still
820         // useful in that it drives us to conflict if our input is.
821         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(EE->getVectorOperand()));
822       } else {
823         // Given there's a inherent type mismatch between the operands, will
824         // *always* produce Conflict.
825         auto *IE = cast<InsertElementInst>(v);
826         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(IE->getOperand(0)));
827         calculateMeet.meetWith(getStateForInput(IE->getOperand(1)));
828       }
829
830       BDVState oldState = states[v];
831       BDVState newState = calculateMeet.getResult();
832       if (oldState != newState) {
833         progress = true;
834         states[v] = newState;
835       }
836     }
837
838     assert(oldSize <= states.size());
839     assert(oldSize == states.size() || progress);
840   }
841
842 #ifndef NDEBUG
843   DEBUG(dbgs() << "States after meet iteration:\n");
844   for (auto Pair : states) {
845     DEBUG(dbgs() << " " << Pair.second << " for " << *Pair.first << "\n");
846   }
847 #endif
848   
849   // Insert Phis for all conflicts
850   // TODO: adjust naming patterns to avoid this order of iteration dependency
851   for (auto Pair : states) {
852     Instruction *I = cast<Instruction>(Pair.first);
853     BDVState State = Pair.second;
854     assert(!isKnownBaseResult(I) && "why did it get added?");
855     assert(!State.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
856
857     // extractelement instructions are a bit special in that we may need to
858     // insert an extract even when we know an exact base for the instruction.
859     // The problem is that we need to convert from a vector base to a scalar
860     // base for the particular indice we're interested in.
861     if (State.isBase() && isa<ExtractElementInst>(I) &&
862         isa<VectorType>(State.getBase()->getType())) {
863       auto *EE = cast<ExtractElementInst>(I);
864       // TODO: In many cases, the new instruction is just EE itself.  We should
865       // exploit this, but can't do it here since it would break the invariant
866       // about the BDV not being known to be a base.
867       auto *BaseInst = ExtractElementInst::Create(State.getBase(),
868                                                   EE->getIndexOperand(),
869                                                   "base_ee", EE);
870       BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
871       states[I] = BDVState(BDVState::Base, BaseInst);
872     }
873
874     // Since we're joining a vector and scalar base, they can never be the
875     // same.  As a result, we should always see insert element having reached
876     // the conflict state.
877     if (isa<InsertElementInst>(I)) {
878       assert(State.isConflict());
879     }
880     
881     if (!State.isConflict())
882       continue;
883
884     /// Create and insert a new instruction which will represent the base of
885     /// the given instruction 'I'.
886     auto MakeBaseInstPlaceholder = [](Instruction *I) -> Instruction* {
887       if (isa<PHINode>(I)) {
888         BasicBlock *BB = I->getParent();
889         int NumPreds = std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB));
890         assert(NumPreds > 0 && "how did we reach here");
891         std::string Name = I->hasName() ?
892            (I->getName() + ".base").str() : "base_phi";
893         return PHINode::Create(I->getType(), NumPreds, Name, I);
894       } else if (SelectInst *Sel = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
895         // The undef will be replaced later
896         UndefValue *Undef = UndefValue::get(Sel->getType());
897         std::string Name = I->hasName() ?
898           (I->getName() + ".base").str() : "base_select";
899         return SelectInst::Create(Sel->getCondition(), Undef,
900                                   Undef, Name, Sel);
901       } else if (auto *EE = dyn_cast<ExtractElementInst>(I)) {
902         UndefValue *Undef = UndefValue::get(EE->getVectorOperand()->getType());
903         std::string Name = I->hasName() ?
904           (I->getName() + ".base").str() : "base_ee";
905         return ExtractElementInst::Create(Undef, EE->getIndexOperand(), Name,
906                                           EE);
907       } else {
908         auto *IE = cast<InsertElementInst>(I);
909         UndefValue *VecUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(0)->getType());
910         UndefValue *ScalarUndef = UndefValue::get(IE->getOperand(1)->getType());
911         std::string Name = I->hasName() ?
912           (I->getName() + ".base").str() : "base_ie";
913         return InsertElementInst::Create(VecUndef, ScalarUndef,
914                                          IE->getOperand(2), Name, IE);
915       }
916
917     };
918     Instruction *BaseInst = MakeBaseInstPlaceholder(I);
919     // Add metadata marking this as a base value
920     BaseInst->setMetadata("is_base_value", MDNode::get(I->getContext(), {}));
921     states[I] = BDVState(BDVState::Conflict, BaseInst);
922   }
923
924   // Returns a instruction which produces the base pointer for a given
925   // instruction.  The instruction is assumed to be an input to one of the BDVs
926   // seen in the inference algorithm above.  As such, we must either already
927   // know it's base defining value is a base, or have inserted a new
928   // instruction to propagate the base of it's BDV and have entered that newly
929   // introduced instruction into the state table.  In either case, we are
930   // assured to be able to determine an instruction which produces it's base
931   // pointer. 
932   auto getBaseForInput = [&](Value *Input, Instruction *InsertPt) {
933     Value *BDV = findBaseOrBDV(Input, cache);
934     Value *Base = nullptr;
935     if (isKnownBaseResult(BDV)) {
936       Base = BDV;
937     } else {
938       // Either conflict or base.
939       assert(states.count(BDV));
940       Base = states[BDV].getBase();
941     }
942     assert(Base && "can't be null");
943     // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
944     if (Base->getType() != Input->getType() &&
945         InsertPt) {
946       Base = new BitCastInst(Base, Input->getType(), "cast",
947                              InsertPt);
948     }
949     return Base;
950   };
951
952   // Fixup all the inputs of the new PHIs.  Visit order needs to be
953   // deterministic and predictable because we're naming newly created
954   // instructions.
955   for (auto Pair : states) {
956     Instruction *v = cast<Instruction>(Pair.first);
957     BDVState state = Pair.second;
958
959     assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
960     assert(!state.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
961     if (!state.isConflict())
962       continue;
963
964     if (PHINode *basephi = dyn_cast<PHINode>(state.getBase())) {
965       PHINode *phi = cast<PHINode>(v);
966       unsigned NumPHIValues = phi->getNumIncomingValues();
967       for (unsigned i = 0; i < NumPHIValues; i++) {
968         Value *InVal = phi->getIncomingValue(i);
969         BasicBlock *InBB = phi->getIncomingBlock(i);
970
971         // If we've already seen InBB, add the same incoming value
972         // we added for it earlier.  The IR verifier requires phi
973         // nodes with multiple entries from the same basic block
974         // to have the same incoming value for each of those
975         // entries.  If we don't do this check here and basephi
976         // has a different type than base, we'll end up adding two
977         // bitcasts (and hence two distinct values) as incoming
978         // values for the same basic block.
979
980         int blockIndex = basephi->getBasicBlockIndex(InBB);
981         if (blockIndex != -1) {
982           Value *oldBase = basephi->getIncomingValue(blockIndex);
983           basephi->addIncoming(oldBase, InBB);
984           
985 #ifndef NDEBUG
986           Value *Base = getBaseForInput(InVal, nullptr);
987           // In essence this assert states: the only way two
988           // values incoming from the same basic block may be
989           // different is by being different bitcasts of the same
990           // value.  A cleanup that remains TODO is changing
991           // findBaseOrBDV to return an llvm::Value of the correct
992           // type (and still remain pure).  This will remove the
993           // need to add bitcasts.
994           assert(Base->stripPointerCasts() == oldBase->stripPointerCasts() &&
995                  "sanity -- findBaseOrBDV should be pure!");
996 #endif
997           continue;
998         }
999
1000         // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1001         // need to insert a bitcast in the incoming block.
1002         // TODO: Need to split critical edges if insertion is needed
1003         Value *Base = getBaseForInput(InVal, InBB->getTerminator());
1004         basephi->addIncoming(Base, InBB);
1005       }
1006       assert(basephi->getNumIncomingValues() == NumPHIValues);
1007     } else if (SelectInst *BaseSel = dyn_cast<SelectInst>(state.getBase())) {
1008       SelectInst *Sel = cast<SelectInst>(v);
1009       // Operand 1 & 2 are true, false path respectively. TODO: refactor to
1010       // something more safe and less hacky.
1011       for (int i = 1; i <= 2; i++) {
1012         Value *InVal = Sel->getOperand(i);
1013         // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1014         // need to insert a bitcast.
1015         Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseSel);
1016         BaseSel->setOperand(i, Base);
1017       }
1018     } else if (auto *BaseEE = dyn_cast<ExtractElementInst>(state.getBase())) {
1019       Value *InVal = cast<ExtractElementInst>(v)->getVectorOperand();
1020       // Find the instruction which produces the base for each input.  We may
1021       // need to insert a bitcast.
1022       Value *Base = getBaseForInput(InVal, BaseEE);
1023       BaseEE->setOperand(0, Base);
1024     } else {
1025       auto *BaseIE = cast<InsertElementInst>(state.getBase());
1026       auto *BdvIE = cast<InsertElementInst>(v);
1027       auto UpdateOperand = [&](int OperandIdx) {
1028         Value *InVal = BdvIE->getOperand(OperandIdx);
1029         Value *Base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
1030         if (!isKnownBaseResult(Base)) {
1031           // Either conflict or base.
1032           assert(states.count(Base));
1033           Base = states[Base].getBase();
1034           assert(Base != nullptr && "unknown BDVState!");
1035         }
1036         assert(Base && "can't be null");
1037         BaseIE->setOperand(OperandIdx, Base);
1038       };
1039       UpdateOperand(0); // vector operand
1040       UpdateOperand(1); // scalar operand
1041     }
1042
1043   }
1044
1045   // Now that we're done with the algorithm, see if we can optimize the 
1046   // results slightly by reducing the number of new instructions needed. 
1047   // Arguably, this should be integrated into the algorithm above, but 
1048   // doing as a post process step is easier to reason about for the moment.
1049   DenseMap<Value *, Value *> ReverseMap;
1050   SmallPtrSet<Instruction *, 16> NewInsts;
1051   SmallSetVector<AssertingVH<Instruction>, 16> Worklist;
1052   // Note: We need to visit the states in a deterministic order.  We uses the
1053   // Keys we sorted above for this purpose.  Note that we are papering over a
1054   // bigger problem with the algorithm above - it's visit order is not
1055   // deterministic.  A larger change is needed to fix this.
1056   for (auto Pair : states) {
1057     auto *BDV = Pair.first;
1058     auto State = Pair.second;
1059     Value *Base = State.getBase();
1060     assert(BDV && Base);
1061     assert(!isKnownBaseResult(BDV) && "why did it get added?");
1062     assert(isKnownBaseResult(Base) &&
1063            "must be something we 'know' is a base pointer");
1064     if (!State.isConflict())
1065       continue;
1066
1067     ReverseMap[Base] = BDV;
1068     if (auto *BaseI = dyn_cast<Instruction>(Base)) {
1069       NewInsts.insert(BaseI);
1070       Worklist.insert(BaseI);
1071     }
1072   }
1073   auto ReplaceBaseInstWith = [&](Value *BDV, Instruction *BaseI,
1074                                  Value *Replacement) {
1075     // Add users which are new instructions (excluding self references)
1076     for (User *U : BaseI->users())
1077       if (auto *UI = dyn_cast<Instruction>(U))
1078         if (NewInsts.count(UI) && UI != BaseI)
1079           Worklist.insert(UI);
1080     // Then do the actual replacement
1081     NewInsts.erase(BaseI);
1082     ReverseMap.erase(BaseI);
1083     BaseI->replaceAllUsesWith(Replacement);
1084     BaseI->eraseFromParent();
1085     assert(states.count(BDV));
1086     assert(states[BDV].isConflict() && states[BDV].getBase() == BaseI);
1087     states[BDV] = BDVState(BDVState::Conflict, Replacement);
1088   };
1089   const DataLayout &DL = cast<Instruction>(def)->getModule()->getDataLayout();
1090   while (!Worklist.empty()) {
1091     Instruction *BaseI = Worklist.pop_back_val();
1092     assert(NewInsts.count(BaseI));
1093     Value *Bdv = ReverseMap[BaseI];
1094     if (auto *BdvI = dyn_cast<Instruction>(Bdv))
1095       if (BaseI->isIdenticalTo(BdvI)) {
1096         DEBUG(dbgs() << "Identical Base: " << *BaseI << "\n");
1097         ReplaceBaseInstWith(Bdv, BaseI, Bdv);
1098         continue;
1099       }
1100     if (Value *V = SimplifyInstruction(BaseI, DL)) {
1101       DEBUG(dbgs() << "Base " << *BaseI << " simplified to " << *V << "\n");
1102       ReplaceBaseInstWith(Bdv, BaseI, V);
1103       continue;
1104     }
1105   }
1106
1107   // Cache all of our results so we can cheaply reuse them
1108   // NOTE: This is actually two caches: one of the base defining value
1109   // relation and one of the base pointer relation!  FIXME
1110   for (auto Pair : states) {
1111     auto *BDV = Pair.first;
1112     Value *base = Pair.second.getBase();
1113     assert(BDV && base);
1114
1115     std::string fromstr =
1116       cache.count(BDV) ? (cache[BDV]->hasName() ? cache[BDV]->getName() : "")
1117                      : "none";
1118     DEBUG(dbgs() << "Updating base value cache"
1119           << " for: " << (BDV->hasName() ? BDV->getName() : "")
1120           << " from: " << fromstr
1121           << " to: " << (base->hasName() ? base->getName() : "") << "\n");
1122
1123     if (cache.count(BDV)) {
1124       // Once we transition from the BDV relation being store in the cache to
1125       // the base relation being stored, it must be stable
1126       assert((!isKnownBaseResult(cache[BDV]) || cache[BDV] == base) &&
1127              "base relation should be stable");
1128     }
1129     cache[BDV] = base;
1130   }
1131   assert(cache.find(def) != cache.end());
1132   return cache[def];
1133 }
1134
1135 // For a set of live pointers (base and/or derived), identify the base
1136 // pointer of the object which they are derived from.  This routine will
1137 // mutate the IR graph as needed to make the 'base' pointer live at the
1138 // definition site of 'derived'.  This ensures that any use of 'derived' can
1139 // also use 'base'.  This may involve the insertion of a number of
1140 // additional PHI nodes.
1141 //
1142 // preconditions: live is a set of pointer type Values
1143 //
1144 // side effects: may insert PHI nodes into the existing CFG, will preserve
1145 // CFG, will not remove or mutate any existing nodes
1146 //
1147 // post condition: PointerToBase contains one (derived, base) pair for every
1148 // pointer in live.  Note that derived can be equal to base if the original
1149 // pointer was a base pointer.
1150 static void
1151 findBasePointers(const StatepointLiveSetTy &live,
1152                  DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> &PointerToBase,
1153                  DominatorTree *DT, DefiningValueMapTy &DVCache) {
1154   // For the naming of values inserted to be deterministic - which makes for
1155   // much cleaner and more stable tests - we need to assign an order to the
1156   // live values.  DenseSets do not provide a deterministic order across runs.
1157   SmallVector<Value *, 64> Temp;
1158   Temp.insert(Temp.end(), live.begin(), live.end());
1159   std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
1160   for (Value *ptr : Temp) {
1161     Value *base = findBasePointer(ptr, DVCache);
1162     assert(base && "failed to find base pointer");
1163     PointerToBase[ptr] = base;
1164     assert((!isa<Instruction>(base) || !isa<Instruction>(ptr) ||
1165             DT->dominates(cast<Instruction>(base)->getParent(),
1166                           cast<Instruction>(ptr)->getParent())) &&
1167            "The base we found better dominate the derived pointer");
1168
1169     // If you see this trip and like to live really dangerously, the code should
1170     // be correct, just with idioms the verifier can't handle.  You can try
1171     // disabling the verifier at your own substantial risk.
1172     assert(!isa<ConstantPointerNull>(base) &&
1173            "the relocation code needs adjustment to handle the relocation of "
1174            "a null pointer constant without causing false positives in the "
1175            "safepoint ir verifier.");
1176   }
1177 }
1178
1179 /// Find the required based pointers (and adjust the live set) for the given
1180 /// parse point.
1181 static void findBasePointers(DominatorTree &DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
1182                              const CallSite &CS,
1183                              PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1184   DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> PointerToBase;
1185   findBasePointers(result.liveset, PointerToBase, &DT, DVCache);
1186
1187   if (PrintBasePointers) {
1188     // Note: Need to print these in a stable order since this is checked in
1189     // some tests.
1190     errs() << "Base Pairs (w/o Relocation):\n";
1191     SmallVector<Value *, 64> Temp;
1192     Temp.reserve(PointerToBase.size());
1193     for (auto Pair : PointerToBase) {
1194       Temp.push_back(Pair.first);
1195     }
1196     std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
1197     for (Value *Ptr : Temp) {
1198       Value *Base = PointerToBase[Ptr];
1199       errs() << " derived %" << Ptr->getName() << " base %" << Base->getName()
1200              << "\n";
1201     }
1202   }
1203
1204   result.PointerToBase = PointerToBase;
1205 }
1206
1207 /// Given an updated version of the dataflow liveness results, update the
1208 /// liveset and base pointer maps for the call site CS.
1209 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
1210                                   const CallSite &CS,
1211                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &result);
1212
1213 static void recomputeLiveInValues(
1214     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1215     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1216   // TODO-PERF: reuse the original liveness, then simply run the dataflow
1217   // again.  The old values are still live and will help it stabilize quickly.
1218   GCPtrLivenessData RevisedLivenessData;
1219   computeLiveInValues(DT, F, RevisedLivenessData);
1220   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1221     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1222     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1223     recomputeLiveInValues(RevisedLivenessData, CS, info);
1224   }
1225 }
1226
1227 // When inserting gc.relocate calls, we need to ensure there are no uses
1228 // of the original value between the gc.statepoint and the gc.relocate call.
1229 // One case which can arise is a phi node starting one of the successor blocks.
1230 // We also need to be able to insert the gc.relocates only on the path which
1231 // goes through the statepoint.  We might need to split an edge to make this
1232 // possible.
1233 static BasicBlock *
1234 normalizeForInvokeSafepoint(BasicBlock *BB, BasicBlock *InvokeParent,
1235                             DominatorTree &DT) {
1236   BasicBlock *Ret = BB;
1237   if (!BB->getUniquePredecessor()) {
1238     Ret = SplitBlockPredecessors(BB, InvokeParent, "", &DT);
1239   }
1240
1241   // Now that 'ret' has unique predecessor we can safely remove all phi nodes
1242   // from it
1243   FoldSingleEntryPHINodes(Ret);
1244   assert(!isa<PHINode>(Ret->begin()));
1245
1246   // At this point, we can safely insert a gc.relocate as the first instruction
1247   // in Ret if needed.
1248   return Ret;
1249 }
1250
1251 static int find_index(ArrayRef<Value *> livevec, Value *val) {
1252   auto itr = std::find(livevec.begin(), livevec.end(), val);
1253   assert(livevec.end() != itr);
1254   size_t index = std::distance(livevec.begin(), itr);
1255   assert(index < livevec.size());
1256   return index;
1257 }
1258
1259 // Create new attribute set containing only attributes which can be transferred
1260 // from original call to the safepoint.
1261 static AttributeSet legalizeCallAttributes(AttributeSet AS) {
1262   AttributeSet ret;
1263
1264   for (unsigned Slot = 0; Slot < AS.getNumSlots(); Slot++) {
1265     unsigned index = AS.getSlotIndex(Slot);
1266
1267     if (index == AttributeSet::ReturnIndex ||
1268         index == AttributeSet::FunctionIndex) {
1269
1270       for (auto it = AS.begin(Slot), it_end = AS.end(Slot); it != it_end;
1271            ++it) {
1272         Attribute attr = *it;
1273
1274         // Do not allow certain attributes - just skip them
1275         // Safepoint can not be read only or read none.
1276         if (attr.hasAttribute(Attribute::ReadNone) ||
1277             attr.hasAttribute(Attribute::ReadOnly))
1278           continue;
1279
1280         ret = ret.addAttributes(
1281             AS.getContext(), index,
1282             AttributeSet::get(AS.getContext(), index, AttrBuilder(attr)));
1283       }
1284     }
1285
1286     // Just skip parameter attributes for now
1287   }
1288
1289   return ret;
1290 }
1291
1292 /// Helper function to place all gc relocates necessary for the given
1293 /// statepoint.
1294 /// Inputs:
1295 ///   liveVariables - list of variables to be relocated.
1296 ///   liveStart - index of the first live variable.
1297 ///   basePtrs - base pointers.
1298 ///   statepointToken - statepoint instruction to which relocates should be
1299 ///   bound.
1300 ///   Builder - Llvm IR builder to be used to construct new calls.
1301 static void CreateGCRelocates(ArrayRef<llvm::Value *> LiveVariables,
1302                               const int LiveStart,
1303                               ArrayRef<llvm::Value *> BasePtrs,
1304                               Instruction *StatepointToken,
1305                               IRBuilder<> Builder) {
1306   if (LiveVariables.empty())
1307     return;
1308   
1309   // All gc_relocate are set to i8 addrspace(1)* type. We originally generated
1310   // unique declarations for each pointer type, but this proved problematic
1311   // because the intrinsic mangling code is incomplete and fragile.  Since
1312   // we're moving towards a single unified pointer type anyways, we can just
1313   // cast everything to an i8* of the right address space.  A bitcast is added
1314   // later to convert gc_relocate to the actual value's type. 
1315   Module *M = StatepointToken->getModule();
1316   auto AS = cast<PointerType>(LiveVariables[0]->getType())->getAddressSpace();
1317   Type *Types[] = {Type::getInt8PtrTy(M->getContext(), AS)};
1318   Value *GCRelocateDecl =
1319     Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::experimental_gc_relocate, Types);
1320
1321   for (unsigned i = 0; i < LiveVariables.size(); i++) {
1322     // Generate the gc.relocate call and save the result
1323     Value *BaseIdx =
1324       Builder.getInt32(LiveStart + find_index(LiveVariables, BasePtrs[i]));
1325     Value *LiveIdx =
1326       Builder.getInt32(LiveStart + find_index(LiveVariables, LiveVariables[i]));
1327
1328     // only specify a debug name if we can give a useful one
1329     CallInst *Reloc = Builder.CreateCall(
1330         GCRelocateDecl, {StatepointToken, BaseIdx, LiveIdx},
1331         LiveVariables[i]->hasName() ? LiveVariables[i]->getName() + ".relocated"
1332                                     : "");
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, cast<AllocaInst>(Alloca)->getAllocatedType(),
1582         RelocatedValue->hasName() ? RelocatedValue->getName() + ".casted" : "");
1583
1584     StoreInst *Store = new StoreInst(CastedRelocatedValue, Alloca);
1585     Store->insertAfter(cast<Instruction>(CastedRelocatedValue));
1586
1587 #ifndef NDEBUG
1588     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1589 #endif
1590   }
1591 }
1592
1593 // Helper function for the "relocationViaAlloca". Similar to the
1594 // "insertRelocationStores" but works for rematerialized values.
1595 static void
1596 insertRematerializationStores(
1597   RematerializedValueMapTy RematerializedValues,
1598   DenseMap<Value *, Value *> &AllocaMap,
1599   DenseSet<Value *> &VisitedLiveValues) {
1600
1601   for (auto RematerializedValuePair: RematerializedValues) {
1602     Instruction *RematerializedValue = RematerializedValuePair.first;
1603     Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1604
1605     assert(AllocaMap.count(OriginalValue) &&
1606            "Can not find alloca for rematerialized value");
1607     Value *Alloca = AllocaMap[OriginalValue];
1608
1609     StoreInst *Store = new StoreInst(RematerializedValue, Alloca);
1610     Store->insertAfter(RematerializedValue);
1611
1612 #ifndef NDEBUG
1613     VisitedLiveValues.insert(OriginalValue);
1614 #endif
1615   }
1616 }
1617
1618 /// do all the relocation update via allocas and mem2reg
1619 static void relocationViaAlloca(
1620     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<Value *> Live,
1621     ArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> Records) {
1622 #ifndef NDEBUG
1623   // record initial number of (static) allocas; we'll check we have the same
1624   // number when we get done.
1625   int InitialAllocaNum = 0;
1626   for (auto I = F.getEntryBlock().begin(), E = F.getEntryBlock().end(); I != E;
1627        I++)
1628     if (isa<AllocaInst>(*I))
1629       InitialAllocaNum++;
1630 #endif
1631
1632   // TODO-PERF: change data structures, reserve
1633   DenseMap<Value *, Value *> AllocaMap;
1634   SmallVector<AllocaInst *, 200> PromotableAllocas;
1635   // Used later to chack that we have enough allocas to store all values
1636   std::size_t NumRematerializedValues = 0;
1637   PromotableAllocas.reserve(Live.size());
1638
1639   // Emit alloca for "LiveValue" and record it in "allocaMap" and
1640   // "PromotableAllocas"
1641   auto emitAllocaFor = [&](Value *LiveValue) {
1642     AllocaInst *Alloca = new AllocaInst(LiveValue->getType(), "",
1643                                         F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1644     AllocaMap[LiveValue] = Alloca;
1645     PromotableAllocas.push_back(Alloca);
1646   };
1647
1648   // emit alloca for each live gc pointer
1649   for (unsigned i = 0; i < Live.size(); i++) {
1650     emitAllocaFor(Live[i]);
1651   }
1652
1653   // emit allocas for rematerialized values
1654   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
1655     const struct PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
1656
1657     for (auto RematerializedValuePair : Info.RematerializedValues) {
1658       Value *OriginalValue = RematerializedValuePair.second;
1659       if (AllocaMap.count(OriginalValue) != 0)
1660         continue;
1661
1662       emitAllocaFor(OriginalValue);
1663       ++NumRematerializedValues;
1664     }
1665   }
1666
1667   // The next two loops are part of the same conceptual operation.  We need to
1668   // insert a store to the alloca after the original def and at each
1669   // redefinition.  We need to insert a load before each use.  These are split
1670   // into distinct loops for performance reasons.
1671
1672   // update gc pointer after each statepoint
1673   // either store a relocated value or null (if no relocated value found for
1674   // this gc pointer and it is not a gc_result)
1675   // this must happen before we update the statepoint with load of alloca
1676   // otherwise we lose the link between statepoint and old def
1677   for (size_t i = 0; i < Records.size(); i++) {
1678     const struct PartiallyConstructedSafepointRecord &Info = Records[i];
1679     Value *Statepoint = Info.StatepointToken;
1680
1681     // This will be used for consistency check
1682     DenseSet<Value *> VisitedLiveValues;
1683
1684     // Insert stores for normal statepoint gc relocates
1685     insertRelocationStores(Statepoint->users(), AllocaMap, VisitedLiveValues);
1686
1687     // In case if it was invoke statepoint
1688     // we will insert stores for exceptional path gc relocates.
1689     if (isa<InvokeInst>(Statepoint)) {
1690       insertRelocationStores(Info.UnwindToken->users(), AllocaMap,
1691                              VisitedLiveValues);
1692     }
1693
1694     // Do similar thing with rematerialized values
1695     insertRematerializationStores(Info.RematerializedValues, AllocaMap,
1696                                   VisitedLiveValues);
1697
1698     if (ClobberNonLive) {
1699       // As a debugging aid, pretend that an unrelocated pointer becomes null at
1700       // the gc.statepoint.  This will turn some subtle GC problems into
1701       // slightly easier to debug SEGVs.  Note that on large IR files with
1702       // lots of gc.statepoints this is extremely costly both memory and time
1703       // wise.
1704       SmallVector<AllocaInst *, 64> ToClobber;
1705       for (auto Pair : AllocaMap) {
1706         Value *Def = Pair.first;
1707         AllocaInst *Alloca = cast<AllocaInst>(Pair.second);
1708
1709         // This value was relocated
1710         if (VisitedLiveValues.count(Def)) {
1711           continue;
1712         }
1713         ToClobber.push_back(Alloca);
1714       }
1715
1716       auto InsertClobbersAt = [&](Instruction *IP) {
1717         for (auto *AI : ToClobber) {
1718           auto AIType = cast<PointerType>(AI->getType());
1719           auto PT = cast<PointerType>(AIType->getElementType());
1720           Constant *CPN = ConstantPointerNull::get(PT);
1721           StoreInst *Store = new StoreInst(CPN, AI);
1722           Store->insertBefore(IP);
1723         }
1724       };
1725
1726       // Insert the clobbering stores.  These may get intermixed with the
1727       // gc.results and gc.relocates, but that's fine.
1728       if (auto II = dyn_cast<InvokeInst>(Statepoint)) {
1729         InsertClobbersAt(II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1730         InsertClobbersAt(II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1731       } else {
1732         BasicBlock::iterator Next(cast<CallInst>(Statepoint));
1733         Next++;
1734         InsertClobbersAt(Next);
1735       }
1736     }
1737   }
1738   // update use with load allocas and add store for gc_relocated
1739   for (auto Pair : AllocaMap) {
1740     Value *Def = Pair.first;
1741     Value *Alloca = Pair.second;
1742
1743     // we pre-record the uses of allocas so that we dont have to worry about
1744     // later update
1745     // that change the user information.
1746     SmallVector<Instruction *, 20> Uses;
1747     // PERF: trade a linear scan for repeated reallocation
1748     Uses.reserve(std::distance(Def->user_begin(), Def->user_end()));
1749     for (User *U : Def->users()) {
1750       if (!isa<ConstantExpr>(U)) {
1751         // If the def has a ConstantExpr use, then the def is either a
1752         // ConstantExpr use itself or null.  In either case
1753         // (recursively in the first, directly in the second), the oop
1754         // it is ultimately dependent on is null and this particular
1755         // use does not need to be fixed up.
1756         Uses.push_back(cast<Instruction>(U));
1757       }
1758     }
1759
1760     std::sort(Uses.begin(), Uses.end());
1761     auto Last = std::unique(Uses.begin(), Uses.end());
1762     Uses.erase(Last, Uses.end());
1763
1764     for (Instruction *Use : Uses) {
1765       if (isa<PHINode>(Use)) {
1766         PHINode *Phi = cast<PHINode>(Use);
1767         for (unsigned i = 0; i < Phi->getNumIncomingValues(); i++) {
1768           if (Def == Phi->getIncomingValue(i)) {
1769             LoadInst *Load = new LoadInst(
1770                 Alloca, "", Phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1771             Phi->setIncomingValue(i, Load);
1772           }
1773         }
1774       } else {
1775         LoadInst *Load = new LoadInst(Alloca, "", Use);
1776         Use->replaceUsesOfWith(Def, Load);
1777       }
1778     }
1779
1780     // emit store for the initial gc value
1781     // store must be inserted after load, otherwise store will be in alloca's
1782     // use list and an extra load will be inserted before it
1783     StoreInst *Store = new StoreInst(Def, Alloca);
1784     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Def)) {
1785       if (InvokeInst *Invoke = dyn_cast<InvokeInst>(Inst)) {
1786         // InvokeInst is a TerminatorInst so the store need to be inserted
1787         // into its normal destination block.
1788         BasicBlock *NormalDest = Invoke->getNormalDest();
1789         Store->insertBefore(NormalDest->getFirstNonPHI());
1790       } else {
1791         assert(!Inst->isTerminator() &&
1792                "The only TerminatorInst that can produce a value is "
1793                "InvokeInst which is handled above.");
1794         Store->insertAfter(Inst);
1795       }
1796     } else {
1797       assert(isa<Argument>(Def));
1798       Store->insertAfter(cast<Instruction>(Alloca));
1799     }
1800   }
1801
1802   assert(PromotableAllocas.size() == Live.size() + NumRematerializedValues &&
1803          "we must have the same allocas with lives");
1804   if (!PromotableAllocas.empty()) {
1805     // apply mem2reg to promote alloca to SSA
1806     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, DT);
1807   }
1808
1809 #ifndef NDEBUG
1810   for (auto I = F.getEntryBlock().begin(), E = F.getEntryBlock().end(); I != E;
1811        I++)
1812     if (isa<AllocaInst>(*I))
1813       InitialAllocaNum--;
1814   assert(InitialAllocaNum == 0 && "We must not introduce any extra allocas");
1815 #endif
1816 }
1817
1818 /// Implement a unique function which doesn't require we sort the input
1819 /// vector.  Doing so has the effect of changing the output of a couple of
1820 /// tests in ways which make them less useful in testing fused safepoints.
1821 template <typename T> static void unique_unsorted(SmallVectorImpl<T> &Vec) {
1822   SmallSet<T, 8> Seen;
1823   Vec.erase(std::remove_if(Vec.begin(), Vec.end(), [&](const T &V) {
1824               return !Seen.insert(V).second;
1825             }), Vec.end());
1826 }
1827
1828 /// Insert holders so that each Value is obviously live through the entire
1829 /// lifetime of the call.
1830 static void insertUseHolderAfter(CallSite &CS, const ArrayRef<Value *> Values,
1831                                  SmallVectorImpl<CallInst *> &Holders) {
1832   if (Values.empty())
1833     // No values to hold live, might as well not insert the empty holder
1834     return;
1835
1836   Module *M = CS.getInstruction()->getParent()->getParent()->getParent();
1837   // Use a dummy vararg function to actually hold the values live
1838   Function *Func = cast<Function>(M->getOrInsertFunction(
1839       "__tmp_use", FunctionType::get(Type::getVoidTy(M->getContext()), true)));
1840   if (CS.isCall()) {
1841     // For call safepoints insert dummy calls right after safepoint
1842     BasicBlock::iterator Next(CS.getInstruction());
1843     Next++;
1844     Holders.push_back(CallInst::Create(Func, Values, "", Next));
1845     return;
1846   }
1847   // For invoke safepooints insert dummy calls both in normal and
1848   // exceptional destination blocks
1849   auto *II = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1850   Holders.push_back(CallInst::Create(
1851       Func, Values, "", II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt()));
1852   Holders.push_back(CallInst::Create(
1853       Func, Values, "", II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt()));
1854 }
1855
1856 static void findLiveReferences(
1857     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1858     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1859   GCPtrLivenessData OriginalLivenessData;
1860   computeLiveInValues(DT, F, OriginalLivenessData);
1861   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1862     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1863     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1864     analyzeParsePointLiveness(DT, OriginalLivenessData, CS, info);
1865   }
1866 }
1867
1868 /// Remove any vector of pointers from the liveset by scalarizing them over the
1869 /// statepoint instruction.  Adds the scalarized pieces to the liveset.  It
1870 /// would be preferable to include the vector in the statepoint itself, but
1871 /// the lowering code currently does not handle that.  Extending it would be
1872 /// slightly non-trivial since it requires a format change.  Given how rare
1873 /// such cases are (for the moment?) scalarizing is an acceptable compromise.
1874 static void splitVectorValues(Instruction *StatepointInst,
1875                               StatepointLiveSetTy &LiveSet,
1876                               DenseMap<Value *, Value *>& PointerToBase,
1877                               DominatorTree &DT) {
1878   SmallVector<Value *, 16> ToSplit;
1879   for (Value *V : LiveSet)
1880     if (isa<VectorType>(V->getType()))
1881       ToSplit.push_back(V);
1882
1883   if (ToSplit.empty())
1884     return;
1885
1886   DenseMap<Value *, SmallVector<Value *, 16>> ElementMapping;
1887
1888   Function &F = *(StatepointInst->getParent()->getParent());
1889
1890   DenseMap<Value *, AllocaInst *> AllocaMap;
1891   // First is normal return, second is exceptional return (invoke only)
1892   DenseMap<Value *, std::pair<Value *, Value *>> Replacements;
1893   for (Value *V : ToSplit) {
1894     AllocaInst *Alloca =
1895         new AllocaInst(V->getType(), "", F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1896     AllocaMap[V] = Alloca;
1897
1898     VectorType *VT = cast<VectorType>(V->getType());
1899     IRBuilder<> Builder(StatepointInst);
1900     SmallVector<Value *, 16> Elements;
1901     for (unsigned i = 0; i < VT->getNumElements(); i++)
1902       Elements.push_back(Builder.CreateExtractElement(V, Builder.getInt32(i)));
1903     ElementMapping[V] = Elements;
1904
1905     auto InsertVectorReform = [&](Instruction *IP) {
1906       Builder.SetInsertPoint(IP);
1907       Builder.SetCurrentDebugLocation(IP->getDebugLoc());
1908       Value *ResultVec = UndefValue::get(VT);
1909       for (unsigned i = 0; i < VT->getNumElements(); i++)
1910         ResultVec = Builder.CreateInsertElement(ResultVec, Elements[i],
1911                                                 Builder.getInt32(i));
1912       return ResultVec;
1913     };
1914
1915     if (isa<CallInst>(StatepointInst)) {
1916       BasicBlock::iterator Next(StatepointInst);
1917       Next++;
1918       Instruction *IP = &*(Next);
1919       Replacements[V].first = InsertVectorReform(IP);
1920       Replacements[V].second = nullptr;
1921     } else {
1922       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(StatepointInst);
1923       // We've already normalized - check that we don't have shared destination
1924       // blocks
1925       BasicBlock *NormalDest = Invoke->getNormalDest();
1926       assert(!isa<PHINode>(NormalDest->begin()));
1927       BasicBlock *UnwindDest = Invoke->getUnwindDest();
1928       assert(!isa<PHINode>(UnwindDest->begin()));
1929       // Insert insert element sequences in both successors
1930       Instruction *IP = &*(NormalDest->getFirstInsertionPt());
1931       Replacements[V].first = InsertVectorReform(IP);
1932       IP = &*(UnwindDest->getFirstInsertionPt());
1933       Replacements[V].second = InsertVectorReform(IP);
1934     }
1935   }
1936
1937   for (Value *V : ToSplit) {
1938     AllocaInst *Alloca = AllocaMap[V];
1939
1940     // Capture all users before we start mutating use lists
1941     SmallVector<Instruction *, 16> Users;
1942     for (User *U : V->users())
1943       Users.push_back(cast<Instruction>(U));
1944
1945     for (Instruction *I : Users) {
1946       if (auto Phi = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1947         for (unsigned i = 0; i < Phi->getNumIncomingValues(); i++)
1948           if (V == Phi->getIncomingValue(i)) {
1949             LoadInst *Load = new LoadInst(
1950                 Alloca, "", Phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1951             Phi->setIncomingValue(i, Load);
1952           }
1953       } else {
1954         LoadInst *Load = new LoadInst(Alloca, "", I);
1955         I->replaceUsesOfWith(V, Load);
1956       }
1957     }
1958
1959     // Store the original value and the replacement value into the alloca
1960     StoreInst *Store = new StoreInst(V, Alloca);
1961     if (auto I = dyn_cast<Instruction>(V))
1962       Store->insertAfter(I);
1963     else
1964       Store->insertAfter(Alloca);
1965
1966     // Normal return for invoke, or call return
1967     Instruction *Replacement = cast<Instruction>(Replacements[V].first);
1968     (new StoreInst(Replacement, Alloca))->insertAfter(Replacement);
1969     // Unwind return for invoke only
1970     Replacement = cast_or_null<Instruction>(Replacements[V].second);
1971     if (Replacement)
1972       (new StoreInst(Replacement, Alloca))->insertAfter(Replacement);
1973   }
1974
1975   // apply mem2reg to promote alloca to SSA
1976   SmallVector<AllocaInst *, 16> Allocas;
1977   for (Value *V : ToSplit)
1978     Allocas.push_back(AllocaMap[V]);
1979   PromoteMemToReg(Allocas, DT);
1980
1981   // Update our tracking of live pointers and base mappings to account for the
1982   // changes we just made.
1983   for (Value *V : ToSplit) {
1984     auto &Elements = ElementMapping[V];
1985
1986     LiveSet.erase(V);
1987     LiveSet.insert(Elements.begin(), Elements.end());
1988     // We need to update the base mapping as well.
1989     assert(PointerToBase.count(V));
1990     Value *OldBase = PointerToBase[V];
1991     auto &BaseElements = ElementMapping[OldBase];
1992     PointerToBase.erase(V);
1993     assert(Elements.size() == BaseElements.size());
1994     for (unsigned i = 0; i < Elements.size(); i++) {
1995       Value *Elem = Elements[i];
1996       PointerToBase[Elem] = BaseElements[i];
1997     }
1998   }
1999 }
2000
2001 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". It walks use chain
2002 // starting from the "CurrentValue" until it meets "BaseValue". Only "simple"
2003 // values are visited (currently it is GEP's and casts). Returns true if it
2004 // successfully reached "BaseValue" and false otherwise.
2005 // Fills "ChainToBase" array with all visited values. "BaseValue" is not
2006 // recorded.
2007 static bool findRematerializableChainToBasePointer(
2008   SmallVectorImpl<Instruction*> &ChainToBase,
2009   Value *CurrentValue, Value *BaseValue) {
2010
2011   // We have found a base value
2012   if (CurrentValue == BaseValue) {
2013     return true;
2014   }
2015
2016   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurrentValue)) {
2017     ChainToBase.push_back(GEP);
2018     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
2019                                                   GEP->getPointerOperand(),
2020                                                   BaseValue);
2021   }
2022
2023   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurrentValue)) {
2024     Value *Def = CI->stripPointerCasts();
2025
2026     // This two checks are basically similar. First one is here for the
2027     // consistency with findBasePointers logic.
2028     assert(!isa<CastInst>(Def) && "not a pointer cast found");
2029     if (!CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()))
2030       return false;
2031
2032     ChainToBase.push_back(CI);
2033     return findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase, Def, BaseValue);
2034   }
2035
2036   // Not supported instruction in the chain
2037   return false;
2038 }
2039
2040 // Helper function for the "rematerializeLiveValues". Compute cost of the use
2041 // chain we are going to rematerialize.
2042 static unsigned
2043 chainToBasePointerCost(SmallVectorImpl<Instruction*> &Chain,
2044                        TargetTransformInfo &TTI) {
2045   unsigned Cost = 0;
2046
2047   for (Instruction *Instr : Chain) {
2048     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Instr)) {
2049       assert(CI->isNoopCast(CI->getModule()->getDataLayout()) &&
2050              "non noop cast is found during rematerialization");
2051
2052       Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
2053       Cost += TTI.getCastInstrCost(CI->getOpcode(), CI->getType(), SrcTy);
2054
2055     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Instr)) {
2056       // Cost of the address calculation
2057       Type *ValTy = GEP->getPointerOperandType()->getPointerElementType();
2058       Cost += TTI.getAddressComputationCost(ValTy);
2059
2060       // And cost of the GEP itself
2061       // TODO: Use TTI->getGEPCost here (it exists, but appears to be not
2062       //       allowed for the external usage)
2063       if (!GEP->hasAllConstantIndices())
2064         Cost += 2;
2065
2066     } else {
2067       llvm_unreachable("unsupported instruciton type during rematerialization");
2068     }
2069   }
2070
2071   return Cost;
2072 }
2073
2074 // From the statepoint liveset pick values that are cheaper to recompute then to
2075 // relocate. Remove this values from the liveset, rematerialize them after
2076 // statepoint and record them in "Info" structure. Note that similar to
2077 // relocated values we don't do any user adjustments here.
2078 static void rematerializeLiveValues(CallSite CS,
2079                                     PartiallyConstructedSafepointRecord &Info,
2080                                     TargetTransformInfo &TTI) {
2081   const unsigned int ChainLengthThreshold = 10;
2082
2083   // Record values we are going to delete from this statepoint live set.
2084   // We can not di this in following loop due to iterator invalidation.
2085   SmallVector<Value *, 32> LiveValuesToBeDeleted;
2086
2087   for (Value *LiveValue: Info.liveset) {
2088     // For each live pointer find it's defining chain
2089     SmallVector<Instruction *, 3> ChainToBase;
2090     assert(Info.PointerToBase.count(LiveValue));
2091     bool FoundChain =
2092       findRematerializableChainToBasePointer(ChainToBase,
2093                                              LiveValue,
2094                                              Info.PointerToBase[LiveValue]);
2095     // Nothing to do, or chain is too long
2096     if (!FoundChain ||
2097         ChainToBase.size() == 0 ||
2098         ChainToBase.size() > ChainLengthThreshold)
2099       continue;
2100
2101     // Compute cost of this chain
2102     unsigned Cost = chainToBasePointerCost(ChainToBase, TTI);
2103     // TODO: We can also account for cases when we will be able to remove some
2104     //       of the rematerialized values by later optimization passes. I.e if
2105     //       we rematerialized several intersecting chains. Or if original values
2106     //       don't have any uses besides this statepoint.
2107
2108     // For invokes we need to rematerialize each chain twice - for normal and
2109     // for unwind basic blocks. Model this by multiplying cost by two.
2110     if (CS.isInvoke()) {
2111       Cost *= 2;
2112     }
2113     // If it's too expensive - skip it
2114     if (Cost >= RematerializationThreshold)
2115       continue;
2116
2117     // Remove value from the live set
2118     LiveValuesToBeDeleted.push_back(LiveValue);
2119
2120     // Clone instructions and record them inside "Info" structure
2121
2122     // Walk backwards to visit top-most instructions first
2123     std::reverse(ChainToBase.begin(), ChainToBase.end());
2124
2125     // Utility function which clones all instructions from "ChainToBase"
2126     // and inserts them before "InsertBefore". Returns rematerialized value
2127     // which should be used after statepoint.
2128     auto rematerializeChain = [&ChainToBase](Instruction *InsertBefore) {
2129       Instruction *LastClonedValue = nullptr;
2130       Instruction *LastValue = nullptr;
2131       for (Instruction *Instr: ChainToBase) {
2132         // Only GEP's and casts are suported as we need to be careful to not
2133         // introduce any new uses of pointers not in the liveset.
2134         // Note that it's fine to introduce new uses of pointers which were
2135         // otherwise not used after this statepoint.
2136         assert(isa<GetElementPtrInst>(Instr) || isa<CastInst>(Instr));
2137
2138         Instruction *ClonedValue = Instr->clone();
2139         ClonedValue->insertBefore(InsertBefore);
2140         ClonedValue->setName(Instr->getName() + ".remat");
2141
2142         // If it is not first instruction in the chain then it uses previously
2143         // cloned value. We should update it to use cloned value.
2144         if (LastClonedValue) {
2145           assert(LastValue);
2146           ClonedValue->replaceUsesOfWith(LastValue, LastClonedValue);
2147 #ifndef NDEBUG
2148           // Assert that cloned instruction does not use any instructions from
2149           // this chain other than LastClonedValue
2150           for (auto OpValue : ClonedValue->operand_values()) {
2151             assert(std::find(ChainToBase.begin(), ChainToBase.end(), OpValue) ==
2152                        ChainToBase.end() &&
2153                    "incorrect use in rematerialization chain");
2154           }
2155 #endif
2156         }
2157
2158         LastClonedValue = ClonedValue;
2159         LastValue = Instr;
2160       }
2161       assert(LastClonedValue);
2162       return LastClonedValue;
2163     };
2164
2165     // Different cases for calls and invokes. For invokes we need to clone
2166     // instructions both on normal and unwind path.
2167     if (CS.isCall()) {
2168       Instruction *InsertBefore = CS.getInstruction()->getNextNode();
2169       assert(InsertBefore);
2170       Instruction *RematerializedValue = rematerializeChain(InsertBefore);
2171       Info.RematerializedValues[RematerializedValue] = LiveValue;
2172     } else {
2173       InvokeInst *Invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2174
2175       Instruction *NormalInsertBefore =
2176           Invoke->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
2177       Instruction *UnwindInsertBefore =
2178           Invoke->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt();
2179
2180       Instruction *NormalRematerializedValue =
2181           rematerializeChain(NormalInsertBefore);
2182       Instruction *UnwindRematerializedValue =
2183           rematerializeChain(UnwindInsertBefore);
2184
2185       Info.RematerializedValues[NormalRematerializedValue] = LiveValue;
2186       Info.RematerializedValues[UnwindRematerializedValue] = LiveValue;
2187     }
2188   }
2189
2190   // Remove rematerializaed values from the live set
2191   for (auto LiveValue: LiveValuesToBeDeleted) {
2192     Info.liveset.erase(LiveValue);
2193   }
2194 }
2195
2196 static bool insertParsePoints(Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P,
2197                               SmallVectorImpl<CallSite> &toUpdate) {
2198 #ifndef NDEBUG
2199   // sanity check the input
2200   std::set<CallSite> uniqued;
2201   uniqued.insert(toUpdate.begin(), toUpdate.end());
2202   assert(uniqued.size() == toUpdate.size() && "no duplicates please!");
2203
2204   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
2205     CallSite &CS = toUpdate[i];
2206     assert(CS.getInstruction()->getParent()->getParent() == &F);
2207     assert(isStatepoint(CS) && "expected to already be a deopt statepoint");
2208   }
2209 #endif
2210
2211   // When inserting gc.relocates for invokes, we need to be able to insert at
2212   // the top of the successor blocks.  See the comment on
2213   // normalForInvokeSafepoint on exactly what is needed.  Note that this step
2214   // may restructure the CFG.
2215   for (CallSite CS : toUpdate) {
2216     if (!CS.isInvoke())
2217       continue;
2218     InvokeInst *invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
2219     normalizeForInvokeSafepoint(invoke->getNormalDest(), invoke->getParent(),
2220                                 DT);
2221     normalizeForInvokeSafepoint(invoke->getUnwindDest(), invoke->getParent(),
2222                                 DT);
2223   }
2224
2225   // A list of dummy calls added to the IR to keep various values obviously
2226   // live in the IR.  We'll remove all of these when done.
2227   SmallVector<CallInst *, 64> holders;
2228
2229   // Insert a dummy call with all of the arguments to the vm_state we'll need
2230   // for the actual safepoint insertion.  This ensures reference arguments in
2231   // the deopt argument list are considered live through the safepoint (and
2232   // thus makes sure they get relocated.)
2233   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
2234     CallSite &CS = toUpdate[i];
2235     Statepoint StatepointCS(CS);
2236
2237     SmallVector<Value *, 64> DeoptValues;
2238     for (Use &U : StatepointCS.vm_state_args()) {
2239       Value *Arg = cast<Value>(&U);
2240       assert(!isUnhandledGCPointerType(Arg->getType()) &&
2241              "support for FCA unimplemented");
2242       if (isHandledGCPointerType(Arg->getType()))
2243         DeoptValues.push_back(Arg);
2244     }
2245     insertUseHolderAfter(CS, DeoptValues, holders);
2246   }
2247
2248   SmallVector<struct PartiallyConstructedSafepointRecord, 64> records;
2249   records.reserve(toUpdate.size());
2250   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
2251     struct PartiallyConstructedSafepointRecord info;
2252     records.push_back(info);
2253   }
2254   assert(records.size() == toUpdate.size());
2255
2256   // A) Identify all gc pointers which are statically live at the given call
2257   // site.
2258   findLiveReferences(F, DT, P, toUpdate, records);
2259
2260   // B) Find the base pointers for each live pointer
2261   /* scope for caching */ {
2262     // Cache the 'defining value' relation used in the computation and
2263     // insertion of base phis and selects.  This ensures that we don't insert
2264     // large numbers of duplicate base_phis.
2265     DefiningValueMapTy DVCache;
2266
2267     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2268       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2269       CallSite &CS = toUpdate[i];
2270       findBasePointers(DT, DVCache, CS, info);
2271     }
2272   } // end of cache scope
2273
2274   // The base phi insertion logic (for any safepoint) may have inserted new
2275   // instructions which are now live at some safepoint.  The simplest such
2276   // example is:
2277   // loop:
2278   //   phi a  <-- will be a new base_phi here
2279   //   safepoint 1 <-- that needs to be live here
2280   //   gep a + 1
2281   //   safepoint 2
2282   //   br loop
2283   // We insert some dummy calls after each safepoint to definitely hold live
2284   // the base pointers which were identified for that safepoint.  We'll then
2285   // ask liveness for _every_ base inserted to see what is now live.  Then we
2286   // remove the dummy calls.
2287   holders.reserve(holders.size() + records.size());
2288   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2289     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2290     CallSite &CS = toUpdate[i];
2291
2292     SmallVector<Value *, 128> Bases;
2293     for (auto Pair : info.PointerToBase) {
2294       Bases.push_back(Pair.second);
2295     }
2296     insertUseHolderAfter(CS, Bases, holders);
2297   }
2298
2299   // By selecting base pointers, we've effectively inserted new uses. Thus, we
2300   // need to rerun liveness.  We may *also* have inserted new defs, but that's
2301   // not the key issue.
2302   recomputeLiveInValues(F, DT, P, toUpdate, records);
2303
2304   if (PrintBasePointers) {
2305     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2306       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2307       errs() << "Base Pairs: (w/Relocation)\n";
2308       for (auto Pair : info.PointerToBase) {
2309         errs() << " derived %" << Pair.first->getName() << " base %"
2310                << Pair.second->getName() << "\n";
2311       }
2312     }
2313   }
2314   for (size_t i = 0; i < holders.size(); i++) {
2315     holders[i]->eraseFromParent();
2316     holders[i] = nullptr;
2317   }
2318   holders.clear();
2319
2320   // Do a limited scalarization of any live at safepoint vector values which
2321   // contain pointers.  This enables this pass to run after vectorization at
2322   // the cost of some possible performance loss.  TODO: it would be nice to
2323   // natively support vectors all the way through the backend so we don't need
2324   // to scalarize here.
2325   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2326     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2327     Instruction *statepoint = toUpdate[i].getInstruction();
2328     splitVectorValues(cast<Instruction>(statepoint), info.liveset,
2329                       info.PointerToBase, DT);
2330   }
2331
2332   // In order to reduce live set of statepoint we might choose to rematerialize
2333   // some values instead of relocating them. This is purely an optimization and
2334   // does not influence correctness.
2335   TargetTransformInfo &TTI =
2336     P->getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
2337
2338   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2339     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2340     CallSite &CS = toUpdate[i];
2341
2342     rematerializeLiveValues(CS, info, TTI);
2343   }
2344
2345   // Now run through and replace the existing statepoints with new ones with
2346   // the live variables listed.  We do not yet update uses of the values being
2347   // relocated. We have references to live variables that need to
2348   // survive to the last iteration of this loop.  (By construction, the
2349   // previous statepoint can not be a live variable, thus we can and remove
2350   // the old statepoint calls as we go.)
2351   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2352     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2353     CallSite &CS = toUpdate[i];
2354     makeStatepointExplicit(DT, CS, P, info);
2355   }
2356   toUpdate.clear(); // prevent accident use of invalid CallSites
2357
2358   // Do all the fixups of the original live variables to their relocated selves
2359   SmallVector<Value *, 128> live;
2360   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
2361     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
2362     // We can't simply save the live set from the original insertion.  One of
2363     // the live values might be the result of a call which needs a safepoint.
2364     // That Value* no longer exists and we need to use the new gc_result.
2365     // Thankfully, the liveset is embedded in the statepoint (and updated), so
2366     // we just grab that.
2367     Statepoint statepoint(info.StatepointToken);
2368     live.insert(live.end(), statepoint.gc_args_begin(),
2369                 statepoint.gc_args_end());
2370 #ifndef NDEBUG
2371     // Do some basic sanity checks on our liveness results before performing
2372     // relocation.  Relocation can and will turn mistakes in liveness results
2373     // into non-sensical code which is must harder to debug.
2374     // TODO: It would be nice to test consistency as well
2375     assert(DT.isReachableFromEntry(info.StatepointToken->getParent()) &&
2376            "statepoint must be reachable or liveness is meaningless");
2377     for (Value *V : statepoint.gc_args()) {
2378       if (!isa<Instruction>(V))
2379         // Non-instruction values trivial dominate all possible uses
2380         continue;
2381       auto LiveInst = cast<Instruction>(V);
2382       assert(DT.isReachableFromEntry(LiveInst->getParent()) &&
2383              "unreachable values should never be live");
2384       assert(DT.dominates(LiveInst, info.StatepointToken) &&
2385              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2386     }
2387 #endif
2388   }
2389   unique_unsorted(live);
2390
2391 #ifndef NDEBUG
2392   // sanity check
2393   for (auto ptr : live) {
2394     assert(isGCPointerType(ptr->getType()) && "must be a gc pointer type");
2395   }
2396 #endif
2397
2398   relocationViaAlloca(F, DT, live, records);
2399   return !records.empty();
2400 }
2401
2402 // Handles both return values and arguments for Functions and CallSites.
2403 template <typename AttrHolder>
2404 static void RemoveDerefAttrAtIndex(LLVMContext &Ctx, AttrHolder &AH,
2405                                    unsigned Index) {
2406   AttrBuilder R;
2407   if (AH.getDereferenceableBytes(Index))
2408     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::Dereferenceable,
2409                                   AH.getDereferenceableBytes(Index)));
2410   if (AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index))
2411     R.addAttribute(Attribute::get(Ctx, Attribute::DereferenceableOrNull,
2412                                   AH.getDereferenceableOrNullBytes(Index)));
2413
2414   if (!R.empty())
2415     AH.setAttributes(AH.getAttributes().removeAttributes(
2416         Ctx, Index, AttributeSet::get(Ctx, Index, R)));
2417 }
2418
2419 void
2420 RewriteStatepointsForGC::stripDereferenceabilityInfoFromPrototype(Function &F) {
2421   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2422
2423   for (Argument &A : F.args())
2424     if (isa<PointerType>(A.getType()))
2425       RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, F, A.getArgNo() + 1);
2426
2427   if (isa<PointerType>(F.getReturnType()))
2428     RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, F, AttributeSet::ReturnIndex);
2429 }
2430
2431 void RewriteStatepointsForGC::stripDereferenceabilityInfoFromBody(Function &F) {
2432   if (F.empty())
2433     return;
2434
2435   LLVMContext &Ctx = F.getContext();
2436   MDBuilder Builder(Ctx);
2437
2438   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2439     if (const MDNode *MD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
2440       assert(MD->getNumOperands() < 5 && "unrecognized metadata shape!");
2441       bool IsImmutableTBAA =
2442           MD->getNumOperands() == 4 &&
2443           mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(3))->getValue() == 1;
2444
2445       if (!IsImmutableTBAA)
2446         continue; // no work to do, MD_tbaa is already marked mutable
2447
2448       MDNode *Base = cast<MDNode>(MD->getOperand(0));
2449       MDNode *Access = cast<MDNode>(MD->getOperand(1));
2450       uint64_t Offset =
2451           mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(2))->getZExtValue();
2452
2453       MDNode *MutableTBAA =
2454           Builder.createTBAAStructTagNode(Base, Access, Offset);
2455       I.setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, MutableTBAA);
2456     }
2457
2458     if (CallSite CS = CallSite(&I)) {
2459       for (int i = 0, e = CS.arg_size(); i != e; i++)
2460         if (isa<PointerType>(CS.getArgument(i)->getType()))
2461           RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, CS, i + 1);
2462       if (isa<PointerType>(CS.getType()))
2463         RemoveDerefAttrAtIndex(Ctx, CS, AttributeSet::ReturnIndex);
2464     }
2465   }
2466 }
2467
2468 /// Returns true if this function should be rewritten by this pass.  The main
2469 /// point of this function is as an extension point for custom logic.
2470 static bool shouldRewriteStatepointsIn(Function &F) {
2471   // TODO: This should check the GCStrategy
2472   if (F.hasGC()) {
2473     const char *FunctionGCName = F.getGC();
2474     const StringRef StatepointExampleName("statepoint-example");
2475     const StringRef CoreCLRName("coreclr");
2476     return (StatepointExampleName == FunctionGCName) ||
2477            (CoreCLRName == FunctionGCName);
2478   } else
2479     return false;
2480 }
2481
2482 void RewriteStatepointsForGC::stripDereferenceabilityInfo(Module &M) {
2483 #ifndef NDEBUG
2484   assert(std::any_of(M.begin(), M.end(), shouldRewriteStatepointsIn) &&
2485          "precondition!");
2486 #endif
2487
2488   for (Function &F : M)
2489     stripDereferenceabilityInfoFromPrototype(F);
2490
2491   for (Function &F : M)
2492     stripDereferenceabilityInfoFromBody(F);
2493 }
2494
2495 bool RewriteStatepointsForGC::runOnFunction(Function &F) {
2496   // Nothing to do for declarations.
2497   if (F.isDeclaration() || F.empty())
2498     return false;
2499
2500   // Policy choice says not to rewrite - the most common reason is that we're
2501   // compiling code without a GCStrategy.
2502   if (!shouldRewriteStatepointsIn(F))
2503     return false;
2504
2505   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>(F).getDomTree();
2506
2507   // Gather all the statepoints which need rewritten.  Be careful to only
2508   // consider those in reachable code since we need to ask dominance queries
2509   // when rewriting.  We'll delete the unreachable ones in a moment.
2510   SmallVector<CallSite, 64> ParsePointNeeded;
2511   bool HasUnreachableStatepoint = false;
2512   for (Instruction &I : instructions(F)) {
2513     // TODO: only the ones with the flag set!
2514     if (isStatepoint(I)) {
2515       if (DT.isReachableFromEntry(I.getParent()))
2516         ParsePointNeeded.push_back(CallSite(&I));
2517       else
2518         HasUnreachableStatepoint = true;
2519     }
2520   }
2521
2522   bool MadeChange = false;
2523
2524   // Delete any unreachable statepoints so that we don't have unrewritten
2525   // statepoints surviving this pass.  This makes testing easier and the
2526   // resulting IR less confusing to human readers.  Rather than be fancy, we
2527   // just reuse a utility function which removes the unreachable blocks.
2528   if (HasUnreachableStatepoint)
2529     MadeChange |= removeUnreachableBlocks(F);
2530
2531   // Return early if no work to do.
2532   if (ParsePointNeeded.empty())
2533     return MadeChange;
2534
2535   // As a prepass, go ahead and aggressively destroy single entry phi nodes.
2536   // These are created by LCSSA.  They have the effect of increasing the size
2537   // of liveness sets for no good reason.  It may be harder to do this post
2538   // insertion since relocations and base phis can confuse things.
2539   for (BasicBlock &BB : F)
2540     if (BB.getUniquePredecessor()) {
2541       MadeChange = true;
2542       FoldSingleEntryPHINodes(&BB);
2543     }
2544
2545   // Before we start introducing relocations, we want to tweak the IR a bit to
2546   // avoid unfortunate code generation effects.  The main example is that we 
2547   // want to try to make sure the comparison feeding a branch is after any
2548   // safepoints.  Otherwise, we end up with a comparison of pre-relocation
2549   // values feeding a branch after relocation.  This is semantically correct,
2550   // but results in extra register pressure since both the pre-relocation and
2551   // post-relocation copies must be available in registers.  For code without
2552   // relocations this is handled elsewhere, but teaching the scheduler to
2553   // reverse the transform we're about to do would be slightly complex.
2554   // Note: This may extend the live range of the inputs to the icmp and thus
2555   // increase the liveset of any statepoint we move over.  This is profitable
2556   // as long as all statepoints are in rare blocks.  If we had in-register
2557   // lowering for live values this would be a much safer transform.
2558   auto getConditionInst = [](TerminatorInst *TI) -> Instruction* {
2559     if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI))
2560       if (BI->isConditional())
2561         return dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition());
2562     // TODO: Extend this to handle switches
2563     return nullptr;
2564   };
2565   for (BasicBlock &BB : F) {
2566     TerminatorInst *TI = BB.getTerminator();
2567     if (auto *Cond = getConditionInst(TI))
2568       // TODO: Handle more than just ICmps here.  We should be able to move
2569       // most instructions without side effects or memory access.  
2570       if (isa<ICmpInst>(Cond) && Cond->hasOneUse()) {
2571         MadeChange = true;
2572         Cond->moveBefore(TI);
2573       }
2574   }
2575
2576   MadeChange |= insertParsePoints(F, DT, this, ParsePointNeeded);
2577   return MadeChange;
2578 }
2579
2580 // liveness computation via standard dataflow
2581 // -------------------------------------------------------------------
2582
2583 // TODO: Consider using bitvectors for liveness, the set of potentially
2584 // interesting values should be small and easy to pre-compute.
2585
2586 /// Compute the live-in set for the location rbegin starting from
2587 /// the live-out set of the basic block
2588 static void computeLiveInValues(BasicBlock::reverse_iterator rbegin,
2589                                 BasicBlock::reverse_iterator rend,
2590                                 DenseSet<Value *> &LiveTmp) {
2591
2592   for (BasicBlock::reverse_iterator ritr = rbegin; ritr != rend; ritr++) {
2593     Instruction *I = &*ritr;
2594
2595     // KILL/Def - Remove this definition from LiveIn
2596     LiveTmp.erase(I);
2597
2598     // Don't consider *uses* in PHI nodes, we handle their contribution to
2599     // predecessor blocks when we seed the LiveOut sets
2600     if (isa<PHINode>(I))
2601       continue;
2602
2603     // USE - Add to the LiveIn set for this instruction
2604     for (Value *V : I->operands()) {
2605       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2606              "support for FCA unimplemented");
2607       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V)) {
2608         // The choice to exclude all things constant here is slightly subtle.
2609         // There are two independent reasons:
2610         // - We assume that things which are constant (from LLVM's definition)
2611         // do not move at runtime.  For example, the address of a global
2612         // variable is fixed, even though it's contents may not be.
2613         // - Second, we can't disallow arbitrary inttoptr constants even
2614         // if the language frontend does.  Optimization passes are free to
2615         // locally exploit facts without respect to global reachability.  This
2616         // can create sections of code which are dynamically unreachable and
2617         // contain just about anything.  (see constants.ll in tests)
2618         LiveTmp.insert(V);
2619       }
2620     }
2621   }
2622 }
2623
2624 static void computeLiveOutSeed(BasicBlock *BB, DenseSet<Value *> &LiveTmp) {
2625
2626   for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2627     const BasicBlock::iterator E(Succ->getFirstNonPHI());
2628     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); I != E; I++) {
2629       PHINode *Phi = cast<PHINode>(&*I);
2630       Value *V = Phi->getIncomingValueForBlock(BB);
2631       assert(!isUnhandledGCPointerType(V->getType()) &&
2632              "support for FCA unimplemented");
2633       if (isHandledGCPointerType(V->getType()) && !isa<Constant>(V)) {
2634         LiveTmp.insert(V);
2635       }
2636     }
2637   }
2638 }
2639
2640 static DenseSet<Value *> computeKillSet(BasicBlock *BB) {
2641   DenseSet<Value *> KillSet;
2642   for (Instruction &I : *BB)
2643     if (isHandledGCPointerType(I.getType()))
2644       KillSet.insert(&I);
2645   return KillSet;
2646 }
2647
2648 #ifndef NDEBUG
2649 /// Check that the items in 'Live' dominate 'TI'.  This is used as a basic
2650 /// sanity check for the liveness computation.
2651 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, DenseSet<Value *> &Live,
2652                           TerminatorInst *TI, bool TermOkay = false) {
2653   for (Value *V : Live) {
2654     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2655       // The terminator can be a member of the LiveOut set.  LLVM's definition
2656       // of instruction dominance states that V does not dominate itself.  As
2657       // such, we need to special case this to allow it.
2658       if (TermOkay && TI == I)
2659         continue;
2660       assert(DT.dominates(I, TI) &&
2661              "basic SSA liveness expectation violated by liveness analysis");
2662     }
2663   }
2664 }
2665
2666 /// Check that all the liveness sets used during the computation of liveness
2667 /// obey basic SSA properties.  This is useful for finding cases where we miss
2668 /// a def.
2669 static void checkBasicSSA(DominatorTree &DT, GCPtrLivenessData &Data,
2670                           BasicBlock &BB) {
2671   checkBasicSSA(DT, Data.LiveSet[&BB], BB.getTerminator());
2672   checkBasicSSA(DT, Data.LiveOut[&BB], BB.getTerminator(), true);
2673   checkBasicSSA(DT, Data.LiveIn[&BB], BB.getTerminator());
2674 }
2675 #endif
2676
2677 static void computeLiveInValues(DominatorTree &DT, Function &F,
2678                                 GCPtrLivenessData &Data) {
2679
2680   SmallSetVector<BasicBlock *, 200> Worklist;
2681   auto AddPredsToWorklist = [&](BasicBlock *BB) {
2682     // We use a SetVector so that we don't have duplicates in the worklist.
2683     Worklist.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
2684   };
2685   auto NextItem = [&]() {
2686     BasicBlock *BB = Worklist.back();
2687     Worklist.pop_back();
2688     return BB;
2689   };
2690
2691   // Seed the liveness for each individual block
2692   for (BasicBlock &BB : F) {
2693     Data.KillSet[&BB] = computeKillSet(&BB);
2694     Data.LiveSet[&BB].clear();
2695     computeLiveInValues(BB.rbegin(), BB.rend(), Data.LiveSet[&BB]);
2696
2697 #ifndef NDEBUG
2698     for (Value *Kill : Data.KillSet[&BB])
2699       assert(!Data.LiveSet[&BB].count(Kill) && "live set contains kill");
2700 #endif
2701
2702     Data.LiveOut[&BB] = DenseSet<Value *>();
2703     computeLiveOutSeed(&BB, Data.LiveOut[&BB]);
2704     Data.LiveIn[&BB] = Data.LiveSet[&BB];
2705     set_union(Data.LiveIn[&BB], Data.LiveOut[&BB]);
2706     set_subtract(Data.LiveIn[&BB], Data.KillSet[&BB]);
2707     if (!Data.LiveIn[&BB].empty())
2708       AddPredsToWorklist(&BB);
2709   }
2710
2711   // Propagate that liveness until stable
2712   while (!Worklist.empty()) {
2713     BasicBlock *BB = NextItem();
2714
2715     // Compute our new liveout set, then exit early if it hasn't changed
2716     // despite the contribution of our successor.
2717     DenseSet<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2718     const auto OldLiveOutSize = LiveOut.size();
2719     for (BasicBlock *Succ : successors(BB)) {
2720       assert(Data.LiveIn.count(Succ));
2721       set_union(LiveOut, Data.LiveIn[Succ]);
2722     }
2723     // assert OutLiveOut is a subset of LiveOut
2724     if (OldLiveOutSize == LiveOut.size()) {
2725       // If the sets are the same size, then we didn't actually add anything
2726       // when unioning our successors LiveIn  Thus, the LiveIn of this block
2727       // hasn't changed.
2728       continue;
2729     }
2730     Data.LiveOut[BB] = LiveOut;
2731
2732     // Apply the effects of this basic block
2733     DenseSet<Value *> LiveTmp = LiveOut;
2734     set_union(LiveTmp, Data.LiveSet[BB]);
2735     set_subtract(LiveTmp, Data.KillSet[BB]);
2736
2737     assert(Data.LiveIn.count(BB));
2738     const DenseSet<Value *> &OldLiveIn = Data.LiveIn[BB];
2739     // assert: OldLiveIn is a subset of LiveTmp
2740     if (OldLiveIn.size() != LiveTmp.size()) {
2741       Data.LiveIn[BB] = LiveTmp;
2742       AddPredsToWorklist(BB);
2743     }
2744   } // while( !worklist.empty() )
2745
2746 #ifndef NDEBUG
2747   // Sanity check our output against SSA properties.  This helps catch any
2748   // missing kills during the above iteration.
2749   for (BasicBlock &BB : F) {
2750     checkBasicSSA(DT, Data, BB);
2751   }
2752 #endif
2753 }
2754
2755 static void findLiveSetAtInst(Instruction *Inst, GCPtrLivenessData &Data,
2756                               StatepointLiveSetTy &Out) {
2757
2758   BasicBlock *BB = Inst->getParent();
2759
2760   // Note: The copy is intentional and required
2761   assert(Data.LiveOut.count(BB));
2762   DenseSet<Value *> LiveOut = Data.LiveOut[BB];
2763
2764   // We want to handle the statepoint itself oddly.  It's
2765   // call result is not live (normal), nor are it's arguments
2766   // (unless they're used again later).  This adjustment is
2767   // specifically what we need to relocate
2768   BasicBlock::reverse_iterator rend(Inst);
2769   computeLiveInValues(BB->rbegin(), rend, LiveOut);
2770   LiveOut.erase(Inst);
2771   Out.insert(LiveOut.begin(), LiveOut.end());
2772 }
2773
2774 static void recomputeLiveInValues(GCPtrLivenessData &RevisedLivenessData,
2775                                   const CallSite &CS,
2776                                   PartiallyConstructedSafepointRecord &Info) {
2777   Instruction *Inst = CS.getInstruction();
2778   StatepointLiveSetTy Updated;
2779   findLiveSetAtInst(Inst, RevisedLivenessData, Updated);
2780
2781 #ifndef NDEBUG
2782   DenseSet<Value *> Bases;
2783   for (auto KVPair : Info.PointerToBase) {
2784     Bases.insert(KVPair.second);
2785   }
2786 #endif
2787   // We may have base pointers which are now live that weren't before.  We need
2788   // to update the PointerToBase structure to reflect this.
2789   for (auto V : Updated)
2790     if (!Info.PointerToBase.count(V)) {
2791       assert(Bases.count(V) && "can't find base for unexpected live value");
2792       Info.PointerToBase[V] = V;
2793       continue;
2794     }
2795
2796 #ifndef NDEBUG
2797   for (auto V : Updated) {
2798     assert(Info.PointerToBase.count(V) &&
2799            "must be able to find base for live value");
2800   }
2801 #endif
2802
2803   // Remove any stale base mappings - this can happen since our liveness is
2804   // more precise then the one inherent in the base pointer analysis
2805   DenseSet<Value *> ToErase;
2806   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2807     if (!Updated.count(KVPair.first))
2808       ToErase.insert(KVPair.first);
2809   for (auto V : ToErase)
2810     Info.PointerToBase.erase(V);
2811
2812 #ifndef NDEBUG
2813   for (auto KVPair : Info.PointerToBase)
2814     assert(Updated.count(KVPair.first) && "record for non-live value");
2815 #endif
2816
2817   Info.liveset = Updated;
2818 }