Code simplification and style cleanup
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / RewriteStatepointsForGC.cpp
1 //===- RewriteStatepointsForGC.cpp - Make GC relocations explicit ---------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Rewrite an existing set of gc.statepoints such that they make potential
11 // relocations performed by the garbage collector explicit in the IR.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Pass.h"
16 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
17 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
18 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
19 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
20 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
21 #include "llvm/IR/CallSite.h"
22 #include "llvm/IR/Dominators.h"
23 #include "llvm/IR/Function.h"
24 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
25 #include "llvm/IR/InstIterator.h"
26 #include "llvm/IR/Instructions.h"
27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
28 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
29 #include "llvm/IR/Module.h"
30 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
31 #include "llvm/IR/Value.h"
32 #include "llvm/IR/Verifier.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
35 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
36 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
37 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
39 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
40
41 #define DEBUG_TYPE "rewrite-statepoints-for-gc"
42
43 using namespace llvm;
44
45 // Print tracing output
46 static cl::opt<bool> TraceLSP("trace-rewrite-statepoints", cl::Hidden,
47                               cl::init(false));
48
49 // Print the liveset found at the insert location
50 static cl::opt<bool> PrintLiveSet("spp-print-liveset", cl::Hidden,
51                                   cl::init(false));
52 static cl::opt<bool> PrintLiveSetSize("spp-print-liveset-size",
53                                       cl::Hidden, cl::init(false));
54 // Print out the base pointers for debugging
55 static cl::opt<bool> PrintBasePointers("spp-print-base-pointers",
56                                        cl::Hidden, cl::init(false));
57
58 namespace {
59 struct RewriteStatepointsForGC : public FunctionPass {
60   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
61
62   RewriteStatepointsForGC() : FunctionPass(ID) {
63     initializeRewriteStatepointsForGCPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
64   }
65   bool runOnFunction(Function &F) override;
66
67   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
68     // We add and rewrite a bunch of instructions, but don't really do much
69     // else.  We could in theory preserve a lot more analyses here.
70     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
71   }
72 };
73 } // namespace
74
75 char RewriteStatepointsForGC::ID = 0;
76
77 FunctionPass *llvm::createRewriteStatepointsForGCPass() {
78   return new RewriteStatepointsForGC();
79 }
80
81 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RewriteStatepointsForGC, "rewrite-statepoints-for-gc",
82                       "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
83 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
84 INITIALIZE_PASS_END(RewriteStatepointsForGC, "rewrite-statepoints-for-gc",
85                     "Make relocations explicit at statepoints", false, false)
86
87 namespace {
88 // The type of the internal cache used inside the findBasePointers family
89 // of functions.  From the callers perspective, this is an opaque type and
90 // should not be inspected.
91 //
92 // In the actual implementation this caches two relations:
93 // - The base relation itself (i.e. this pointer is based on that one)
94 // - The base defining value relation (i.e. before base_phi insertion)
95 // Generally, after the execution of a full findBasePointer call, only the
96 // base relation will remain.  Internally, we add a mixture of the two
97 // types, then update all the second type to the first type
98 typedef DenseMap<Value *, Value *> DefiningValueMapTy;
99 typedef DenseSet<llvm::Value *> StatepointLiveSetTy;
100
101 struct PartiallyConstructedSafepointRecord {
102   /// The set of values known to be live accross this safepoint
103   StatepointLiveSetTy liveset;
104
105   /// Mapping from live pointers to a base-defining-value
106   DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> PointerToBase;
107
108   /// Any new values which were added to the IR during base pointer analysis
109   /// for this safepoint
110   DenseSet<llvm::Value *> NewInsertedDefs;
111
112   /// The *new* gc.statepoint instruction itself.  This produces the token
113   /// that normal path gc.relocates and the gc.result are tied to.
114   Instruction *StatepointToken;
115
116   /// Instruction to which exceptional gc relocates are attached
117   /// Makes it easier to iterate through them during relocationViaAlloca.
118   Instruction *UnwindToken;
119 };
120 }
121
122 // TODO: Once we can get to the GCStrategy, this becomes
123 // Optional<bool> isGCManagedPointer(const Value *V) const override {
124
125 static bool isGCPointerType(const Type *T) {
126   if (const PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(T))
127     // For the sake of this example GC, we arbitrarily pick addrspace(1) as our
128     // GC managed heap.  We know that a pointer into this heap needs to be
129     // updated and that no other pointer does.
130     return (1 == PT->getAddressSpace());
131   return false;
132 }
133
134 /// Return true if the Value is a gc reference type which is potentially used
135 /// after the instruction 'loc'.  This is only used with the edge reachability
136 /// liveness code.  Note: It is assumed the V dominates loc.
137 static bool isLiveGCReferenceAt(Value &V, Instruction *loc, DominatorTree &DT,
138                                 LoopInfo *LI) {
139   if (!isGCPointerType(V.getType()))
140     return false;
141
142   if (V.use_empty())
143     return false;
144
145   // Given assumption that V dominates loc, this may be live
146   return true;
147 }
148
149 #ifndef NDEBUG
150 static bool isAggWhichContainsGCPtrType(Type *Ty) {
151   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ty))
152     return isGCPointerType(VT->getScalarType());
153   if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty))
154     return isGCPointerType(AT->getElementType()) ||
155            isAggWhichContainsGCPtrType(AT->getElementType());
156   if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(Ty))
157     return std::any_of(ST->subtypes().begin(), ST->subtypes().end(),
158                        [](Type *SubType) {
159                          return isGCPointerType(SubType) ||
160                                 isAggWhichContainsGCPtrType(SubType);
161                        });
162   return false;
163 }
164 #endif
165
166 // Conservatively identifies any definitions which might be live at the
167 // given instruction. The  analysis is performed immediately before the
168 // given instruction. Values defined by that instruction are not considered
169 // live.  Values used by that instruction are considered live.
170 //
171 // preconditions: valid IR graph, term is either a terminator instruction or
172 // a call instruction, pred is the basic block of term, DT, LI are valid
173 //
174 // side effects: none, does not mutate IR
175 //
176 //  postconditions: populates liveValues as discussed above
177 static void findLiveGCValuesAtInst(Instruction *term, BasicBlock *pred,
178                                    DominatorTree &DT, LoopInfo *LI,
179                                    StatepointLiveSetTy &liveValues) {
180   liveValues.clear();
181
182   assert(isa<CallInst>(term) || isa<InvokeInst>(term) || term->isTerminator());
183
184   Function *F = pred->getParent();
185
186   auto is_live_gc_reference =
187       [&](Value &V) { return isLiveGCReferenceAt(V, term, DT, LI); };
188
189   // Are there any gc pointer arguments live over this point?  This needs to be
190   // special cased since arguments aren't defined in basic blocks.
191   for (Argument &arg : F->args()) {
192     assert(!isAggWhichContainsGCPtrType(arg.getType()) &&
193            "support for FCA unimplemented");
194
195     if (is_live_gc_reference(arg)) {
196       liveValues.insert(&arg);
197     }
198   }
199
200   // Walk through all dominating blocks - the ones which can contain
201   // definitions used in this block - and check to see if any of the values
202   // they define are used in locations potentially reachable from the
203   // interesting instruction.
204   BasicBlock *BBI = pred;
205   while (true) {
206     if (TraceLSP) {
207       errs() << "[LSP] Looking at dominating block " << pred->getName() << "\n";
208     }
209     assert(DT.dominates(BBI, pred));
210     assert(isPotentiallyReachable(BBI, pred, &DT) &&
211            "dominated block must be reachable");
212
213     // Walk through the instructions in dominating blocks and keep any
214     // that have a use potentially reachable from the block we're
215     // considering putting the safepoint in
216     for (Instruction &inst : *BBI) {
217       if (TraceLSP) {
218         errs() << "[LSP] Looking at instruction ";
219         inst.dump();
220       }
221
222       if (pred == BBI && (&inst) == term) {
223         if (TraceLSP) {
224           errs() << "[LSP] stopped because we encountered the safepoint "
225                     "instruction.\n";
226         }
227
228         // If we're in the block which defines the interesting instruction,
229         // we don't want to include any values as live which are defined
230         // _after_ the interesting line or as part of the line itself
231         // i.e. "term" is the call instruction for a call safepoint, the
232         // results of the call should not be considered live in that stackmap
233         break;
234       }
235
236       assert(!isAggWhichContainsGCPtrType(inst.getType()) &&
237              "support for FCA unimplemented");
238
239       if (is_live_gc_reference(inst)) {
240         if (TraceLSP) {
241           errs() << "[LSP] found live value for this safepoint ";
242           inst.dump();
243           term->dump();
244         }
245         liveValues.insert(&inst);
246       }
247     }
248     if (!DT.getNode(BBI)->getIDom()) {
249       assert(BBI == &F->getEntryBlock() &&
250              "failed to find a dominator for something other than "
251              "the entry block");
252       break;
253     }
254     BBI = DT.getNode(BBI)->getIDom()->getBlock();
255   }
256 }
257
258 static bool order_by_name(llvm::Value *a, llvm::Value *b) {
259   if (a->hasName() && b->hasName()) {
260     return -1 == a->getName().compare(b->getName());
261   } else if (a->hasName() && !b->hasName()) {
262     return true;
263   } else if (!a->hasName() && b->hasName()) {
264     return false;
265   } else {
266     // Better than nothing, but not stable
267     return a < b;
268   }
269 }
270
271 /// Find the initial live set. Note that due to base pointer
272 /// insertion, the live set may be incomplete.
273 static void
274 analyzeParsePointLiveness(DominatorTree &DT, const CallSite &CS,
275                           PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
276   Instruction *inst = CS.getInstruction();
277
278   BasicBlock *BB = inst->getParent();
279   StatepointLiveSetTy liveset;
280   findLiveGCValuesAtInst(inst, BB, DT, nullptr, liveset);
281
282   if (PrintLiveSet) {
283     // Note: This output is used by several of the test cases
284     // The order of elemtns in a set is not stable, put them in a vec and sort
285     // by name
286     SmallVector<Value *, 64> temp;
287     temp.insert(temp.end(), liveset.begin(), liveset.end());
288     std::sort(temp.begin(), temp.end(), order_by_name);
289     errs() << "Live Variables:\n";
290     for (Value *V : temp) {
291       errs() << " " << V->getName(); // no newline
292       V->dump();
293     }
294   }
295   if (PrintLiveSetSize) {
296     errs() << "Safepoint For: " << CS.getCalledValue()->getName() << "\n";
297     errs() << "Number live values: " << liveset.size() << "\n";
298   }
299   result.liveset = liveset;
300 }
301
302 /// True iff this value is the null pointer constant (of any pointer type)
303 static bool LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED isNullConstant(Value *V) {
304   return isa<Constant>(V) && isa<PointerType>(V->getType()) &&
305          cast<Constant>(V)->isNullValue();
306 }
307
308 /// Helper function for findBasePointer - Will return a value which either a)
309 /// defines the base pointer for the input or b) blocks the simple search
310 /// (i.e. a PHI or Select of two derived pointers)
311 static Value *findBaseDefiningValue(Value *I) {
312   assert(I->getType()->isPointerTy() &&
313          "Illegal to ask for the base pointer of a non-pointer type");
314
315   // There are instructions which can never return gc pointer values.  Sanity
316   // check that this is actually true.
317   assert(!isa<InsertElementInst>(I) && !isa<ExtractElementInst>(I) &&
318          !isa<ShuffleVectorInst>(I) && "Vector types are not gc pointers");
319
320   if (isa<Argument>(I))
321     // An incoming argument to the function is a base pointer
322     // We should have never reached here if this argument isn't an gc value
323     return I;
324
325   if (isa<GlobalVariable>(I))
326     // base case
327     return I;
328
329   // inlining could possibly introduce phi node that contains
330   // undef if callee has multiple returns
331   if (isa<UndefValue>(I))
332     // utterly meaningless, but useful for dealing with
333     // partially optimized code.
334     return I; 
335
336   // Due to inheritance, this must be _after_ the global variable and undef
337   // checks
338   if (Constant *Con = dyn_cast<Constant>(I)) {
339     assert(!isa<GlobalVariable>(I) && !isa<UndefValue>(I) &&
340            "order of checks wrong!");
341     // Note: Finding a constant base for something marked for relocation
342     // doesn't really make sense.  The most likely case is either a) some
343     // screwed up the address space usage or b) your validating against
344     // compiled C++ code w/o the proper separation.  The only real exception
345     // is a null pointer.  You could have generic code written to index of
346     // off a potentially null value and have proven it null.  We also use
347     // null pointers in dead paths of relocation phis (which we might later
348     // want to find a base pointer for).
349     assert(Con->getType()->isPointerTy() &&
350            "Base for pointer must be another pointer");
351     assert(Con->isNullValue() && "null is the only case which makes sense");
352     return Con;
353   }
354
355   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
356     Value *Def = CI->stripPointerCasts();
357     // If we find a cast instruction here, it means we've found a cast which is
358     // not simply a pointer cast (i.e. an inttoptr).  We don't know how to
359     // handle int->ptr conversion.
360     assert(!isa<CastInst>(Def) && "shouldn't find another cast here");
361     return findBaseDefiningValue(Def);
362   }
363
364   if (isa<LoadInst>(I))
365     return I; // The value loaded is an gc base itself
366
367   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I))
368     // The base of this GEP is the base
369     return findBaseDefiningValue(GEP->getPointerOperand());
370
371   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
372     switch (II->getIntrinsicID()) {
373     case Intrinsic::experimental_gc_result_ptr:
374     default:
375       // fall through to general call handling
376       break;
377     case Intrinsic::experimental_gc_statepoint:
378     case Intrinsic::experimental_gc_result_float:
379     case Intrinsic::experimental_gc_result_int:
380       llvm_unreachable("these don't produce pointers");
381     case Intrinsic::experimental_gc_relocate: {
382       // Rerunning safepoint insertion after safepoints are already
383       // inserted is not supported.  It could probably be made to work,
384       // but why are you doing this?  There's no good reason.
385       llvm_unreachable("repeat safepoint insertion is not supported");
386     }
387     case Intrinsic::gcroot:
388       // Currently, this mechanism hasn't been extended to work with gcroot.
389       // There's no reason it couldn't be, but I haven't thought about the
390       // implications much.
391       llvm_unreachable(
392           "interaction with the gcroot mechanism is not supported");
393     }
394   }
395   // We assume that functions in the source language only return base
396   // pointers.  This should probably be generalized via attributes to support
397   // both source language and internal functions.
398   if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I))
399     return I;
400
401   // I have absolutely no idea how to implement this part yet.  It's not
402   // neccessarily hard, I just haven't really looked at it yet.
403   assert(!isa<LandingPadInst>(I) && "Landing Pad is unimplemented");
404
405   if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
406     // A CAS is effectively a atomic store and load combined under a
407     // predicate.  From the perspective of base pointers, we just treat it
408     // like a load.
409     return I;
410   
411   assert(!isa<AtomicRMWInst>(I) && "Xchg handled above, all others are "
412          "binary ops which don't apply to pointers");
413
414   // The aggregate ops.  Aggregates can either be in the heap or on the
415   // stack, but in either case, this is simply a field load.  As a result,
416   // this is a defining definition of the base just like a load is.
417   if (isa<ExtractValueInst>(I))
418     return I;
419
420   // We should never see an insert vector since that would require we be
421   // tracing back a struct value not a pointer value.
422   assert(!isa<InsertValueInst>(I) &&
423          "Base pointer for a struct is meaningless");
424
425   // The last two cases here don't return a base pointer.  Instead, they
426   // return a value which dynamically selects from amoung several base
427   // derived pointers (each with it's own base potentially).  It's the job of
428   // the caller to resolve these.
429   assert((isa<SelectInst>(I) || isa<PHINode>(I)) && 
430          "missing instruction case in findBaseDefiningValing");
431   return I;
432 }
433
434 /// Returns the base defining value for this value.
435 static Value *findBaseDefiningValueCached(Value *I, DefiningValueMapTy &cache) {
436   Value *&Cached = cache[I];
437   if (!Cached) {
438     Cached = findBaseDefiningValue(I);
439   }
440   assert(cache[I] != nullptr);
441
442   if (TraceLSP) {
443     errs() << "fBDV-cached: " << I->getName() << " -> " << Cached->getName()
444            << "\n";
445   }
446   return Cached;
447 }
448
449 /// Return a base pointer for this value if known.  Otherwise, return it's
450 /// base defining value.
451 static Value *findBaseOrBDV(Value *I, DefiningValueMapTy &cache) {
452   Value *def = findBaseDefiningValueCached(I, cache);
453   auto Found = cache.find(def);
454   if (Found != cache.end()) {
455     // Either a base-of relation, or a self reference.  Caller must check.
456     return Found->second;
457   }
458   // Only a BDV available
459   return def;
460 }
461
462 /// Given the result of a call to findBaseDefiningValue, or findBaseOrBDV,
463 /// is it known to be a base pointer?  Or do we need to continue searching.
464 static bool isKnownBaseResult(Value *v) {
465   if (!isa<PHINode>(v) && !isa<SelectInst>(v)) {
466     // no recursion possible
467     return true;
468   }
469   if (cast<Instruction>(v)->getMetadata("is_base_value")) {
470     // This is a previously inserted base phi or select.  We know
471     // that this is a base value.
472     return true;
473   }
474
475   // We need to keep searching
476   return false;
477 }
478
479 // TODO: find a better name for this
480 namespace {
481 class PhiState {
482 public:
483   enum Status { Unknown, Base, Conflict };
484
485   PhiState(Status s, Value *b = nullptr) : status(s), base(b) {
486     assert(status != Base || b);
487   }
488   PhiState(Value *b) : status(Base), base(b) {}
489   PhiState() : status(Unknown), base(nullptr) {}
490
491   Status getStatus() const { return status; }
492   Value *getBase() const { return base; }
493
494   bool isBase() const { return getStatus() == Base; }
495   bool isUnknown() const { return getStatus() == Unknown; }
496   bool isConflict() const { return getStatus() == Conflict; }
497
498   bool operator==(const PhiState &other) const {
499     return base == other.base && status == other.status;
500   }
501
502   bool operator!=(const PhiState &other) const { return !(*this == other); }
503
504   void dump() {
505     errs() << status << " (" << base << " - "
506            << (base ? base->getName() : "nullptr") << "): ";
507   }
508
509 private:
510   Status status;
511   Value *base; // non null only if status == base
512 };
513
514 typedef DenseMap<Value *, PhiState> ConflictStateMapTy;
515 // Values of type PhiState form a lattice, and this is a helper
516 // class that implementes the meet operation.  The meat of the meet
517 // operation is implemented in MeetPhiStates::pureMeet
518 class MeetPhiStates {
519 public:
520   // phiStates is a mapping from PHINodes and SelectInst's to PhiStates.
521   explicit MeetPhiStates(const ConflictStateMapTy &phiStates)
522       : phiStates(phiStates) {}
523
524   // Destructively meet the current result with the base V.  V can
525   // either be a merge instruction (SelectInst / PHINode), in which
526   // case its status is looked up in the phiStates map; or a regular
527   // SSA value, in which case it is assumed to be a base.
528   void meetWith(Value *V) {
529     PhiState otherState = getStateForBDV(V);
530     assert((MeetPhiStates::pureMeet(otherState, currentResult) ==
531             MeetPhiStates::pureMeet(currentResult, otherState)) &&
532            "math is wrong: meet does not commute!");
533     currentResult = MeetPhiStates::pureMeet(otherState, currentResult);
534   }
535
536   PhiState getResult() const { return currentResult; }
537
538 private:
539   const ConflictStateMapTy &phiStates;
540   PhiState currentResult;
541
542   /// Return a phi state for a base defining value.  We'll generate a new
543   /// base state for known bases and expect to find a cached state otherwise
544   PhiState getStateForBDV(Value *baseValue) {
545     if (isKnownBaseResult(baseValue)) {
546       return PhiState(baseValue);
547     } else {
548       return lookupFromMap(baseValue);
549     }
550   }
551
552   PhiState lookupFromMap(Value *V) {
553     auto I = phiStates.find(V);
554     assert(I != phiStates.end() && "lookup failed!");
555     return I->second;
556   }
557
558   static PhiState pureMeet(const PhiState &stateA, const PhiState &stateB) {
559     switch (stateA.getStatus()) {
560     case PhiState::Unknown:
561       return stateB;
562
563     case PhiState::Base:
564       assert(stateA.getBase() && "can't be null");
565       if (stateB.isUnknown())
566         return stateA;
567
568       if (stateB.isBase()) {
569         if (stateA.getBase() == stateB.getBase()) {
570           assert(stateA == stateB && "equality broken!");
571           return stateA;
572         }
573         return PhiState(PhiState::Conflict);
574       }
575       assert(stateB.isConflict() && "only three states!");
576       return PhiState(PhiState::Conflict);
577
578     case PhiState::Conflict:
579       return stateA;
580     }
581     llvm_unreachable("only three states!");
582   }
583 };
584 }
585 /// For a given value or instruction, figure out what base ptr it's derived
586 /// from.  For gc objects, this is simply itself.  On success, returns a value
587 /// which is the base pointer.  (This is reliable and can be used for
588 /// relocation.)  On failure, returns nullptr.
589 static Value *findBasePointer(Value *I, DefiningValueMapTy &cache,
590                               DenseSet<llvm::Value *> &NewInsertedDefs) {
591   Value *def = findBaseOrBDV(I, cache);
592
593   if (isKnownBaseResult(def)) {
594     return def;
595   }
596
597   // Here's the rough algorithm:
598   // - For every SSA value, construct a mapping to either an actual base
599   //   pointer or a PHI which obscures the base pointer.
600   // - Construct a mapping from PHI to unknown TOP state.  Use an
601   //   optimistic algorithm to propagate base pointer information.  Lattice
602   //   looks like:
603   //   UNKNOWN
604   //   b1 b2 b3 b4
605   //   CONFLICT
606   //   When algorithm terminates, all PHIs will either have a single concrete
607   //   base or be in a conflict state.
608   // - For every conflict, insert a dummy PHI node without arguments.  Add
609   //   these to the base[Instruction] = BasePtr mapping.  For every
610   //   non-conflict, add the actual base.
611   //  - For every conflict, add arguments for the base[a] of each input
612   //   arguments.
613   //
614   // Note: A simpler form of this would be to add the conflict form of all
615   // PHIs without running the optimistic algorithm.  This would be
616   // analougous to pessimistic data flow and would likely lead to an
617   // overall worse solution.
618
619   ConflictStateMapTy states;
620   states[def] = PhiState();
621   // Recursively fill in all phis & selects reachable from the initial one
622   // for which we don't already know a definite base value for
623   // TODO: This should be rewritten with a worklist
624   bool done = false;
625   while (!done) {
626     done = true;
627     // Since we're adding elements to 'states' as we run, we can't keep
628     // iterators into the set.
629     SmallVector<Value*, 16> Keys;
630     Keys.reserve(states.size());
631     for (auto Pair : states) {
632       Value *V = Pair.first;
633       Keys.push_back(V);
634     }
635     for (Value *v : Keys) {
636       assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
637       if (PHINode *phi = dyn_cast<PHINode>(v)) {
638         assert(phi->getNumIncomingValues() > 0 &&
639                "zero input phis are illegal");
640         for (Value *InVal : phi->incoming_values()) {
641           Value *local = findBaseOrBDV(InVal, cache);
642           if (!isKnownBaseResult(local) && states.find(local) == states.end()) {
643             states[local] = PhiState();
644             done = false;
645           }
646         }
647       } else if (SelectInst *sel = dyn_cast<SelectInst>(v)) {
648         Value *local = findBaseOrBDV(sel->getTrueValue(), cache);
649         if (!isKnownBaseResult(local) && states.find(local) == states.end()) {
650           states[local] = PhiState();
651           done = false;
652         }
653         local = findBaseOrBDV(sel->getFalseValue(), cache);
654         if (!isKnownBaseResult(local) && states.find(local) == states.end()) {
655           states[local] = PhiState();
656           done = false;
657         }
658       }
659     }
660   }
661
662   if (TraceLSP) {
663     errs() << "States after initialization:\n";
664     for (auto Pair : states) {
665       Instruction *v = cast<Instruction>(Pair.first);
666       PhiState state = Pair.second;
667       state.dump();
668       v->dump();
669     }
670   }
671
672   // TODO: come back and revisit the state transitions around inputs which
673   // have reached conflict state.  The current version seems too conservative.
674
675   bool progress = true;
676   while (progress) {
677 #ifndef NDEBUG
678     size_t oldSize = states.size();
679 #endif
680     progress = false;
681     // We're only changing keys in this loop, thus safe to keep iterators
682     for (auto Pair : states) {
683       MeetPhiStates calculateMeet(states);
684       Value *v = Pair.first;
685       assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
686       if (SelectInst *select = dyn_cast<SelectInst>(v)) {
687         calculateMeet.meetWith(findBaseOrBDV(select->getTrueValue(), cache));
688         calculateMeet.meetWith(findBaseOrBDV(select->getFalseValue(), cache));
689       } else
690         for (Value *Val : cast<PHINode>(v)->incoming_values())
691           calculateMeet.meetWith(findBaseOrBDV(Val, cache));
692
693       PhiState oldState = states[v];
694       PhiState newState = calculateMeet.getResult();
695       if (oldState != newState) {
696         progress = true;
697         states[v] = newState;
698       }
699     }
700
701     assert(oldSize <= states.size());
702     assert(oldSize == states.size() || progress);
703   }
704
705   if (TraceLSP) {
706     errs() << "States after meet iteration:\n";
707     for (auto Pair : states) {
708       Instruction *v = cast<Instruction>(Pair.first);
709       PhiState state = Pair.second;
710       state.dump();
711       v->dump();
712     }
713   }
714
715   // Insert Phis for all conflicts
716   // We want to keep naming deterministic in the loop that follows, so
717   // sort the keys before iteration.  This is useful in allowing us to
718   // write stable tests. Note that there is no invalidation issue here.
719   SmallVector<Value*, 16> Keys;
720   Keys.reserve(states.size());
721   for (auto Pair : states) {
722     Value *V = Pair.first;
723     Keys.push_back(V);
724   }
725   std::sort(Keys.begin(), Keys.end(), order_by_name);
726   // TODO: adjust naming patterns to avoid this order of iteration dependency
727   for (Value *V : Keys) {
728     Instruction *v = cast<Instruction>(V);
729     PhiState state = states[V];
730     assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
731     assert(!state.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
732     if (!state.isConflict())
733       continue;
734     
735     if (isa<PHINode>(v)) {
736       int num_preds =
737           std::distance(pred_begin(v->getParent()), pred_end(v->getParent()));
738       assert(num_preds > 0 && "how did we reach here");
739       PHINode *phi = PHINode::Create(v->getType(), num_preds, "base_phi", v);
740       NewInsertedDefs.insert(phi);
741       // Add metadata marking this as a base value
742       auto *const_1 = ConstantInt::get(
743           Type::getInt32Ty(
744               v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext()),
745           1);
746       auto MDConst = ConstantAsMetadata::get(const_1);
747       MDNode *md = MDNode::get(
748           v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext(), MDConst);
749       phi->setMetadata("is_base_value", md);
750       states[v] = PhiState(PhiState::Conflict, phi);
751     } else {
752       SelectInst *sel = cast<SelectInst>(v);
753       // The undef will be replaced later
754       UndefValue *undef = UndefValue::get(sel->getType());
755       SelectInst *basesel = SelectInst::Create(sel->getCondition(), undef,
756                                                undef, "base_select", sel);
757       NewInsertedDefs.insert(basesel);
758       // Add metadata marking this as a base value
759       auto *const_1 = ConstantInt::get(
760           Type::getInt32Ty(
761               v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext()),
762           1);
763       auto MDConst = ConstantAsMetadata::get(const_1);
764       MDNode *md = MDNode::get(
765           v->getParent()->getParent()->getParent()->getContext(), MDConst);
766       basesel->setMetadata("is_base_value", md);
767       states[v] = PhiState(PhiState::Conflict, basesel);
768     }
769   }
770
771   // Fixup all the inputs of the new PHIs
772   for (auto Pair : states) {
773     Instruction *v = cast<Instruction>(Pair.first);
774     PhiState state = Pair.second;
775
776     assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
777     assert(!state.isUnknown() && "Optimistic algorithm didn't complete!");
778     if (!state.isConflict())
779       continue;
780     
781     if (PHINode *basephi = dyn_cast<PHINode>(state.getBase())) {
782       PHINode *phi = cast<PHINode>(v);
783       unsigned NumPHIValues = phi->getNumIncomingValues();
784       for (unsigned i = 0; i < NumPHIValues; i++) {
785         Value *InVal = phi->getIncomingValue(i);
786         BasicBlock *InBB = phi->getIncomingBlock(i);
787
788         // If we've already seen InBB, add the same incoming value
789         // we added for it earlier.  The IR verifier requires phi
790         // nodes with multiple entries from the same basic block
791         // to have the same incoming value for each of those
792         // entries.  If we don't do this check here and basephi
793         // has a different type than base, we'll end up adding two
794         // bitcasts (and hence two distinct values) as incoming
795         // values for the same basic block.
796
797         int blockIndex = basephi->getBasicBlockIndex(InBB);
798         if (blockIndex != -1) {
799           Value *oldBase = basephi->getIncomingValue(blockIndex);
800           basephi->addIncoming(oldBase, InBB);
801 #ifndef NDEBUG
802           Value *base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
803           if (!isKnownBaseResult(base)) {
804             // Either conflict or base.
805             assert(states.count(base));
806             base = states[base].getBase();
807             assert(base != nullptr && "unknown PhiState!");
808             assert(NewInsertedDefs.count(base) &&
809                    "should have already added this in a prev. iteration!");
810           }
811
812           // In essense this assert states: the only way two
813           // values incoming from the same basic block may be
814           // different is by being different bitcasts of the same
815           // value.  A cleanup that remains TODO is changing
816           // findBaseOrBDV to return an llvm::Value of the correct
817           // type (and still remain pure).  This will remove the
818           // need to add bitcasts.
819           assert(base->stripPointerCasts() == oldBase->stripPointerCasts() &&
820                  "sanity -- findBaseOrBDV should be pure!");
821 #endif
822           continue;
823         }
824
825         // Find either the defining value for the PHI or the normal base for
826         // a non-phi node
827         Value *base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
828         if (!isKnownBaseResult(base)) {
829           // Either conflict or base.
830           assert(states.count(base));
831           base = states[base].getBase();
832           assert(base != nullptr && "unknown PhiState!");
833         }
834         assert(base && "can't be null");
835         // Must use original input BB since base may not be Instruction
836         // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
837         if (base->getType() != basephi->getType()) {
838           base = new BitCastInst(base, basephi->getType(), "cast",
839                                  InBB->getTerminator());
840           NewInsertedDefs.insert(base);
841         }
842         basephi->addIncoming(base, InBB);
843       }
844       assert(basephi->getNumIncomingValues() == NumPHIValues);
845     } else {
846       SelectInst *basesel = cast<SelectInst>(state.getBase());
847       SelectInst *sel = cast<SelectInst>(v);
848       // Operand 1 & 2 are true, false path respectively. TODO: refactor to
849       // something more safe and less hacky.
850       for (int i = 1; i <= 2; i++) {
851         Value *InVal = sel->getOperand(i);
852         // Find either the defining value for the PHI or the normal base for
853         // a non-phi node
854         Value *base = findBaseOrBDV(InVal, cache);
855         if (!isKnownBaseResult(base)) {
856           // Either conflict or base.
857           assert(states.count(base));
858           base = states[base].getBase();
859           assert(base != nullptr && "unknown PhiState!");
860         }
861         assert(base && "can't be null");
862         // Must use original input BB since base may not be Instruction
863         // The cast is needed since base traversal may strip away bitcasts
864         if (base->getType() != basesel->getType()) {
865           base = new BitCastInst(base, basesel->getType(), "cast", basesel);
866           NewInsertedDefs.insert(base);
867         }
868         basesel->setOperand(i, base);
869       }
870     }
871   }
872
873   // Cache all of our results so we can cheaply reuse them
874   // NOTE: This is actually two caches: one of the base defining value
875   // relation and one of the base pointer relation!  FIXME
876   for (auto item : states) {
877     Value *v = item.first;
878     Value *base = item.second.getBase();
879     assert(v && base);
880     assert(!isKnownBaseResult(v) && "why did it get added?");
881
882     if (TraceLSP) {
883       std::string fromstr =
884           cache.count(v) ? (cache[v]->hasName() ? cache[v]->getName() : "")
885                          : "none";
886       errs() << "Updating base value cache"
887              << " for: " << (v->hasName() ? v->getName() : "")
888              << " from: " << fromstr
889              << " to: " << (base->hasName() ? base->getName() : "") << "\n";
890     }
891
892     assert(isKnownBaseResult(base) &&
893            "must be something we 'know' is a base pointer");
894     if (cache.count(v)) {
895       // Once we transition from the BDV relation being store in the cache to
896       // the base relation being stored, it must be stable
897       assert((!isKnownBaseResult(cache[v]) || cache[v] == base) &&
898              "base relation should be stable");
899     }
900     cache[v] = base;
901   }
902   assert(cache.find(def) != cache.end());
903   return cache[def];
904 }
905
906 // For a set of live pointers (base and/or derived), identify the base
907 // pointer of the object which they are derived from.  This routine will
908 // mutate the IR graph as needed to make the 'base' pointer live at the
909 // definition site of 'derived'.  This ensures that any use of 'derived' can
910 // also use 'base'.  This may involve the insertion of a number of
911 // additional PHI nodes.
912 //
913 // preconditions: live is a set of pointer type Values
914 //
915 // side effects: may insert PHI nodes into the existing CFG, will preserve
916 // CFG, will not remove or mutate any existing nodes
917 //
918 // post condition: PointerToBase contains one (derived, base) pair for every
919 // pointer in live.  Note that derived can be equal to base if the original
920 // pointer was a base pointer.
921 static void findBasePointers(const StatepointLiveSetTy &live,
922                              DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> &PointerToBase,
923                              DominatorTree *DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
924                              DenseSet<llvm::Value *> &NewInsertedDefs) {
925   // For the naming of values inserted to be deterministic - which makes for
926   // much cleaner and more stable tests - we need to assign an order to the
927   // live values.  DenseSets do not provide a deterministic order across runs.
928   SmallVector<Value*, 64> Temp;
929   Temp.insert(Temp.end(), live.begin(), live.end());
930   std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
931   for (Value *ptr : Temp) {
932     Value *base = findBasePointer(ptr, DVCache, NewInsertedDefs);
933     assert(base && "failed to find base pointer");
934     PointerToBase[ptr] = base;
935     assert((!isa<Instruction>(base) || !isa<Instruction>(ptr) ||
936             DT->dominates(cast<Instruction>(base)->getParent(),
937                           cast<Instruction>(ptr)->getParent())) &&
938            "The base we found better dominate the derived pointer");
939
940     // If you see this trip and like to live really dangerously, the code should
941     // be correct, just with idioms the verifier can't handle.  You can try
942     // disabling the verifier at your own substaintial risk.
943     assert(!isNullConstant(base) && "the relocation code needs adjustment to "
944                                     "handle the relocation of a null pointer "
945                                     "constant without causing false positives "
946                                     "in the safepoint ir verifier.");
947   }
948 }
949
950 /// Find the required based pointers (and adjust the live set) for the given
951 /// parse point.
952 static void findBasePointers(DominatorTree &DT, DefiningValueMapTy &DVCache,
953                              const CallSite &CS,
954                              PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
955   DenseMap<llvm::Value *, llvm::Value *> PointerToBase;
956   DenseSet<llvm::Value *> NewInsertedDefs;
957   findBasePointers(result.liveset, PointerToBase, &DT, DVCache, NewInsertedDefs);
958
959   if (PrintBasePointers) {
960     // Note: Need to print these in a stable order since this is checked in
961     // some tests.
962     errs() << "Base Pairs (w/o Relocation):\n";
963     SmallVector<Value*, 64> Temp;
964     Temp.reserve(PointerToBase.size());
965     for (auto Pair : PointerToBase) {
966       Temp.push_back(Pair.first);
967     }
968     std::sort(Temp.begin(), Temp.end(), order_by_name);
969     for (Value *Ptr : Temp) {
970       Value *Base = PointerToBase[Ptr];
971       errs() << " derived %" << Ptr->getName() << " base %"
972              << Base->getName() << "\n";
973     }
974   }
975
976   result.PointerToBase = PointerToBase;
977   result.NewInsertedDefs = NewInsertedDefs;
978 }
979
980 /// Check for liveness of items in the insert defs and add them to the live
981 /// and base pointer sets
982 static void fixupLiveness(DominatorTree &DT, const CallSite &CS,
983                           const DenseSet<Value *> &allInsertedDefs,
984                           PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
985   Instruction *inst = CS.getInstruction();
986
987   auto liveset = result.liveset;
988   auto PointerToBase = result.PointerToBase;
989
990   auto is_live_gc_reference =
991       [&](Value &V) { return isLiveGCReferenceAt(V, inst, DT, nullptr); };
992
993   // For each new definition, check to see if a) the definition dominates the
994   // instruction we're interested in, and b) one of the uses of that definition
995   // is edge-reachable from the instruction we're interested in.  This is the
996   // same definition of liveness we used in the intial liveness analysis
997   for (Value *newDef : allInsertedDefs) {
998     if (liveset.count(newDef)) {
999       // already live, no action needed
1000       continue;
1001     }
1002
1003     // PERF: Use DT to check instruction domination might not be good for
1004     // compilation time, and we could change to optimal solution if this
1005     // turn to be a issue
1006     if (!DT.dominates(cast<Instruction>(newDef), inst)) {
1007       // can't possibly be live at inst
1008       continue;
1009     }
1010
1011     if (is_live_gc_reference(*newDef)) {
1012       // Add the live new defs into liveset and PointerToBase
1013       liveset.insert(newDef);
1014       PointerToBase[newDef] = newDef;
1015     }
1016   }
1017
1018   result.liveset = liveset;
1019   result.PointerToBase = PointerToBase;
1020 }
1021
1022 static void fixupLiveReferences(
1023     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P,
1024     const DenseSet<llvm::Value *> &allInsertedDefs,
1025     ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1026     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1027   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1028     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1029     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1030     fixupLiveness(DT, CS, allInsertedDefs, info);
1031   }
1032 }
1033
1034 // Normalize basic block to make it ready to be target of invoke statepoint.
1035 // It means spliting it to have single predecessor. Return newly created BB
1036 // ready to be successor of invoke statepoint.
1037 static BasicBlock *normalizeBBForInvokeSafepoint(BasicBlock *BB,
1038                                                  BasicBlock *InvokeParent,
1039                                                  Pass *P) {
1040   BasicBlock *ret = BB;
1041
1042   if (!BB->getUniquePredecessor()) {
1043     ret = SplitBlockPredecessors(BB, InvokeParent, "");
1044   }
1045
1046   // Another requirement for such basic blocks is to not have any phi nodes.
1047   // Since we just ensured that new BB will have single predecessor,
1048   // all phi nodes in it will have one value. Here it would be naturall place
1049   // to
1050   // remove them all. But we can not do this because we are risking to remove
1051   // one of the values stored in liveset of another statepoint. We will do it
1052   // later after placing all safepoints.
1053
1054   return ret;
1055 }
1056
1057 static int find_index(ArrayRef<Value *> livevec, Value *val) {
1058   auto itr = std::find(livevec.begin(), livevec.end(), val);
1059   assert(livevec.end() != itr);
1060   size_t index = std::distance(livevec.begin(), itr);
1061   assert(index < livevec.size());
1062   return index;
1063 }
1064
1065 // Create new attribute set containing only attributes which can be transfered
1066 // from original call to the safepoint.
1067 static AttributeSet legalizeCallAttributes(AttributeSet AS) {
1068   AttributeSet ret;
1069
1070   for (unsigned Slot = 0; Slot < AS.getNumSlots(); Slot++) {
1071     unsigned index = AS.getSlotIndex(Slot);
1072
1073     if (index == AttributeSet::ReturnIndex ||
1074         index == AttributeSet::FunctionIndex) {
1075
1076       for (auto it = AS.begin(Slot), it_end = AS.end(Slot); it != it_end;
1077            ++it) {
1078         Attribute attr = *it;
1079
1080         // Do not allow certain attributes - just skip them
1081         // Safepoint can not be read only or read none.
1082         if (attr.hasAttribute(Attribute::ReadNone) ||
1083             attr.hasAttribute(Attribute::ReadOnly))
1084           continue;
1085
1086         ret = ret.addAttributes(
1087             AS.getContext(), index,
1088             AttributeSet::get(AS.getContext(), index, AttrBuilder(attr)));
1089       }
1090     }
1091
1092     // Just skip parameter attributes for now
1093   }
1094
1095   return ret;
1096 }
1097
1098 /// Helper function to place all gc relocates necessary for the given
1099 /// statepoint.
1100 /// Inputs:
1101 ///   liveVariables - list of variables to be relocated.
1102 ///   liveStart - index of the first live variable.
1103 ///   basePtrs - base pointers.
1104 ///   statepointToken - statepoint instruction to which relocates should be
1105 ///   bound.
1106 ///   Builder - Llvm IR builder to be used to construct new calls.
1107 static void CreateGCRelocates(ArrayRef<llvm::Value *> liveVariables,
1108                               const int liveStart,
1109                               ArrayRef<llvm::Value *> basePtrs,
1110                               Instruction *statepointToken,
1111                               IRBuilder<> Builder) {
1112   SmallVector<Instruction *, 64> NewDefs;
1113   NewDefs.reserve(liveVariables.size());
1114
1115   Module *M = statepointToken->getParent()->getParent()->getParent();
1116
1117   for (unsigned i = 0; i < liveVariables.size(); i++) {
1118     // We generate a (potentially) unique declaration for every pointer type
1119     // combination.  This results is some blow up the function declarations in
1120     // the IR, but removes the need for argument bitcasts which shrinks the IR
1121     // greatly and makes it much more readable.
1122     SmallVector<Type *, 1> types;                    // one per 'any' type
1123     types.push_back(liveVariables[i]->getType()); // result type
1124     Value *gc_relocate_decl = Intrinsic::getDeclaration(
1125         M, Intrinsic::experimental_gc_relocate, types);
1126
1127     // Generate the gc.relocate call and save the result
1128     Value *baseIdx =
1129         ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(M->getContext()),
1130                          liveStart + find_index(liveVariables, basePtrs[i]));
1131     Value *liveIdx = ConstantInt::get(
1132         Type::getInt32Ty(M->getContext()),
1133         liveStart + find_index(liveVariables, liveVariables[i]));
1134
1135     // only specify a debug name if we can give a useful one
1136     Value *reloc = Builder.CreateCall3(
1137         gc_relocate_decl, statepointToken, baseIdx, liveIdx,
1138         liveVariables[i]->hasName() ? liveVariables[i]->getName() + ".relocated"
1139                                     : "");
1140     // Trick CodeGen into thinking there are lots of free registers at this
1141     // fake call.
1142     cast<CallInst>(reloc)->setCallingConv(CallingConv::Cold);
1143
1144     NewDefs.push_back(cast<Instruction>(reloc));
1145   }
1146   assert(NewDefs.size() == liveVariables.size() &&
1147          "missing or extra redefinition at safepoint");
1148 }
1149
1150 static void
1151 makeStatepointExplicitImpl(const CallSite &CS, /* to replace */
1152                            const SmallVectorImpl<llvm::Value *> &basePtrs,
1153                            const SmallVectorImpl<llvm::Value *> &liveVariables,
1154                            Pass *P,
1155                            PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1156   assert(basePtrs.size() == liveVariables.size());
1157   assert(isStatepoint(CS) &&
1158          "This method expects to be rewriting a statepoint");
1159
1160   BasicBlock *BB = CS.getInstruction()->getParent();
1161   assert(BB);
1162   Function *F = BB->getParent();
1163   assert(F && "must be set");
1164   Module *M = F->getParent();
1165   (void)M;
1166   assert(M && "must be set");
1167
1168   // We're not changing the function signature of the statepoint since the gc
1169   // arguments go into the var args section.
1170   Function *gc_statepoint_decl = CS.getCalledFunction();
1171
1172   // Then go ahead and use the builder do actually do the inserts.  We insert
1173   // immediately before the previous instruction under the assumption that all
1174   // arguments will be available here.  We can't insert afterwards since we may
1175   // be replacing a terminator.
1176   Instruction *insertBefore = CS.getInstruction();
1177   IRBuilder<> Builder(insertBefore);
1178   // Copy all of the arguments from the original statepoint - this includes the
1179   // target, call args, and deopt args
1180   SmallVector<llvm::Value *, 64> args;
1181   args.insert(args.end(), CS.arg_begin(), CS.arg_end());
1182   // TODO: Clear the 'needs rewrite' flag
1183
1184   // add all the pointers to be relocated (gc arguments)
1185   // Capture the start of the live variable list for use in the gc_relocates
1186   const int live_start = args.size();
1187   args.insert(args.end(), liveVariables.begin(), liveVariables.end());
1188
1189   // Create the statepoint given all the arguments
1190   Instruction *token = nullptr;
1191   AttributeSet return_attributes;
1192   if (CS.isCall()) {
1193     CallInst *toReplace = cast<CallInst>(CS.getInstruction());
1194     CallInst *call =
1195         Builder.CreateCall(gc_statepoint_decl, args, "safepoint_token");
1196     call->setTailCall(toReplace->isTailCall());
1197     call->setCallingConv(toReplace->getCallingConv());
1198
1199     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1200     // function attributes.
1201     AttributeSet new_attrs = legalizeCallAttributes(toReplace->getAttributes());
1202     // In case if we can handle this set of sttributes - set up function attrs
1203     // directly on statepoint and return attrs later for gc_result intrinsic.
1204     call->setAttributes(new_attrs.getFnAttributes());
1205     return_attributes = new_attrs.getRetAttributes();
1206
1207     token = call;
1208
1209     // Put the following gc_result and gc_relocate calls immediately after the
1210     // the old call (which we're about to delete)
1211     BasicBlock::iterator next(toReplace);
1212     assert(BB->end() != next && "not a terminator, must have next");
1213     next++;
1214     Instruction *IP = &*(next);
1215     Builder.SetInsertPoint(IP);
1216     Builder.SetCurrentDebugLocation(IP->getDebugLoc());
1217
1218   } else {
1219     InvokeInst *toReplace = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1220
1221     // Insert the new invoke into the old block.  We'll remove the old one in a
1222     // moment at which point this will become the new terminator for the
1223     // original block.
1224     InvokeInst *invoke = InvokeInst::Create(
1225         gc_statepoint_decl, toReplace->getNormalDest(),
1226         toReplace->getUnwindDest(), args, "", toReplace->getParent());
1227     invoke->setCallingConv(toReplace->getCallingConv());
1228
1229     // Currently we will fail on parameter attributes and on certain
1230     // function attributes.
1231     AttributeSet new_attrs = legalizeCallAttributes(toReplace->getAttributes());
1232     // In case if we can handle this set of sttributes - set up function attrs
1233     // directly on statepoint and return attrs later for gc_result intrinsic.
1234     invoke->setAttributes(new_attrs.getFnAttributes());
1235     return_attributes = new_attrs.getRetAttributes();
1236
1237     token = invoke;
1238
1239     // Generate gc relocates in exceptional path
1240     BasicBlock *unwindBlock = normalizeBBForInvokeSafepoint(
1241         toReplace->getUnwindDest(), invoke->getParent(), P);
1242
1243     Instruction *IP = &*(unwindBlock->getFirstInsertionPt());
1244     Builder.SetInsertPoint(IP);
1245     Builder.SetCurrentDebugLocation(toReplace->getDebugLoc());
1246
1247     // Extract second element from landingpad return value. We will attach
1248     // exceptional gc relocates to it.
1249     const unsigned idx = 1;
1250     Instruction *exceptional_token =
1251         cast<Instruction>(Builder.CreateExtractValue(
1252             unwindBlock->getLandingPadInst(), idx, "relocate_token"));
1253     result.UnwindToken = exceptional_token;
1254
1255     // Just throw away return value. We will use the one we got for normal
1256     // block.
1257     (void)CreateGCRelocates(liveVariables, live_start, basePtrs,
1258                             exceptional_token, Builder);
1259
1260     // Generate gc relocates and returns for normal block
1261     BasicBlock *normalDest = normalizeBBForInvokeSafepoint(
1262         toReplace->getNormalDest(), invoke->getParent(), P);
1263
1264     IP = &*(normalDest->getFirstInsertionPt());
1265     Builder.SetInsertPoint(IP);
1266
1267     // gc relocates will be generated later as if it were regular call
1268     // statepoint
1269   }
1270   assert(token);
1271
1272   // Take the name of the original value call if it had one.
1273   token->takeName(CS.getInstruction());
1274
1275   // The GCResult is already inserted, we just need to find it
1276 #ifndef NDEBUG
1277   Instruction *toReplace = CS.getInstruction();
1278   assert((toReplace->hasNUses(0) || toReplace->hasNUses(1)) &&
1279          "only valid use before rewrite is gc.result");
1280   assert(!toReplace->hasOneUse() ||
1281          isGCResult(cast<Instruction>(*toReplace->user_begin())));
1282 #endif
1283
1284   // Update the gc.result of the original statepoint (if any) to use the newly
1285   // inserted statepoint.  This is safe to do here since the token can't be
1286   // considered a live reference.
1287   CS.getInstruction()->replaceAllUsesWith(token);
1288
1289   result.StatepointToken = token;
1290
1291   // Second, create a gc.relocate for every live variable
1292   CreateGCRelocates(liveVariables, live_start, basePtrs, token, Builder);
1293
1294 }
1295
1296 namespace {
1297 struct name_ordering {
1298   Value *base;
1299   Value *derived;
1300   bool operator()(name_ordering const &a, name_ordering const &b) {
1301     return -1 == a.derived->getName().compare(b.derived->getName());
1302   }
1303 };
1304 }
1305 static void stablize_order(SmallVectorImpl<Value *> &basevec,
1306                            SmallVectorImpl<Value *> &livevec) {
1307   assert(basevec.size() == livevec.size());
1308
1309   SmallVector<name_ordering, 64> temp;
1310   for (size_t i = 0; i < basevec.size(); i++) {
1311     name_ordering v;
1312     v.base = basevec[i];
1313     v.derived = livevec[i];
1314     temp.push_back(v);
1315   }
1316   std::sort(temp.begin(), temp.end(), name_ordering());
1317   for (size_t i = 0; i < basevec.size(); i++) {
1318     basevec[i] = temp[i].base;
1319     livevec[i] = temp[i].derived;
1320   }
1321 }
1322
1323 // Replace an existing gc.statepoint with a new one and a set of gc.relocates
1324 // which make the relocations happening at this safepoint explicit.
1325 // 
1326 // WARNING: Does not do any fixup to adjust users of the original live
1327 // values.  That's the callers responsibility.
1328 static void
1329 makeStatepointExplicit(DominatorTree &DT, const CallSite &CS, Pass *P,
1330                        PartiallyConstructedSafepointRecord &result) {
1331   auto liveset = result.liveset;
1332   auto PointerToBase = result.PointerToBase;
1333
1334   // Convert to vector for efficient cross referencing.
1335   SmallVector<Value *, 64> basevec, livevec;
1336   livevec.reserve(liveset.size());
1337   basevec.reserve(liveset.size());
1338   for (Value *L : liveset) {
1339     livevec.push_back(L);
1340
1341     assert(PointerToBase.find(L) != PointerToBase.end());
1342     Value *base = PointerToBase[L];
1343     basevec.push_back(base);
1344   }
1345   assert(livevec.size() == basevec.size());
1346
1347   // To make the output IR slightly more stable (for use in diffs), ensure a
1348   // fixed order of the values in the safepoint (by sorting the value name).
1349   // The order is otherwise meaningless.
1350   stablize_order(basevec, livevec);
1351
1352   // Do the actual rewriting and delete the old statepoint
1353   makeStatepointExplicitImpl(CS, basevec, livevec, P, result);
1354   CS.getInstruction()->eraseFromParent();
1355 }
1356
1357 // Helper function for the relocationViaAlloca.
1358 // It receives iterator to the statepoint gc relocates and emits store to the
1359 // assigned
1360 // location (via allocaMap) for the each one of them.
1361 // Add visited values into the visitedLiveValues set we will later use them
1362 // for sanity check.
1363 static void
1364 insertRelocationStores(iterator_range<Value::user_iterator> gcRelocs,
1365                        DenseMap<Value *, Value *> &allocaMap,
1366                        DenseSet<Value *> &visitedLiveValues) {
1367
1368   for (User *U : gcRelocs) {
1369     if (!isa<IntrinsicInst>(U))
1370       continue;
1371
1372     IntrinsicInst *relocatedValue = cast<IntrinsicInst>(U);
1373
1374     // We only care about relocates
1375     if (relocatedValue->getIntrinsicID() !=
1376         Intrinsic::experimental_gc_relocate) {
1377       continue;
1378     }
1379
1380     GCRelocateOperands relocateOperands(relocatedValue);
1381     Value *originalValue = const_cast<Value *>(relocateOperands.derivedPtr());
1382     assert(allocaMap.count(originalValue));
1383     Value *alloca = allocaMap[originalValue];
1384
1385     // Emit store into the related alloca
1386     StoreInst *store = new StoreInst(relocatedValue, alloca);
1387     store->insertAfter(relocatedValue);
1388
1389 #ifndef NDEBUG
1390     visitedLiveValues.insert(originalValue);
1391 #endif
1392   }
1393 }
1394
1395 /// do all the relocation update via allocas and mem2reg
1396 static void relocationViaAlloca(
1397     Function &F, DominatorTree &DT, ArrayRef<Value *> live,
1398     ArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1399 #ifndef NDEBUG
1400   int initialAllocaNum = 0;
1401
1402   // record initial number of allocas
1403   for (inst_iterator itr = inst_begin(F), end = inst_end(F); itr != end;
1404        itr++) {
1405     if (isa<AllocaInst>(*itr))
1406       initialAllocaNum++;
1407   }
1408 #endif
1409
1410   // TODO-PERF: change data structures, reserve
1411   DenseMap<Value *, Value *> allocaMap;
1412   SmallVector<AllocaInst *, 200> PromotableAllocas;
1413   PromotableAllocas.reserve(live.size());
1414
1415   // emit alloca for each live gc pointer
1416   for (unsigned i = 0; i < live.size(); i++) {
1417     Value *liveValue = live[i];
1418     AllocaInst *alloca = new AllocaInst(liveValue->getType(), "",
1419                                         F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1420     allocaMap[liveValue] = alloca;
1421     PromotableAllocas.push_back(alloca);
1422   }
1423
1424   // The next two loops are part of the same conceptual operation.  We need to
1425   // insert a store to the alloca after the original def and at each
1426   // redefinition.  We need to insert a load before each use.  These are split
1427   // into distinct loops for performance reasons.
1428
1429   // update gc pointer after each statepoint
1430   // either store a relocated value or null (if no relocated value found for
1431   // this gc pointer and it is not a gc_result)
1432   // this must happen before we update the statepoint with load of alloca
1433   // otherwise we lose the link between statepoint and old def
1434   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1435     const struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1436     Value *Statepoint = info.StatepointToken;
1437
1438     // This will be used for consistency check
1439     DenseSet<Value *> visitedLiveValues;
1440
1441     // Insert stores for normal statepoint gc relocates
1442     insertRelocationStores(Statepoint->users(), allocaMap, visitedLiveValues);
1443
1444     // In case if it was invoke statepoint
1445     // we will insert stores for exceptional path gc relocates.
1446     if (isa<InvokeInst>(Statepoint)) {
1447       insertRelocationStores(info.UnwindToken->users(),
1448                              allocaMap, visitedLiveValues);
1449     }
1450
1451 #ifndef NDEBUG
1452     // As a debuging aid, pretend that an unrelocated pointer becomes null at
1453     // the gc.statepoint.  This will turn some subtle GC problems into slightly
1454     // easier to debug SEGVs
1455     SmallVector<AllocaInst *, 64> ToClobber;
1456     for (auto Pair : allocaMap) {
1457       Value *Def = Pair.first;
1458       AllocaInst *Alloca = cast<AllocaInst>(Pair.second);
1459
1460       // This value was relocated
1461       if (visitedLiveValues.count(Def)) {
1462         continue;
1463       }
1464       ToClobber.push_back(Alloca);
1465     }
1466
1467     auto InsertClobbersAt = [&](Instruction *IP) {
1468       for (auto *AI : ToClobber) {
1469         auto AIType = cast<PointerType>(AI->getType());
1470         auto PT = cast<PointerType>(AIType->getElementType());
1471         Constant *CPN = ConstantPointerNull::get(PT);
1472         StoreInst *store = new StoreInst(CPN, AI);
1473         store->insertBefore(IP);
1474       }
1475     };
1476
1477     // Insert the clobbering stores.  These may get intermixed with the
1478     // gc.results and gc.relocates, but that's fine.  
1479     if (auto II = dyn_cast<InvokeInst>(Statepoint)) {
1480       InsertClobbersAt(II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1481       InsertClobbersAt(II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1482     } else {
1483       BasicBlock::iterator Next(cast<CallInst>(Statepoint));
1484       Next++;
1485       InsertClobbersAt(Next);
1486     }
1487 #endif
1488   }
1489   // update use with load allocas and add store for gc_relocated
1490   for (auto Pair : allocaMap) {
1491     Value *def = Pair.first;
1492     Value *alloca = Pair.second;
1493
1494     // we pre-record the uses of allocas so that we dont have to worry about
1495     // later update
1496     // that change the user information.
1497     SmallVector<Instruction *, 20> uses;
1498     // PERF: trade a linear scan for repeated reallocation
1499     uses.reserve(std::distance(def->user_begin(), def->user_end()));
1500     for (User *U : def->users()) {
1501       if (!isa<ConstantExpr>(U)) {
1502         // If the def has a ConstantExpr use, then the def is either a
1503         // ConstantExpr use itself or null.  In either case
1504         // (recursively in the first, directly in the second), the oop
1505         // it is ultimately dependent on is null and this particular
1506         // use does not need to be fixed up.
1507         uses.push_back(cast<Instruction>(U));
1508       }
1509     }
1510
1511     std::sort(uses.begin(), uses.end());
1512     auto last = std::unique(uses.begin(), uses.end());
1513     uses.erase(last, uses.end());
1514
1515     for (Instruction *use : uses) {
1516       if (isa<PHINode>(use)) {
1517         PHINode *phi = cast<PHINode>(use);
1518         for (unsigned i = 0; i < phi->getNumIncomingValues(); i++) {
1519           if (def == phi->getIncomingValue(i)) {
1520             LoadInst *load = new LoadInst(
1521                 alloca, "", phi->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1522             phi->setIncomingValue(i, load);
1523           }
1524         }
1525       } else {
1526         LoadInst *load = new LoadInst(alloca, "", use);
1527         use->replaceUsesOfWith(def, load);
1528       }
1529     }
1530
1531     // emit store for the initial gc value
1532     // store must be inserted after load, otherwise store will be in alloca's
1533     // use list and an extra load will be inserted before it
1534     StoreInst *store = new StoreInst(def, alloca);
1535     if (Instruction *inst = dyn_cast<Instruction>(def)) {
1536       if (InvokeInst *invoke = dyn_cast<InvokeInst>(inst)) {
1537         // InvokeInst is a TerminatorInst so the store need to be inserted
1538         // into its normal destination block.
1539         BasicBlock *normalDest = invoke->getNormalDest();
1540         store->insertBefore(normalDest->getFirstNonPHI());
1541       } else {
1542         assert(!inst->isTerminator() &&
1543                "The only TerminatorInst that can produce a value is "
1544                "InvokeInst which is handled above.");
1545          store->insertAfter(inst);
1546       }
1547     } else {
1548       assert((isa<Argument>(def) || isa<GlobalVariable>(def) ||
1549               (isa<Constant>(def) && cast<Constant>(def)->isNullValue())) &&
1550              "Must be argument or global");
1551       store->insertAfter(cast<Instruction>(alloca));
1552     }
1553   }
1554
1555   assert(PromotableAllocas.size() == live.size() &&
1556          "we must have the same allocas with lives");
1557   if (!PromotableAllocas.empty()) {
1558     // apply mem2reg to promote alloca to SSA
1559     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, DT);
1560   }
1561
1562 #ifndef NDEBUG
1563   for (inst_iterator itr = inst_begin(F), end = inst_end(F); itr != end;
1564        itr++) {
1565     if (isa<AllocaInst>(*itr))
1566       initialAllocaNum--;
1567   }
1568   assert(initialAllocaNum == 0 && "We must not introduce any extra allocas");
1569 #endif
1570 }
1571
1572 /// Implement a unique function which doesn't require we sort the input
1573 /// vector.  Doing so has the effect of changing the output of a couple of
1574 /// tests in ways which make them less useful in testing fused safepoints.
1575 template <typename T> static void unique_unsorted(SmallVectorImpl<T> &Vec) {
1576   DenseSet<T> Seen;
1577   SmallVector<T, 128> TempVec;
1578   TempVec.reserve(Vec.size());
1579   for (auto Element : Vec)
1580     TempVec.push_back(Element);
1581   Vec.clear();
1582   for (auto V : TempVec) {
1583     if (Seen.insert(V).second) {
1584       Vec.push_back(V);
1585     }
1586   }
1587 }
1588
1589 static Function *getUseHolder(Module &M) {
1590   FunctionType *ftype =
1591       FunctionType::get(Type::getVoidTy(M.getContext()), true);
1592   Function *Func = cast<Function>(M.getOrInsertFunction("__tmp_use", ftype));
1593   return Func;
1594 }
1595
1596 /// Insert holders so that each Value is obviously live through the entire
1597 /// liftetime of the call.
1598 static void insertUseHolderAfter(CallSite &CS, const ArrayRef<Value *> Values,
1599                                  SmallVectorImpl<CallInst *> &holders) {
1600   Module *M = CS.getInstruction()->getParent()->getParent()->getParent();
1601   Function *Func = getUseHolder(*M);
1602   if (CS.isCall()) {
1603     // For call safepoints insert dummy calls right after safepoint
1604     BasicBlock::iterator next(CS.getInstruction());
1605     next++;
1606     CallInst *base_holder = CallInst::Create(Func, Values, "", next);
1607     holders.push_back(base_holder);
1608   } else if (CS.isInvoke()) {
1609     // For invoke safepooints insert dummy calls both in normal and
1610     // exceptional destination blocks
1611     InvokeInst *invoke = cast<InvokeInst>(CS.getInstruction());
1612     CallInst *normal_holder = CallInst::Create(
1613         Func, Values, "", invoke->getNormalDest()->getFirstInsertionPt());
1614     CallInst *unwind_holder = CallInst::Create(
1615         Func, Values, "", invoke->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt());
1616     holders.push_back(normal_holder);
1617     holders.push_back(unwind_holder);
1618   } else
1619     llvm_unreachable("unsupported call type");
1620 }
1621
1622 static void findLiveReferences(
1623     Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P, ArrayRef<CallSite> toUpdate,
1624     MutableArrayRef<struct PartiallyConstructedSafepointRecord> records) {
1625   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1626     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1627     const CallSite &CS = toUpdate[i];
1628     analyzeParsePointLiveness(DT, CS, info);
1629   }
1630 }
1631
1632 static void addBasesAsLiveValues(StatepointLiveSetTy &liveset,
1633                                  DenseMap<Value *, Value *> &PointerToBase) {
1634   // Identify any base pointers which are used in this safepoint, but not
1635   // themselves relocated.  We need to relocate them so that later inserted
1636   // safepoints can get the properly relocated base register.
1637   DenseSet<Value *> missing;
1638   for (Value *L : liveset) {
1639     assert(PointerToBase.find(L) != PointerToBase.end());
1640     Value *base = PointerToBase[L];
1641     assert(base);
1642     if (liveset.find(base) == liveset.end()) {
1643       assert(PointerToBase.find(base) == PointerToBase.end());
1644       // uniqued by set insert
1645       missing.insert(base);
1646     }
1647   }
1648
1649   // Note that we want these at the end of the list, otherwise
1650   // register placement gets screwed up once we lower to STATEPOINT
1651   // instructions.  This is an utter hack, but there doesn't seem to be a
1652   // better one.
1653   for (Value *base : missing) {
1654     assert(base);
1655     liveset.insert(base);
1656     PointerToBase[base] = base;
1657   }
1658   assert(liveset.size() == PointerToBase.size());
1659 }
1660
1661 static bool insertParsePoints(Function &F, DominatorTree &DT, Pass *P,
1662                               SmallVectorImpl<CallSite> &toUpdate) {
1663 #ifndef NDEBUG
1664   // sanity check the input
1665   std::set<CallSite> uniqued;
1666   uniqued.insert(toUpdate.begin(), toUpdate.end());
1667   assert(uniqued.size() == toUpdate.size() && "no duplicates please!");
1668
1669   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
1670     CallSite &CS = toUpdate[i];
1671     assert(CS.getInstruction()->getParent()->getParent() == &F);
1672     assert(isStatepoint(CS) && "expected to already be a deopt statepoint");
1673   }
1674 #endif
1675
1676   // A list of dummy calls added to the IR to keep various values obviously
1677   // live in the IR.  We'll remove all of these when done.
1678   SmallVector<CallInst *, 64> holders;
1679
1680   // Insert a dummy call with all of the arguments to the vm_state we'll need
1681   // for the actual safepoint insertion.  This ensures reference arguments in
1682   // the deopt argument list are considered live through the safepoint (and
1683   // thus makes sure they get relocated.)
1684   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
1685     CallSite &CS = toUpdate[i];
1686     Statepoint StatepointCS(CS);
1687
1688     SmallVector<Value *, 64> DeoptValues;
1689     for (Use &U : StatepointCS.vm_state_args()) {
1690       Value *Arg = cast<Value>(&U);
1691       if (isGCPointerType(Arg->getType()))
1692         DeoptValues.push_back(Arg);
1693     }
1694     insertUseHolderAfter(CS, DeoptValues, holders);
1695   }
1696
1697   SmallVector<struct PartiallyConstructedSafepointRecord, 64> records;
1698   records.reserve(toUpdate.size());
1699   for (size_t i = 0; i < toUpdate.size(); i++) {
1700     struct PartiallyConstructedSafepointRecord info;
1701     records.push_back(info);
1702   }
1703   assert(records.size() == toUpdate.size());
1704
1705   // A) Identify all gc pointers which are staticly live at the given call
1706   // site.
1707   findLiveReferences(F, DT, P, toUpdate, records);
1708
1709   // B) Find the base pointers for each live pointer
1710   /* scope for caching */ {
1711     // Cache the 'defining value' relation used in the computation and
1712     // insertion of base phis and selects.  This ensures that we don't insert
1713     // large numbers of duplicate base_phis.
1714     DefiningValueMapTy DVCache;
1715
1716     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1717       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1718       CallSite &CS = toUpdate[i];
1719       findBasePointers(DT, DVCache, CS, info);
1720     }
1721   } // end of cache scope
1722
1723   // The base phi insertion logic (for any safepoint) may have inserted new
1724   // instructions which are now live at some safepoint.  The simplest such
1725   // example is:
1726   // loop:
1727   //   phi a  <-- will be a new base_phi here
1728   //   safepoint 1 <-- that needs to be live here
1729   //   gep a + 1
1730   //   safepoint 2
1731   //   br loop
1732   DenseSet<llvm::Value *> allInsertedDefs;
1733   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1734     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1735     allInsertedDefs.insert(info.NewInsertedDefs.begin(),
1736                            info.NewInsertedDefs.end());
1737   }
1738
1739   // We insert some dummy calls after each safepoint to definitely hold live
1740   // the base pointers which were identified for that safepoint.  We'll then
1741   // ask liveness for _every_ base inserted to see what is now live.  Then we
1742   // remove the dummy calls.
1743   holders.reserve(holders.size() + records.size());
1744   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1745     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1746     CallSite &CS = toUpdate[i];
1747
1748     SmallVector<Value *, 128> Bases;
1749     for (auto Pair : info.PointerToBase) {
1750       Bases.push_back(Pair.second);
1751     }
1752     insertUseHolderAfter(CS, Bases, holders);
1753   }
1754
1755   // Add the bases explicitly to the live vector set.  This may result in a few
1756   // extra relocations, but the base has to be available whenever a pointer
1757   // derived from it is used.  Thus, we need it to be part of the statepoint's
1758   // gc arguments list.  TODO: Introduce an explicit notion (in the following
1759   // code) of the GC argument list as seperate from the live Values at a
1760   // given statepoint.
1761   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1762     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1763     addBasesAsLiveValues(info.liveset, info.PointerToBase);
1764   }
1765
1766   // If we inserted any new values, we need to adjust our notion of what is
1767   // live at a particular safepoint.
1768   if (!allInsertedDefs.empty()) {
1769     fixupLiveReferences(F, DT, P, allInsertedDefs, toUpdate, records);
1770   }
1771   if (PrintBasePointers) {
1772     for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1773       struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1774       errs() << "Base Pairs: (w/Relocation)\n";
1775       for (auto Pair : info.PointerToBase) {
1776         errs() << " derived %" << Pair.first->getName() << " base %"
1777                << Pair.second->getName() << "\n";
1778       }
1779     }
1780   }
1781   for (size_t i = 0; i < holders.size(); i++) {
1782     holders[i]->eraseFromParent();
1783     holders[i] = nullptr;
1784   }
1785   holders.clear();
1786
1787   // Now run through and replace the existing statepoints with new ones with
1788   // the live variables listed.  We do not yet update uses of the values being
1789   // relocated. We have references to live variables that need to
1790   // survive to the last iteration of this loop.  (By construction, the
1791   // previous statepoint can not be a live variable, thus we can and remove
1792   // the old statepoint calls as we go.)
1793   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1794     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1795     CallSite &CS = toUpdate[i];
1796     makeStatepointExplicit(DT, CS, P, info);
1797   }
1798   toUpdate.clear(); // prevent accident use of invalid CallSites
1799
1800   // In case if we inserted relocates in a different basic block than the
1801   // original safepoint (this can happen for invokes). We need to be sure that
1802   // original values were not used in any of the phi nodes at the
1803   // beginning of basic block containing them. Because we know that all such
1804   // blocks will have single predecessor we can safely assume that all phi
1805   // nodes have single entry (because of normalizeBBForInvokeSafepoint).
1806   // Just remove them all here.
1807   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1808     Instruction *I = records[i].StatepointToken;
1809
1810     if (InvokeInst *invoke = dyn_cast<InvokeInst>(I)) {
1811       FoldSingleEntryPHINodes(invoke->getNormalDest());
1812       assert(!isa<PHINode>(invoke->getNormalDest()->begin()));
1813
1814       FoldSingleEntryPHINodes(invoke->getUnwindDest());
1815       assert(!isa<PHINode>(invoke->getUnwindDest()->begin()));
1816     }
1817   }
1818
1819   // Do all the fixups of the original live variables to their relocated selves
1820   SmallVector<Value *, 128> live;
1821   for (size_t i = 0; i < records.size(); i++) {
1822     struct PartiallyConstructedSafepointRecord &info = records[i];
1823     // We can't simply save the live set from the original insertion.  One of
1824     // the live values might be the result of a call which needs a safepoint.
1825     // That Value* no longer exists and we need to use the new gc_result.
1826     // Thankfully, the liveset is embedded in the statepoint (and updated), so
1827     // we just grab that.
1828     Statepoint statepoint(info.StatepointToken);
1829     live.insert(live.end(), statepoint.gc_args_begin(),
1830                 statepoint.gc_args_end());
1831   }
1832   unique_unsorted(live);
1833
1834 #ifndef NDEBUG
1835   // sanity check
1836   for (auto ptr : live) {
1837     assert(isGCPointerType(ptr->getType()) && "must be a gc pointer type");
1838   }
1839 #endif
1840
1841   relocationViaAlloca(F, DT, live, records);
1842   return !records.empty();
1843 }
1844
1845 /// Returns true if this function should be rewritten by this pass.  The main
1846 /// point of this function is as an extension point for custom logic.
1847 static bool shouldRewriteStatepointsIn(Function &F) {
1848   // TODO: This should check the GCStrategy
1849   if (F.hasGC()) {
1850     const std::string StatepointExampleName("statepoint-example");
1851     return StatepointExampleName == F.getGC();
1852   } else
1853     return false;
1854 }
1855
1856 bool RewriteStatepointsForGC::runOnFunction(Function &F) {
1857   // Nothing to do for declarations.
1858   if (F.isDeclaration() || F.empty())
1859     return false;
1860
1861   // Policy choice says not to rewrite - the most common reason is that we're
1862   // compiling code without a GCStrategy.
1863   if (!shouldRewriteStatepointsIn(F))
1864     return false;
1865
1866   // Gather all the statepoints which need rewritten.
1867   SmallVector<CallSite, 64> ParsePointNeeded;
1868   for (Instruction &I : inst_range(F)) {
1869     // TODO: only the ones with the flag set!
1870     if (isStatepoint(I))
1871       ParsePointNeeded.push_back(CallSite(&I));
1872   }
1873
1874   // Return early if no work to do.
1875   if (ParsePointNeeded.empty())
1876     return false;
1877
1878   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
1879   return insertParsePoints(F, DT, this, ParsePointNeeded);
1880 }