Make getByValTypeAlignment() taking DataLayout as an argument
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / ShadowStackGC.cpp
index 10f64c709c7a325130c9e3efb34619bdfca29bb6..b12e943eb35d831f45b7bb3a15950552d21b088b 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "shadowstackgc"
 #include "llvm/CodeGen/GCs.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
 #include "llvm/CodeGen/GCStrategy.h"
+#include "llvm/IR/CallSite.h"
 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
-#include "llvm/Support/CallSite.h"
 
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-
-  class ShadowStackGC : public GCStrategy {
-    /// RootChain - This is the global linked-list that contains the chain of GC
-    /// roots.
-    GlobalVariable *Head;
-
-    /// StackEntryTy - Abstract type of a link in the shadow stack.
-    ///
-    StructType *StackEntryTy;
-    StructType *FrameMapTy;
-
-    /// Roots - GC roots in the current function. Each is a pair of the
-    /// intrinsic call and its corresponding alloca.
-    std::vector<std::pair<CallInst*,AllocaInst*> > Roots;
-
-  public:
-    ShadowStackGC();
-
-    bool initializeCustomLowering(Module &M);
-    bool performCustomLowering(Function &F);
-
-  private:
-    bool IsNullValue(Value *V);
-    Constant *GetFrameMap(Function &F);
-    Type* GetConcreteStackEntryType(Function &F);
-    void CollectRoots(Function &F);
-    static GetElementPtrInst *CreateGEP(LLVMContext &Context, 
-                                        IRBuilder<> &B, Value *BasePtr,
-                                        int Idx1, const char *Name);
-    static GetElementPtrInst *CreateGEP(LLVMContext &Context,
-                                        IRBuilder<> &B, Value *BasePtr,
-                                        int Idx1, int Idx2, const char *Name);
-  };
-
-}
-
-static GCRegistry::Add<ShadowStackGC>
-X("shadow-stack", "Very portable GC for uncooperative code generators");
+#define DEBUG_TYPE "shadowstackgc"
 
 namespace {
-  /// EscapeEnumerator - This is a little algorithm to find all escape points
-  /// from a function so that "finally"-style code can be inserted. In addition
-  /// to finding the existing return and unwind instructions, it also (if
-  /// necessary) transforms any call instructions into invokes and sends them to
-  /// a landing pad.
-  ///
-  /// It's wrapped up in a state machine using the same transform C# uses for
-  /// 'yield return' enumerators, This transform allows it to be non-allocating.
-  class EscapeEnumerator {
-    Function &F;
-    const char *CleanupBBName;
-
-    // State.
-    int State;
-    Function::iterator StateBB, StateE;
-    IRBuilder<> Builder;
-
-  public:
-    EscapeEnumerator(Function &F, const char *N = "cleanup")
-      : F(F), CleanupBBName(N), State(0), Builder(F.getContext()) {}
-
-    IRBuilder<> *Next() {
-      switch (State) {
-      default:
-        return 0;
-
-      case 0:
-        StateBB = F.begin();
-        StateE = F.end();
-        State = 1;
-
-      case 1:
-        // Find all 'return', 'resume', and 'unwind' instructions.
-        while (StateBB != StateE) {
-          BasicBlock *CurBB = StateBB++;
-
-          // Branches and invokes do not escape, only unwind, resume, and return
-          // do.
-          TerminatorInst *TI = CurBB->getTerminator();
-          if (!isa<ReturnInst>(TI) && !isa<ResumeInst>(TI))
-            continue;
-
-          Builder.SetInsertPoint(TI->getParent(), TI);
-          return &Builder;
-        }
-
-        State = 2;
-
-        // Find all 'call' instructions.
-        SmallVector<Instruction*,16> Calls;
-        for (Function::iterator BB = F.begin(),
-                                E = F.end(); BB != E; ++BB)
-          for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(),
-                                    EE = BB->end(); II != EE; ++II)
-            if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(II))
-              if (!CI->getCalledFunction() ||
-                  !CI->getCalledFunction()->getIntrinsicID())
-                Calls.push_back(CI);
-
-        if (Calls.empty())
-          return 0;
-
-        // Create a cleanup block.
-        LLVMContext &C = F.getContext();
-        BasicBlock *CleanupBB = BasicBlock::Create(C, CleanupBBName, &F);
-        Type *ExnTy = StructType::get(Type::getInt8PtrTy(C),
-                                      Type::getInt32Ty(C), NULL);
-        Constant *PersFn =
-          F.getParent()->
-          getOrInsertFunction("__gcc_personality_v0",
-                              FunctionType::get(Type::getInt32Ty(C), true));
-        LandingPadInst *LPad = LandingPadInst::Create(ExnTy, PersFn, 1,
-                                                      "cleanup.lpad",
-                                                      CleanupBB);
-        LPad->setCleanup(true);
-        ResumeInst *RI = ResumeInst::Create(LPad, CleanupBB);
-
-        // Transform the 'call' instructions into 'invoke's branching to the
-        // cleanup block. Go in reverse order to make prettier BB names.
-        SmallVector<Value*,16> Args;
-        for (unsigned I = Calls.size(); I != 0; ) {
-          CallInst *CI = cast<CallInst>(Calls[--I]);
-
-          // Split the basic block containing the function call.
-          BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
-          BasicBlock *NewBB =
-            CallBB->splitBasicBlock(CI, CallBB->getName() + ".cont");
-
-          // Remove the unconditional branch inserted at the end of CallBB.
-          CallBB->getInstList().pop_back();
-          NewBB->getInstList().remove(CI);
-
-          // Create a new invoke instruction.
-          Args.clear();
-          CallSite CS(CI);
-          Args.append(CS.arg_begin(), CS.arg_end());
-
-          InvokeInst *II = InvokeInst::Create(CI->getCalledValue(),
-                                              NewBB, CleanupBB,
-                                              Args, CI->getName(), CallBB);
-          II->setCallingConv(CI->getCallingConv());
-          II->setAttributes(CI->getAttributes());
-          CI->replaceAllUsesWith(II);
-          delete CI;
-        }
-
-        Builder.SetInsertPoint(RI->getParent(), RI);
-        return &Builder;
-      }
-    }
-  };
+class ShadowStackGC : public GCStrategy {
+public:
+  ShadowStackGC();
+};
 }
 
-// -----------------------------------------------------------------------------
+static GCRegistry::Add<ShadowStackGC>
+    X("shadow-stack", "Very portable GC for uncooperative code generators");
 
-void llvm::linkShadowStackGC() { }
+void llvm::linkShadowStackGC() {}
 
-ShadowStackGC::ShadowStackGC() : Head(0), StackEntryTy(0) {
+ShadowStackGC::ShadowStackGC() {
   InitRoots = true;
   CustomRoots = true;
 }
-
-Constant *ShadowStackGC::GetFrameMap(Function &F) {
-  // doInitialization creates the abstract type of this value.
-  Type *VoidPtr = Type::getInt8PtrTy(F.getContext());
-
-  // Truncate the ShadowStackDescriptor if some metadata is null.
-  unsigned NumMeta = 0;
-  SmallVector<Constant*, 16> Metadata;
-  for (unsigned I = 0; I != Roots.size(); ++I) {
-    Constant *C = cast<Constant>(Roots[I].first->getArgOperand(1));
-    if (!C->isNullValue())
-      NumMeta = I + 1;
-    Metadata.push_back(ConstantExpr::getBitCast(C, VoidPtr));
-  }
-  Metadata.resize(NumMeta);
-
-  Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(F.getContext());
-  
-  Constant *BaseElts[] = {
-    ConstantInt::get(Int32Ty, Roots.size(), false),
-    ConstantInt::get(Int32Ty, NumMeta, false),
-  };
-
-  Constant *DescriptorElts[] = {
-    ConstantStruct::get(FrameMapTy, BaseElts),
-    ConstantArray::get(ArrayType::get(VoidPtr, NumMeta), Metadata)
-  };
-
-  Type *EltTys[] = { DescriptorElts[0]->getType(),DescriptorElts[1]->getType()};
-  StructType *STy = StructType::create(EltTys, "gc_map."+utostr(NumMeta));
-  
-  Constant *FrameMap = ConstantStruct::get(STy, DescriptorElts);
-
-  // FIXME: Is this actually dangerous as WritingAnLLVMPass.html claims? Seems
-  //        that, short of multithreaded LLVM, it should be safe; all that is
-  //        necessary is that a simple Module::iterator loop not be invalidated.
-  //        Appending to the GlobalVariable list is safe in that sense.
-  //
-  //        All of the output passes emit globals last. The ExecutionEngine
-  //        explicitly supports adding globals to the module after
-  //        initialization.
-  //
-  //        Still, if it isn't deemed acceptable, then this transformation needs
-  //        to be a ModulePass (which means it cannot be in the 'llc' pipeline
-  //        (which uses a FunctionPassManager (which segfaults (not asserts) if
-  //        provided a ModulePass))).
-  Constant *GV = new GlobalVariable(*F.getParent(), FrameMap->getType(), true,
-                                    GlobalVariable::InternalLinkage,
-                                    FrameMap, "__gc_" + F.getName());
-
-  Constant *GEPIndices[2] = {
-                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(F.getContext()), 0),
-                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(F.getContext()), 0)
-                          };
-  return ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, GEPIndices);
-}
-
-Type* ShadowStackGC::GetConcreteStackEntryType(Function &F) {
-  // doInitialization creates the generic version of this type.
-  std::vector<Type*> EltTys;
-  EltTys.push_back(StackEntryTy);
-  for (size_t I = 0; I != Roots.size(); I++)
-    EltTys.push_back(Roots[I].second->getAllocatedType());
-  
-  return StructType::create(EltTys, "gc_stackentry."+F.getName().str());
-}
-
-/// doInitialization - If this module uses the GC intrinsics, find them now. If
-/// not, exit fast.
-bool ShadowStackGC::initializeCustomLowering(Module &M) {
-  // struct FrameMap {
-  //   int32_t NumRoots; // Number of roots in stack frame.
-  //   int32_t NumMeta;  // Number of metadata descriptors. May be < NumRoots.
-  //   void *Meta[];     // May be absent for roots without metadata.
-  // };
-  std::vector<Type*> EltTys;
-  // 32 bits is ok up to a 32GB stack frame. :)
-  EltTys.push_back(Type::getInt32Ty(M.getContext()));
-  // Specifies length of variable length array. 
-  EltTys.push_back(Type::getInt32Ty(M.getContext()));
-  FrameMapTy = StructType::create(EltTys, "gc_map");
-  PointerType *FrameMapPtrTy = PointerType::getUnqual(FrameMapTy);
-
-  // struct StackEntry {
-  //   ShadowStackEntry *Next; // Caller's stack entry.
-  //   FrameMap *Map;          // Pointer to constant FrameMap.
-  //   void *Roots[];          // Stack roots (in-place array, so we pretend).
-  // };
-  
-  StackEntryTy = StructType::create(M.getContext(), "gc_stackentry");
-  
-  EltTys.clear();
-  EltTys.push_back(PointerType::getUnqual(StackEntryTy));
-  EltTys.push_back(FrameMapPtrTy);
-  StackEntryTy->setBody(EltTys);
-  PointerType *StackEntryPtrTy = PointerType::getUnqual(StackEntryTy);
-
-  // Get the root chain if it already exists.
-  Head = M.getGlobalVariable("llvm_gc_root_chain");
-  if (!Head) {
-    // If the root chain does not exist, insert a new one with linkonce
-    // linkage!
-    Head = new GlobalVariable(M, StackEntryPtrTy, false,
-                              GlobalValue::LinkOnceAnyLinkage,
-                              Constant::getNullValue(StackEntryPtrTy),
-                              "llvm_gc_root_chain");
-  } else if (Head->hasExternalLinkage() && Head->isDeclaration()) {
-    Head->setInitializer(Constant::getNullValue(StackEntryPtrTy));
-    Head->setLinkage(GlobalValue::LinkOnceAnyLinkage);
-  }
-
-  return true;
-}
-
-bool ShadowStackGC::IsNullValue(Value *V) {
-  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
-    return C->isNullValue();
-  return false;
-}
-
-void ShadowStackGC::CollectRoots(Function &F) {
-  // FIXME: Account for original alignment. Could fragment the root array.
-  //   Approach 1: Null initialize empty slots at runtime. Yuck.
-  //   Approach 2: Emit a map of the array instead of just a count.
-
-  assert(Roots.empty() && "Not cleaned up?");
-
-  SmallVector<std::pair<CallInst*, AllocaInst*>, 16> MetaRoots;
-
-  for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
-    for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E;)
-      if (IntrinsicInst *CI = dyn_cast<IntrinsicInst>(II++))
-        if (Function *F = CI->getCalledFunction())
-          if (F->getIntrinsicID() == Intrinsic::gcroot) {
-            std::pair<CallInst*, AllocaInst*> Pair = std::make_pair(
-              CI, cast<AllocaInst>(CI->getArgOperand(0)->stripPointerCasts()));
-            if (IsNullValue(CI->getArgOperand(1)))
-              Roots.push_back(Pair);
-            else
-              MetaRoots.push_back(Pair);
-          }
-
-  // Number roots with metadata (usually empty) at the beginning, so that the
-  // FrameMap::Meta array can be elided.
-  Roots.insert(Roots.begin(), MetaRoots.begin(), MetaRoots.end());
-}
-
-GetElementPtrInst *
-ShadowStackGC::CreateGEP(LLVMContext &Context, IRBuilder<> &B, Value *BasePtr,
-                         int Idx, int Idx2, const char *Name) {
-  Value *Indices[] = { ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0),
-                       ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx),
-                       ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx2) };
-  Value* Val = B.CreateGEP(BasePtr, Indices, Name);
-
-  assert(isa<GetElementPtrInst>(Val) && "Unexpected folded constant");
-
-  return dyn_cast<GetElementPtrInst>(Val);
-}
-
-GetElementPtrInst *
-ShadowStackGC::CreateGEP(LLVMContext &Context, IRBuilder<> &B, Value *BasePtr,
-                         int Idx, const char *Name) {
-  Value *Indices[] = { ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), 0),
-                       ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), Idx) };
-  Value *Val = B.CreateGEP(BasePtr, Indices, Name);
-
-  assert(isa<GetElementPtrInst>(Val) && "Unexpected folded constant");
-
-  return dyn_cast<GetElementPtrInst>(Val);
-}
-
-/// runOnFunction - Insert code to maintain the shadow stack.
-bool ShadowStackGC::performCustomLowering(Function &F) {
-  LLVMContext &Context = F.getContext();
-  
-  // Find calls to llvm.gcroot.
-  CollectRoots(F);
-
-  // If there are no roots in this function, then there is no need to add a
-  // stack map entry for it.
-  if (Roots.empty())
-    return false;
-
-  // Build the constant map and figure the type of the shadow stack entry.
-  Value *FrameMap = GetFrameMap(F);
-  Type *ConcreteStackEntryTy = GetConcreteStackEntryType(F);
-
-  // Build the shadow stack entry at the very start of the function.
-  BasicBlock::iterator IP = F.getEntryBlock().begin();
-  IRBuilder<> AtEntry(IP->getParent(), IP);
-
-  Instruction *StackEntry   = AtEntry.CreateAlloca(ConcreteStackEntryTy, 0,
-                                                   "gc_frame");
-
-  while (isa<AllocaInst>(IP)) ++IP;
-  AtEntry.SetInsertPoint(IP->getParent(), IP);
-
-  // Initialize the map pointer and load the current head of the shadow stack.
-  Instruction *CurrentHead  = AtEntry.CreateLoad(Head, "gc_currhead");
-  Instruction *EntryMapPtr  = CreateGEP(Context, AtEntry, StackEntry,
-                                        0,1,"gc_frame.map");
-  AtEntry.CreateStore(FrameMap, EntryMapPtr);
-
-  // After all the allocas...
-  for (unsigned I = 0, E = Roots.size(); I != E; ++I) {
-    // For each root, find the corresponding slot in the aggregate...
-    Value *SlotPtr = CreateGEP(Context, AtEntry, StackEntry, 1 + I, "gc_root");
-
-    // And use it in lieu of the alloca.
-    AllocaInst *OriginalAlloca = Roots[I].second;
-    SlotPtr->takeName(OriginalAlloca);
-    OriginalAlloca->replaceAllUsesWith(SlotPtr);
-  }
-
-  // Move past the original stores inserted by GCStrategy::InitRoots. This isn't
-  // really necessary (the collector would never see the intermediate state at
-  // runtime), but it's nicer not to push the half-initialized entry onto the
-  // shadow stack.
-  while (isa<StoreInst>(IP)) ++IP;
-  AtEntry.SetInsertPoint(IP->getParent(), IP);
-
-  // Push the entry onto the shadow stack.
-  Instruction *EntryNextPtr = CreateGEP(Context, AtEntry,
-                                        StackEntry,0,0,"gc_frame.next");
-  Instruction *NewHeadVal   = CreateGEP(Context, AtEntry, 
-                                        StackEntry, 0, "gc_newhead");
-  AtEntry.CreateStore(CurrentHead, EntryNextPtr);
-  AtEntry.CreateStore(NewHeadVal, Head);
-
-  // For each instruction that escapes...
-  EscapeEnumerator EE(F, "gc_cleanup");
-  while (IRBuilder<> *AtExit = EE.Next()) {
-    // Pop the entry from the shadow stack. Don't reuse CurrentHead from
-    // AtEntry, since that would make the value live for the entire function.
-    Instruction *EntryNextPtr2 = CreateGEP(Context, *AtExit, StackEntry, 0, 0,
-                                           "gc_frame.next");
-    Value *SavedHead = AtExit->CreateLoad(EntryNextPtr2, "gc_savedhead");
-                       AtExit->CreateStore(SavedHead, Head);
-  }
-
-  // Delete the original allocas (which are no longer used) and the intrinsic
-  // calls (which are no longer valid). Doing this last avoids invalidating
-  // iterators.
-  for (unsigned I = 0, E = Roots.size(); I != E; ++I) {
-    Roots[I].first->eraseFromParent();
-    Roots[I].second->eraseFromParent();
-  }
-
-  Roots.clear();
-  return true;
-}