Taints the non-acquire RMW's store address with the load part
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / ShadowStackGC.cpp
index 163d0efc07a81ef5c23f35dc42cb414d3ceba5a4..b12e943eb35d831f45b7bb3a15950552d21b088b 100644 (file)
@@ -27,8 +27,8 @@
 
 #include "llvm/CodeGen/GCs.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
+#include "llvm/CodeGen/GCStrategy.h"
 #include "llvm/IR/CallSite.h"
-#include "llvm/IR/GCStrategy.h"
 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
@@ -38,412 +38,18 @@ using namespace llvm;
 #define DEBUG_TYPE "shadowstackgc"
 
 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) override;
-  bool performCustomLowering(Function &F) override;
-
-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");
 
-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 nullptr;
-
-    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 nullptr;
-
-      // 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), nullptr);
-      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;
-    }
-  }
-};
-}
-
-// -----------------------------------------------------------------------------
-
 void llvm::linkShadowStackGC() {}
 
-ShadowStackGC::ShadowStackGC() : Head(nullptr), StackEntryTy(nullptr) {
+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, nullptr, "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;
-}