[msan] Fix -Wreturn-type warnings in non-self-hosted build.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Instrumentation / MemorySanitizer.cpp
index 8cc0084db59281e4e6f9355a73edcd0dcad1e882..65db206e570d86668e9432b66f044812b20946f5 100644 (file)
 /// parameters and return values may be passed via registers, we have a
 /// specialized thread-local shadow for return values
 /// (__msan_retval_tls) and parameters (__msan_param_tls).
+///
+///                           Origin tracking.
+///
+/// MemorySanitizer can track origins (allocation points) of all uninitialized
+/// values. This behavior is controlled with a flag (msan-track-origins) and is
+/// disabled by default.
+///
+/// Origins are 4-byte values created and interpreted by the runtime library.
+/// They are stored in a second shadow mapping, one 4-byte value for 4 bytes
+/// of application memory. Propagation of origins is basically a bunch of
+/// "select" instructions that pick the origin of a dirty argument, if an
+/// instruction has one.
+///
+/// Every 4 aligned, consecutive bytes of application memory have one origin
+/// value associated with them. If these bytes contain uninitialized data
+/// coming from 2 different allocations, the last store wins. Because of this,
+/// MemorySanitizer reports can show unrelated origins, but this is unlikely in
+/// practice.
+///
+/// Origins are meaningless for fully initialized values, so MemorySanitizer
+/// avoids storing origin to memory when a fully initialized value is stored.
+/// This way it avoids needless overwritting origin of the 4-byte region on
+/// a short (i.e. 1 byte) clean store, and it is also good for performance.
+///
+///                            Atomic handling.
+///
+/// Ideally, every atomic store of application value should update the
+/// corresponding shadow location in an atomic way. Unfortunately, atomic store
+/// of two disjoint locations can not be done without severe slowdown.
+///
+/// Therefore, we implement an approximation that may err on the safe side.
+/// In this implementation, every atomically accessed location in the program
+/// may only change from (partially) uninitialized to fully initialized, but
+/// not the other way around. We load the shadow _after_ the application load,
+/// and we store the shadow _before_ the app store. Also, we always store clean
+/// shadow (if the application store is atomic). This way, if the store-load
+/// pair constitutes a happens-before arc, shadow store and load are correctly
+/// ordered such that the load will get either the value that was stored, or
+/// some later value (which is always clean).
+///
+/// This does not work very well with Compare-And-Swap (CAS) and
+/// Read-Modify-Write (RMW) operations. To follow the above logic, CAS and RMW
+/// must store the new shadow before the app operation, and load the shadow
+/// after the app operation. Computers don't work this way. Current
+/// implementation ignores the load aspect of CAS/RMW, always returning a clean
+/// value. It implements the store part as a simple atomic store by storing a
+/// clean shadow.
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "msan"
 
-#include "BlackList.h"
-#include "llvm/DataLayout.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/InlineAsm.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/IRBuilder.h"
-#include "llvm/LLVMContext.h"
-#include "llvm/MDBuilder.h"
-#include "llvm/Module.h"
-#include "llvm/Type.h"
+#include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/Triple.h"
 #include "llvm/ADT/ValueMap.h"
-#include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/ModuleUtils.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
+#include "llvm/IR/InlineAsm.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/MDBuilder.h"
+#include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/IR/Type.h"
+#include "llvm/InstVisitor.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/InstVisitor.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/ModuleUtils.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/SpecialCaseList.h"
 
 using namespace llvm;
 
@@ -79,12 +126,13 @@ static const uint64_t kShadowMask32 = 1ULL << 31;
 static const uint64_t kShadowMask64 = 1ULL << 46;
 static const uint64_t kOriginOffset32 = 1ULL << 30;
 static const uint64_t kOriginOffset64 = 1ULL << 45;
+static const unsigned kMinOriginAlignment = 4;
+static const unsigned kShadowTLSAlignment = 8;
 
-// This is an important flag that makes the reports much more
-// informative at the cost of greater slowdown. Not fully implemented
-// yet.
-// FIXME: this should be a top-level clang flag, e.g.
-// -fmemory-sanitizer-full.
+/// \brief Track origins of uninitialized values.
+///
+/// Adds a section to MemorySanitizer report that points to the allocation
+/// (stack or heap) the uninitialized bits came from originally.
 static cl::opt<bool> ClTrackOrigins("msan-track-origins",
        cl::desc("Track origins (allocation sites) of poisoned memory"),
        cl::Hidden, cl::init(false));
@@ -100,11 +148,22 @@ static cl::opt<bool> ClPoisonStackWithCall("msan-poison-stack-with-call",
 static cl::opt<int> ClPoisonStackPattern("msan-poison-stack-pattern",
        cl::desc("poison uninitialized stack variables with the given patter"),
        cl::Hidden, cl::init(0xff));
+static cl::opt<bool> ClPoisonUndef("msan-poison-undef",
+       cl::desc("poison undef temps"),
+       cl::Hidden, cl::init(true));
 
 static cl::opt<bool> ClHandleICmp("msan-handle-icmp",
        cl::desc("propagate shadow through ICmpEQ and ICmpNE"),
        cl::Hidden, cl::init(true));
 
+static cl::opt<bool> ClHandleICmpExact("msan-handle-icmp-exact",
+       cl::desc("exact handling of relational integer ICmp"),
+       cl::Hidden, cl::init(false));
+
+static cl::opt<bool> ClStoreCleanOrigin("msan-store-clean-origin",
+       cl::desc("store origin for clean (fully initialized) values"),
+       cl::Hidden, cl::init(false));
+
 // This flag controls whether we check the shadow of the address
 // operand of load or store. Such bugs are very rare, since load from
 // a garbage address typically results in SEGV, but still happen
@@ -119,10 +178,18 @@ static cl::opt<bool> ClDumpStrictInstructions("msan-dump-strict-instructions",
        cl::desc("print out instructions with default strict semantics"),
        cl::Hidden, cl::init(false));
 
-static cl::opt<std::string>  ClBlackListFile("msan-blacklist",
+static cl::opt<std::string>  ClBlacklistFile("msan-blacklist",
        cl::desc("File containing the list of functions where MemorySanitizer "
                 "should not report bugs"), cl::Hidden);
 
+// Experimental. Wraps all indirect calls in the instrumented code with
+// a call to the given function. This is needed to assist the dynamic
+// helper tool (MSanDR) to regain control on transition between instrumented and
+// non-instrumented code.
+static cl::opt<std::string> ClWrapIndirectCalls("msan-wrap-indirect-calls",
+       cl::desc("Wrap indirect calls with a given function"),
+       cl::Hidden);
+
 namespace {
 
 /// \brief An instrumentation pass implementing detection of uninitialized
@@ -131,14 +198,26 @@ namespace {
 /// MemorySanitizer: instrument the code in module to find
 /// uninitialized reads.
 class MemorySanitizer : public FunctionPass {
-public:
-  MemorySanitizer() : FunctionPass(ID), TD(0) { }
+ public:
+  MemorySanitizer(bool TrackOrigins = false,
+                  StringRef BlacklistFile = StringRef())
+      : FunctionPass(ID),
+        TrackOrigins(TrackOrigins || ClTrackOrigins),
+        TD(0),
+        WarningFn(0),
+        BlacklistFile(BlacklistFile.empty() ? ClBlacklistFile : BlacklistFile),
+        WrapIndirectCalls(!ClWrapIndirectCalls.empty()) {}
   const char *getPassName() const { return "MemorySanitizer"; }
   bool runOnFunction(Function &F);
   bool doInitialization(Module &M);
   static char ID;  // Pass identification, replacement for typeid.
 
-private:
+ private:
+  void initializeCallbacks(Module &M);
+
+  /// \brief Track origins (allocation points) of uninitialized values.
+  bool TrackOrigins;
+
   DataLayout *TD;
   LLVMContext *C;
   Type *IntptrTy;
@@ -167,7 +246,7 @@ private:
   Value *MsanCopyOriginFn;
   /// \brief Run-time helper that generates a new origin value for a stack
   /// allocation.
-  Value *MsanSetAllocaOriginFn;
+  Value *MsanSetAllocaOrigin4Fn;
   /// \brief Run-time helper that poisons stack on function entry.
   Value *MsanPoisonStackFn;
   /// \brief MSan runtime replacements for memmove, memcpy and memset.
@@ -181,11 +260,21 @@ private:
   uint64_t OriginOffset;
   /// \brief Branch weights for error reporting.
   MDNode *ColdCallWeights;
+  /// \brief Branch weights for origin store.
+  MDNode *OriginStoreWeights;
+  /// \brief Path to blacklist file.
+  SmallString<64> BlacklistFile;
   /// \brief The blacklist.
-  OwningPtr<BlackList> BL;
+  OwningPtr<SpecialCaseList> BL;
   /// \brief An empty volatile inline asm that prevents callback merge.
   InlineAsm *EmptyAsm;
 
+  bool WrapIndirectCalls;
+  /// \brief Run-time wrapper for indirect calls.
+  Value *IndirectCallWrapperFn;
+  // Argument and return type of IndirectCallWrapperFn: void (*f)(void).
+  Type *AnyFunctionPtrTy;
+
   friend struct MemorySanitizerVisitor;
   friend struct VarArgAMD64Helper;
 };
@@ -196,8 +285,9 @@ INITIALIZE_PASS(MemorySanitizer, "msan",
                 "MemorySanitizer: detects uninitialized reads.",
                 false, false)
 
-FunctionPass *llvm::createMemorySanitizerPass() {
-  return new MemorySanitizer();
+FunctionPass *llvm::createMemorySanitizerPass(bool TrackOrigins,
+                                              StringRef BlacklistFile) {
+  return new MemorySanitizer(TrackOrigins, BlacklistFile);
 }
 
 /// \brief Create a non-const global initialized with the given string.
@@ -212,44 +302,14 @@ static GlobalVariable *createPrivateNonConstGlobalForString(Module &M,
                             GlobalValue::PrivateLinkage, StrConst, "");
 }
 
-/// \brief Module-level initialization.
-///
-/// Obtains pointers to the required runtime library functions, and
-/// inserts a call to __msan_init to the module's constructor list.
-bool MemorySanitizer::doInitialization(Module &M) {
-  TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
-  if (!TD)
-    return false;
-  BL.reset(new BlackList(ClBlackListFile));
-  C = &(M.getContext());
-  unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits(/* AddressSpace */0);
-  switch (PtrSize) {
-    case 64:
-      ShadowMask = kShadowMask64;
-      OriginOffset = kOriginOffset64;
-      break;
-    case 32:
-      ShadowMask = kShadowMask32;
-      OriginOffset = kOriginOffset32;
-      break;
-    default:
-      report_fatal_error("unsupported pointer size");
-      break;
-  }
 
-  IRBuilder<> IRB(*C);
-  IntptrTy = IRB.getIntPtrTy(TD);
-  OriginTy = IRB.getInt32Ty();
-
-  ColdCallWeights = MDBuilder(*C).createBranchWeights(1, 1000);
-
-  // Insert a call to __msan_init/__msan_track_origins into the module's CTORs.
-  appendToGlobalCtors(M, cast<Function>(M.getOrInsertFunction(
-                      "__msan_init", IRB.getVoidTy(), NULL)), 0);
-
-  new GlobalVariable(M, IRB.getInt32Ty(), true, GlobalValue::LinkOnceODRLinkage,
-                     IRB.getInt32(ClTrackOrigins), "__msan_track_origins");
+/// \brief Insert extern declaration of runtime-provided functions and globals.
+void MemorySanitizer::initializeCallbacks(Module &M) {
+  // Only do this once.
+  if (WarningFn)
+    return;
 
+  IRBuilder<> IRB(*C);
   // Create the callback.
   // FIXME: this function should have "Cold" calling conv,
   // which is not yet implemented.
@@ -260,14 +320,14 @@ bool MemorySanitizer::doInitialization(Module &M) {
   MsanCopyOriginFn = M.getOrInsertFunction(
     "__msan_copy_origin", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(),
     IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy, NULL);
-  MsanSetAllocaOriginFn = M.getOrInsertFunction(
-    "__msan_set_alloca_origin", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy,
-    IRB.getInt8PtrTy(), NULL);
+  MsanSetAllocaOrigin4Fn = M.getOrInsertFunction(
+    "__msan_set_alloca_origin4", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy,
+    IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy, NULL);
   MsanPoisonStackFn = M.getOrInsertFunction(
     "__msan_poison_stack", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy, NULL);
   MemmoveFn = M.getOrInsertFunction(
-    "__msan_memmove", IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(),
-    IntptrTy, NULL);
+    "__msan_memmove", IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(),
+    IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy, NULL);
   MemcpyFn = M.getOrInsertFunction(
     "__msan_memcpy", IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(),
     IntptrTy, NULL);
@@ -279,35 +339,87 @@ bool MemorySanitizer::doInitialization(Module &M) {
   RetvalTLS = new GlobalVariable(
     M, ArrayType::get(IRB.getInt64Ty(), 8), false,
     GlobalVariable::ExternalLinkage, 0, "__msan_retval_tls", 0,
-    GlobalVariable::GeneralDynamicTLSModel);
+    GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
   RetvalOriginTLS = new GlobalVariable(
     M, OriginTy, false, GlobalVariable::ExternalLinkage, 0,
-    "__msan_retval_origin_tls", 0, GlobalVariable::GeneralDynamicTLSModel);
+    "__msan_retval_origin_tls", 0, GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 
   ParamTLS = new GlobalVariable(
     M, ArrayType::get(IRB.getInt64Ty(), 1000), false,
     GlobalVariable::ExternalLinkage, 0, "__msan_param_tls", 0,
-    GlobalVariable::GeneralDynamicTLSModel);
+    GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
   ParamOriginTLS = new GlobalVariable(
     M, ArrayType::get(OriginTy, 1000), false, GlobalVariable::ExternalLinkage,
-    0, "__msan_param_origin_tls", 0, GlobalVariable::GeneralDynamicTLSModel);
+    0, "__msan_param_origin_tls", 0, GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 
   VAArgTLS = new GlobalVariable(
     M, ArrayType::get(IRB.getInt64Ty(), 1000), false,
     GlobalVariable::ExternalLinkage, 0, "__msan_va_arg_tls", 0,
-    GlobalVariable::GeneralDynamicTLSModel);
+    GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
   VAArgOverflowSizeTLS = new GlobalVariable(
     M, IRB.getInt64Ty(), false, GlobalVariable::ExternalLinkage, 0,
     "__msan_va_arg_overflow_size_tls", 0,
-    GlobalVariable::GeneralDynamicTLSModel);
+    GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
   OriginTLS = new GlobalVariable(
     M, IRB.getInt32Ty(), false, GlobalVariable::ExternalLinkage, 0,
-    "__msan_origin_tls", 0, GlobalVariable::GeneralDynamicTLSModel);
+    "__msan_origin_tls", 0, GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 
   // We insert an empty inline asm after __msan_report* to avoid callback merge.
   EmptyAsm = InlineAsm::get(FunctionType::get(IRB.getVoidTy(), false),
                             StringRef(""), StringRef(""),
                             /*hasSideEffects=*/true);
+
+  if (WrapIndirectCalls) {
+    AnyFunctionPtrTy =
+        PointerType::getUnqual(FunctionType::get(IRB.getVoidTy(), false));
+    IndirectCallWrapperFn = M.getOrInsertFunction(
+        ClWrapIndirectCalls, AnyFunctionPtrTy, AnyFunctionPtrTy, NULL);
+  }
+}
+
+/// \brief Module-level initialization.
+///
+/// inserts a call to __msan_init to the module's constructor list.
+bool MemorySanitizer::doInitialization(Module &M) {
+  TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
+  if (!TD)
+    return false;
+  BL.reset(SpecialCaseList::createOrDie(BlacklistFile));
+  C = &(M.getContext());
+  unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits(/* AddressSpace */0);
+  switch (PtrSize) {
+    case 64:
+      ShadowMask = kShadowMask64;
+      OriginOffset = kOriginOffset64;
+      break;
+    case 32:
+      ShadowMask = kShadowMask32;
+      OriginOffset = kOriginOffset32;
+      break;
+    default:
+      report_fatal_error("unsupported pointer size");
+      break;
+  }
+
+  IRBuilder<> IRB(*C);
+  IntptrTy = IRB.getIntPtrTy(TD);
+  OriginTy = IRB.getInt32Ty();
+
+  ColdCallWeights = MDBuilder(*C).createBranchWeights(1, 1000);
+  OriginStoreWeights = MDBuilder(*C).createBranchWeights(1, 1000);
+
+  // Insert a call to __msan_init/__msan_track_origins into the module's CTORs.
+  appendToGlobalCtors(M, cast<Function>(M.getOrInsertFunction(
+                      "__msan_init", IRB.getVoidTy(), NULL)), 0);
+
+  if (TrackOrigins)
+    new GlobalVariable(M, IRB.getInt32Ty(), true, GlobalValue::WeakODRLinkage,
+                       IRB.getInt32(TrackOrigins), "__msan_track_origins");
+
+  if (ClKeepGoing)
+    new GlobalVariable(M, IRB.getInt32Ty(), true, GlobalValue::WeakODRLinkage,
+                       IRB.getInt32(ClKeepGoing), "__msan_keep_going");
+
   return true;
 }
 
@@ -358,13 +470,12 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
   SmallVector<PHINode *, 16> ShadowPHINodes, OriginPHINodes;
   ValueMap<Value*, Value*> ShadowMap, OriginMap;
   bool InsertChecks;
+  bool LoadShadow;
+  bool PoisonStack;
+  bool PoisonUndef;
+  bool CheckReturnValue;
   OwningPtr<VarArgHelper> VAHelper;
 
-  // An unfortunate workaround for asymmetric lowering of va_arg stuff.
-  // See a comment in visitCallSite for more details.
-  static const unsigned AMD64GpEndOffset = 48; // AMD64 ABI Draft 0.99.6 p3.5.7
-  static const unsigned AMD64FpEndOffset = 176;
-
   struct ShadowOriginAndInsertPoint {
     Instruction *Shadow;
     Instruction *Origin;
@@ -374,13 +485,73 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     ShadowOriginAndInsertPoint() : Shadow(0), Origin(0), OrigIns(0) { }
   };
   SmallVector<ShadowOriginAndInsertPoint, 16> InstrumentationList;
+  SmallVector<Instruction*, 16> StoreList;
 
   MemorySanitizerVisitor(Function &F, MemorySanitizer &MS)
-    : F(F), MS(MS), VAHelper(CreateVarArgHelper(F, MS, *this)) {
-    InsertChecks = !MS.BL->isIn(F);
+      : F(F), MS(MS), VAHelper(CreateVarArgHelper(F, MS, *this)) {
+    bool SanitizeFunction = !MS.BL->isIn(F) && F.getAttributes().hasAttribute(
+                                                   AttributeSet::FunctionIndex,
+                                                   Attribute::SanitizeMemory);
+    InsertChecks = SanitizeFunction;
+    LoadShadow = SanitizeFunction;
+    PoisonStack = SanitizeFunction && ClPoisonStack;
+    PoisonUndef = SanitizeFunction && ClPoisonUndef;
+    // FIXME: Consider using SpecialCaseList to specify a list of functions that
+    // must always return fully initialized values. For now, we hardcode "main".
+    CheckReturnValue = SanitizeFunction && (F.getName() == "main");
+
     DEBUG(if (!InsertChecks)
-            dbgs() << "MemorySanitizer is not inserting checks into '"
-                   << F.getName() << "'\n");
+          dbgs() << "MemorySanitizer is not inserting checks into '"
+                 << F.getName() << "'\n");
+  }
+
+  void materializeStores() {
+    for (size_t i = 0, n = StoreList.size(); i < n; i++) {
+      StoreInst& I = *dyn_cast<StoreInst>(StoreList[i]);
+
+      IRBuilder<> IRB(&I);
+      Value *Val = I.getValueOperand();
+      Value *Addr = I.getPointerOperand();
+      Value *Shadow = I.isAtomic() ? getCleanShadow(Val) : getShadow(Val);
+      Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, Shadow->getType(), IRB);
+
+      StoreInst *NewSI =
+        IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, I.getAlignment());
+      DEBUG(dbgs() << "  STORE: " << *NewSI << "\n");
+      (void)NewSI;
+
+      if (ClCheckAccessAddress)
+        insertCheck(Addr, &I);
+
+      if (I.isAtomic())
+        I.setOrdering(addReleaseOrdering(I.getOrdering()));
+
+      if (MS.TrackOrigins) {
+        unsigned Alignment = std::max(kMinOriginAlignment, I.getAlignment());
+        if (ClStoreCleanOrigin || isa<StructType>(Shadow->getType())) {
+          IRB.CreateAlignedStore(getOrigin(Val), getOriginPtr(Addr, IRB),
+                                 Alignment);
+        } else {
+          Value *ConvertedShadow = convertToShadowTyNoVec(Shadow, IRB);
+
+          Constant *Cst = dyn_cast_or_null<Constant>(ConvertedShadow);
+          // TODO(eugenis): handle non-zero constant shadow by inserting an
+          // unconditional check (can not simply fail compilation as this could
+          // be in the dead code).
+          if (Cst)
+            continue;
+
+          Value *Cmp = IRB.CreateICmpNE(ConvertedShadow,
+              getCleanShadow(ConvertedShadow), "_mscmp");
+          Instruction *CheckTerm =
+            SplitBlockAndInsertIfThen(cast<Instruction>(Cmp), false,
+                                      MS.OriginStoreWeights);
+          IRBuilder<> IRBNew(CheckTerm);
+          IRBNew.CreateAlignedStore(getOrigin(Val), getOriginPtr(Addr, IRBNew),
+                                    Alignment);
+        }
+      }
+    }
   }
 
   void materializeChecks() {
@@ -399,7 +570,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
                                   MS.ColdCallWeights);
 
       IRB.SetInsertPoint(CheckTerm);
-      if (ClTrackOrigins) {
+      if (MS.TrackOrigins) {
         Instruction *Origin = InstrumentationList[i].Origin;
         IRB.CreateStore(Origin ? (Value*)Origin : (Value*)IRB.getInt32(0),
                         MS.OriginTLS);
@@ -414,7 +585,15 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
 
   /// \brief Add MemorySanitizer instrumentation to a function.
   bool runOnFunction() {
+    MS.initializeCallbacks(*F.getParent());
     if (!MS.TD) return false;
+
+    // In the presence of unreachable blocks, we may see Phi nodes with
+    // incoming nodes from such blocks. Since InstVisitor skips unreachable
+    // blocks, such nodes will not have any shadow value associated with them.
+    // It's easier to remove unreachable blocks than deal with missing shadow.
+    removeUnreachableBlocks(F);
+
     // Iterate all BBs in depth-first order and create shadow instructions
     // for all instructions (where applicable).
     // For PHI nodes we create dummy shadow PHIs which will be finalized later.
@@ -428,7 +607,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     for (size_t i = 0, n = ShadowPHINodes.size(); i < n; i++) {
       PHINode *PN = ShadowPHINodes[i];
       PHINode *PNS = cast<PHINode>(getShadow(PN));
-      PHINode *PNO = ClTrackOrigins ? cast<PHINode>(getOrigin(PN)) : 0;
+      PHINode *PNO = MS.TrackOrigins ? cast<PHINode>(getOrigin(PN)) : 0;
       size_t NumValues = PN->getNumIncomingValues();
       for (size_t v = 0; v < NumValues; v++) {
         PNS->addIncoming(getShadow(PN, v), PN->getIncomingBlock(v));
@@ -439,6 +618,11 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
 
     VAHelper->finalizeInstrumentation();
 
+    // Delayed instrumentation of StoreInst.
+    // This may add new checks to be inserted later.
+    materializeStores();
+
+    // Insert shadow value checks.
     materializeChecks();
 
     return true;
@@ -458,8 +642,11 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     // This may return weird-sized types like i1.
     if (IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(OrigTy))
       return IT;
-    if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(OrigTy))
-      return VectorType::getInteger(VT);
+    if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(OrigTy)) {
+      uint32_t EltSize = MS.TD->getTypeSizeInBits(VT->getElementType());
+      return VectorType::get(IntegerType::get(*MS.C, EltSize),
+                             VT->getNumElements());
+    }
     if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(OrigTy)) {
       SmallVector<Type*, 4> Elements;
       for (unsigned i = 0, n = ST->getNumElements(); i < n; i++)
@@ -468,7 +655,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
       DEBUG(dbgs() << "getShadowTy: " << *ST << " ===> " << *Res << "\n");
       return Res;
     }
-    uint32_t TypeSize = MS.TD->getTypeStoreSizeInBits(OrigTy);
+    uint32_t TypeSize = MS.TD->getTypeSizeInBits(OrigTy);
     return IntegerType::get(*MS.C, TypeSize);
   }
 
@@ -529,7 +716,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
   /// \brief Compute the origin address for a given function argument.
   Value *getOriginPtrForArgument(Value *A, IRBuilder<> &IRB,
                                  int ArgOffset) {
-    if (!ClTrackOrigins) return 0;
+    if (!MS.TrackOrigins) return 0;
     Value *Base = IRB.CreatePointerCast(MS.ParamOriginTLS, MS.IntptrTy);
     Base = IRB.CreateAdd(Base, ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ArgOffset));
     return IRB.CreateIntToPtr(Base, PointerType::get(MS.OriginTy, 0),
@@ -557,7 +744,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
 
   /// \brief Set Origin to be the origin value for V.
   void setOrigin(Value *V, Value *Origin) {
-    if (!ClTrackOrigins) return;
+    if (!MS.TrackOrigins) return;
     assert(!OriginMap.count(V) && "Values may only have one origin");
     DEBUG(dbgs() << "ORIGIN: " << *V << "  ==> " << *Origin << "\n");
     OriginMap[V] = Origin;
@@ -567,7 +754,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
   ///
   /// Clean shadow (all zeroes) means all bits of the value are defined
   /// (initialized).
-  Value *getCleanShadow(Value *V) {
+  Constant *getCleanShadow(Value *V) {
     Type *ShadowTy = getShadowTy(V);
     if (!ShadowTy)
       return 0;
@@ -586,6 +773,14 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     return ConstantStruct::get(ST, Vals);
   }
 
+  /// \brief Create a dirty shadow for a given value.
+  Constant *getPoisonedShadow(Value *V) {
+    Type *ShadowTy = getShadowTy(V);
+    if (!ShadowTy)
+      return 0;
+    return getPoisonedShadow(ShadowTy);
+  }
+
   /// \brief Create a clean (zero) origin.
   Value *getCleanOrigin() {
     return Constant::getNullValue(MS.OriginTy);
@@ -601,13 +796,15 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
       Value *Shadow = ShadowMap[V];
       if (!Shadow) {
         DEBUG(dbgs() << "No shadow: " << *V << "\n" << *(I->getParent()));
+        (void)I;
         assert(Shadow && "No shadow for a value");
       }
       return Shadow;
     }
     if (UndefValue *U = dyn_cast<UndefValue>(V)) {
-      Value *AllOnes = getPoisonedShadow(getShadowTy(V));
+      Value *AllOnes = PoisonUndef ? getPoisonedShadow(V) : getCleanShadow(V);
       DEBUG(dbgs() << "Undef: " << *U << " ==> " << *AllOnes << "\n");
+      (void)U;
       return AllOnes;
     }
     if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
@@ -632,22 +829,30 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
           if (AI->hasByValAttr()) {
             // ByVal pointer itself has clean shadow. We copy the actual
             // argument shadow to the underlying memory.
+            // Figure out maximal valid memcpy alignment.
+            unsigned ArgAlign = AI->getParamAlignment();
+            if (ArgAlign == 0) {
+              Type *EltType = A->getType()->getPointerElementType();
+              ArgAlign = MS.TD->getABITypeAlignment(EltType);
+            }
+            unsigned CopyAlign = std::min(ArgAlign, kShadowTLSAlignment);
             Value *Cpy = EntryIRB.CreateMemCpy(
-              getShadowPtr(V, EntryIRB.getInt8Ty(), EntryIRB),
-              Base, Size, AI->getParamAlignment());
+                getShadowPtr(V, EntryIRB.getInt8Ty(), EntryIRB), Base, Size,
+                CopyAlign);
             DEBUG(dbgs() << "  ByValCpy: " << *Cpy << "\n");
+            (void)Cpy;
             *ShadowPtr = getCleanShadow(V);
           } else {
-            *ShadowPtr = EntryIRB.CreateLoad(Base);
+            *ShadowPtr = EntryIRB.CreateAlignedLoad(Base, kShadowTLSAlignment);
           }
           DEBUG(dbgs() << "  ARG:    "  << *AI << " ==> " <<
                 **ShadowPtr << "\n");
-          if (ClTrackOrigins) {
+          if (MS.TrackOrigins) {
             Value* OriginPtr = getOriginPtrForArgument(AI, EntryIRB, ArgOffset);
             setOrigin(A, EntryIRB.CreateLoad(OriginPtr));
           }
         }
-        ArgOffset += DataLayout::RoundUpAlignment(Size, 8);
+        ArgOffset += DataLayout::RoundUpAlignment(Size, kShadowTLSAlignment);
       }
       assert(*ShadowPtr && "Could not find shadow for an argument");
       return *ShadowPtr;
@@ -663,7 +868,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
 
   /// \brief Get the origin for a value.
   Value *getOrigin(Value *V) {
-    if (!ClTrackOrigins) return 0;
+    if (!MS.TrackOrigins) return 0;
     if (isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) {
       Value *Origin = OriginMap[V];
       if (!Origin) {
@@ -689,58 +894,148 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     if (!InsertChecks) return;
     Instruction *Shadow = dyn_cast_or_null<Instruction>(getShadow(Val));
     if (!Shadow) return;
+#ifndef NDEBUG
     Type *ShadowTy = Shadow->getType();
     assert((isa<IntegerType>(ShadowTy) || isa<VectorType>(ShadowTy)) &&
            "Can only insert checks for integer and vector shadow types");
+#endif
     Instruction *Origin = dyn_cast_or_null<Instruction>(getOrigin(Val));
     InstrumentationList.push_back(
       ShadowOriginAndInsertPoint(Shadow, Origin, OrigIns));
   }
 
-  //------------------- Visitors.
+  AtomicOrdering addReleaseOrdering(AtomicOrdering a) {
+    switch (a) {
+      case NotAtomic:
+        return NotAtomic;
+      case Unordered:
+      case Monotonic:
+      case Release:
+        return Release;
+      case Acquire:
+      case AcquireRelease:
+        return AcquireRelease;
+      case SequentiallyConsistent:
+        return SequentiallyConsistent;
+    }
+    llvm_unreachable("Unknown ordering");
+  }
+
+  AtomicOrdering addAcquireOrdering(AtomicOrdering a) {
+    switch (a) {
+      case NotAtomic:
+        return NotAtomic;
+      case Unordered:
+      case Monotonic:
+      case Acquire:
+        return Acquire;
+      case Release:
+      case AcquireRelease:
+        return AcquireRelease;
+      case SequentiallyConsistent:
+        return SequentiallyConsistent;
+    }
+    llvm_unreachable("Unknown ordering");
+  }
+
+  // ------------------- Visitors.
 
   /// \brief Instrument LoadInst
   ///
   /// Loads the corresponding shadow and (optionally) origin.
   /// Optionally, checks that the load address is fully defined.
   void visitLoadInst(LoadInst &I) {
-    Type *LoadTy = I.getType();
-    assert(LoadTy->isSized() && "Load type must have size");
-    IRBuilder<> IRB(&I);
+    assert(I.getType()->isSized() && "Load type must have size");
+    IRBuilder<> IRB(I.getNextNode());
     Type *ShadowTy = getShadowTy(&I);
     Value *Addr = I.getPointerOperand();
-    Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, ShadowTy, IRB);
-    setShadow(&I, IRB.CreateLoad(ShadowPtr, "_msld"));
+    if (LoadShadow) {
+      Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, ShadowTy, IRB);
+      setShadow(&I,
+                IRB.CreateAlignedLoad(ShadowPtr, I.getAlignment(), "_msld"));
+    } else {
+      setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
+    }
 
     if (ClCheckAccessAddress)
       insertCheck(I.getPointerOperand(), &I);
 
-    if (ClTrackOrigins)
-      setOrigin(&I, IRB.CreateLoad(getOriginPtr(Addr, IRB)));
+    if (I.isAtomic())
+      I.setOrdering(addAcquireOrdering(I.getOrdering()));
+
+    if (MS.TrackOrigins) {
+      if (LoadShadow) {
+        unsigned Alignment = std::max(kMinOriginAlignment, I.getAlignment());
+        setOrigin(&I,
+                  IRB.CreateAlignedLoad(getOriginPtr(Addr, IRB), Alignment));
+      } else {
+        setOrigin(&I, getCleanOrigin());
+      }
+    }
   }
 
   /// \brief Instrument StoreInst
   ///
   /// Stores the corresponding shadow and (optionally) origin.
   /// Optionally, checks that the store address is fully defined.
-  /// Volatile stores check that the value being stored is fully defined.
   void visitStoreInst(StoreInst &I) {
+    StoreList.push_back(&I);
+  }
+
+  void handleCASOrRMW(Instruction &I) {
+    assert(isa<AtomicRMWInst>(I) || isa<AtomicCmpXchgInst>(I));
+
     IRBuilder<> IRB(&I);
-    Value *Val = I.getValueOperand();
-    Value *Addr = I.getPointerOperand();
-    Value *Shadow = getShadow(Val);
-    Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, Shadow->getType(), IRB);
+    Value *Addr = I.getOperand(0);
+    Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, I.getType(), IRB);
 
-    StoreInst *NewSI = IRB.CreateStore(Shadow, ShadowPtr);
-    DEBUG(dbgs() << "  STORE: " << *NewSI << "\n");
-    // If the store is volatile, add a check.
-    if (I.isVolatile())
-      insertCheck(Val, &I);
     if (ClCheckAccessAddress)
       insertCheck(Addr, &I);
 
-    if (ClTrackOrigins)
-      IRB.CreateStore(getOrigin(Val), getOriginPtr(Addr, IRB));
+    // Only test the conditional argument of cmpxchg instruction.
+    // The other argument can potentially be uninitialized, but we can not
+    // detect this situation reliably without possible false positives.
+    if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
+      insertCheck(I.getOperand(1), &I);
+
+    IRB.CreateStore(getCleanShadow(&I), ShadowPtr);
+
+    setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
+  }
+
+  void visitAtomicRMWInst(AtomicRMWInst &I) {
+    handleCASOrRMW(I);
+    I.setOrdering(addReleaseOrdering(I.getOrdering()));
+  }
+
+  void visitAtomicCmpXchgInst(AtomicCmpXchgInst &I) {
+    handleCASOrRMW(I);
+    I.setOrdering(addReleaseOrdering(I.getOrdering()));
+  }
+
+  // Vector manipulation.
+  void visitExtractElementInst(ExtractElementInst &I) {
+    insertCheck(I.getOperand(1), &I);
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    setShadow(&I, IRB.CreateExtractElement(getShadow(&I, 0), I.getOperand(1),
+              "_msprop"));
+    setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
+  }
+
+  void visitInsertElementInst(InsertElementInst &I) {
+    insertCheck(I.getOperand(2), &I);
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    setShadow(&I, IRB.CreateInsertElement(getShadow(&I, 0), getShadow(&I, 1),
+              I.getOperand(2), "_msprop"));
+    setOriginForNaryOp(I);
+  }
+
+  void visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &I) {
+    insertCheck(I.getOperand(2), &I);
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    setShadow(&I, IRB.CreateShuffleVector(getShadow(&I, 0), getShadow(&I, 1),
+              I.getOperand(2), "_msprop"));
+    setOriginForNaryOp(I);
   }
 
   // Casts.
@@ -838,66 +1133,135 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     setOriginForNaryOp(I);
   }
 
-  /// \brief Propagate origin for an instruction.
+  /// \brief Default propagation of shadow and/or origin.
   ///
-  /// This is a general case of origin propagation. For an Nary operation,
-  /// is set to the origin of an argument that is not entirely initialized.
-  /// It does not matter which one is picked if all arguments are initialized.
-  void setOriginForNaryOp(Instruction &I) {
-    if (!ClTrackOrigins) return;
-    IRBuilder<> IRB(&I);
-    Value *Origin = getOrigin(&I, 0);
-    for (unsigned Op = 1, n = I.getNumOperands(); Op < n; ++Op) {
-      Value *S = convertToShadowTyNoVec(getShadow(&I, Op - 1), IRB);
-      Origin = IRB.CreateSelect(IRB.CreateICmpNE(S, getCleanShadow(S)),
-                                Origin, getOrigin(&I, Op));
+  /// This class implements the general case of shadow propagation, used in all
+  /// cases where we don't know and/or don't care about what the operation
+  /// actually does. It converts all input shadow values to a common type
+  /// (extending or truncating as necessary), and bitwise OR's them.
+  ///
+  /// This is much cheaper than inserting checks (i.e. requiring inputs to be
+  /// fully initialized), and less prone to false positives.
+  ///
+  /// This class also implements the general case of origin propagation. For a
+  /// Nary operation, result origin is set to the origin of an argument that is
+  /// not entirely initialized. If there is more than one such arguments, the
+  /// rightmost of them is picked. It does not matter which one is picked if all
+  /// arguments are initialized.
+  template <bool CombineShadow>
+  class Combiner {
+    Value *Shadow;
+    Value *Origin;
+    IRBuilder<> &IRB;
+    MemorySanitizerVisitor *MSV;
+
+  public:
+    Combiner(MemorySanitizerVisitor *MSV, IRBuilder<> &IRB) :
+      Shadow(0), Origin(0), IRB(IRB), MSV(MSV) {}
+
+    /// \brief Add a pair of shadow and origin values to the mix.
+    Combiner &Add(Value *OpShadow, Value *OpOrigin) {
+      if (CombineShadow) {
+        assert(OpShadow);
+        if (!Shadow)
+          Shadow = OpShadow;
+        else {
+          OpShadow = MSV->CreateShadowCast(IRB, OpShadow, Shadow->getType());
+          Shadow = IRB.CreateOr(Shadow, OpShadow, "_msprop");
+        }
+      }
+
+      if (MSV->MS.TrackOrigins) {
+        assert(OpOrigin);
+        if (!Origin) {
+          Origin = OpOrigin;
+        } else {
+          Value *FlatShadow = MSV->convertToShadowTyNoVec(OpShadow, IRB);
+          Value *Cond = IRB.CreateICmpNE(FlatShadow,
+                                         MSV->getCleanShadow(FlatShadow));
+          Origin = IRB.CreateSelect(Cond, OpOrigin, Origin);
+        }
+      }
+      return *this;
     }
-    setOrigin(&I, Origin);
-  }
 
-  /// \brief Propagate shadow for a binary operation.
-  ///
-  /// Shadow = Shadow0 | Shadow1, all 3 must have the same type.
-  /// Bitwise OR is selected as an operation that will never lose even a bit of
-  /// poison.
-  void handleShadowOrBinary(Instruction &I) {
+    /// \brief Add an application value to the mix.
+    Combiner &Add(Value *V) {
+      Value *OpShadow = MSV->getShadow(V);
+      Value *OpOrigin = MSV->MS.TrackOrigins ? MSV->getOrigin(V) : 0;
+      return Add(OpShadow, OpOrigin);
+    }
+
+    /// \brief Set the current combined values as the given instruction's shadow
+    /// and origin.
+    void Done(Instruction *I) {
+      if (CombineShadow) {
+        assert(Shadow);
+        Shadow = MSV->CreateShadowCast(IRB, Shadow, MSV->getShadowTy(I));
+        MSV->setShadow(I, Shadow);
+      }
+      if (MSV->MS.TrackOrigins) {
+        assert(Origin);
+        MSV->setOrigin(I, Origin);
+      }
+    }
+  };
+
+  typedef Combiner<true> ShadowAndOriginCombiner;
+  typedef Combiner<false> OriginCombiner;
+
+  /// \brief Propagate origin for arbitrary operation.
+  void setOriginForNaryOp(Instruction &I) {
+    if (!MS.TrackOrigins) return;
     IRBuilder<> IRB(&I);
-    Value *Shadow0 = getShadow(&I, 0);
-    Value *Shadow1 = getShadow(&I, 1);
-    setShadow(&I, IRB.CreateOr(Shadow0, Shadow1, "_msprop"));
-    setOriginForNaryOp(I);
+    OriginCombiner OC(this, IRB);
+    for (Instruction::op_iterator OI = I.op_begin(); OI != I.op_end(); ++OI)
+      OC.Add(OI->get());
+    OC.Done(&I);
+  }
+
+  size_t VectorOrPrimitiveTypeSizeInBits(Type *Ty) {
+    assert(!(Ty->isVectorTy() && Ty->getScalarType()->isPointerTy()) &&
+           "Vector of pointers is not a valid shadow type");
+    return Ty->isVectorTy() ?
+      Ty->getVectorNumElements() * Ty->getScalarSizeInBits() :
+      Ty->getPrimitiveSizeInBits();
+  }
+
+  /// \brief Cast between two shadow types, extending or truncating as
+  /// necessary.
+  Value *CreateShadowCast(IRBuilder<> &IRB, Value *V, Type *dstTy) {
+    Type *srcTy = V->getType();
+    if (dstTy->isIntegerTy() && srcTy->isIntegerTy())
+      return IRB.CreateIntCast(V, dstTy, false);
+    if (dstTy->isVectorTy() && srcTy->isVectorTy() &&
+        dstTy->getVectorNumElements() == srcTy->getVectorNumElements())
+      return IRB.CreateIntCast(V, dstTy, false);
+    size_t srcSizeInBits = VectorOrPrimitiveTypeSizeInBits(srcTy);
+    size_t dstSizeInBits = VectorOrPrimitiveTypeSizeInBits(dstTy);
+    Value *V1 = IRB.CreateBitCast(V, Type::getIntNTy(*MS.C, srcSizeInBits));
+    Value *V2 =
+      IRB.CreateIntCast(V1, Type::getIntNTy(*MS.C, dstSizeInBits), false);
+    return IRB.CreateBitCast(V2, dstTy);
+    // TODO: handle struct types.
   }
 
   /// \brief Propagate shadow for arbitrary operation.
-  ///
-  /// This is a general case of shadow propagation, used in all cases where we
-  /// don't know and/or care about what the operation actually does.
-  /// It converts all input shadow values to a common type (extending or
-  /// truncating as necessary), and bitwise OR's them.
-  ///
-  /// This is much cheaper than inserting checks (i.e. requiring inputs to be
-  /// fully initialized), and less prone to false positives.
-  // FIXME: is the casting actually correct?
-  // FIXME: merge this with handleShadowOrBinary.
   void handleShadowOr(Instruction &I) {
     IRBuilder<> IRB(&I);
-    Value *Shadow = getShadow(&I, 0);
-    for (unsigned Op = 1, n = I.getNumOperands(); Op < n; ++Op)
-      Shadow = IRB.CreateOr(
-        Shadow, IRB.CreateIntCast(getShadow(&I, Op), Shadow->getType(), false),
-        "_msprop");
-    Shadow = IRB.CreateIntCast(Shadow, getShadowTy(&I), false);
-    setShadow(&I, Shadow);
-    setOriginForNaryOp(I);
+    ShadowAndOriginCombiner SC(this, IRB);
+    for (Instruction::op_iterator OI = I.op_begin(); OI != I.op_end(); ++OI)
+      SC.Add(OI->get());
+    SC.Done(&I);
   }
 
-  void visitFAdd(BinaryOperator &I) { handleShadowOrBinary(I); }
-  void visitFSub(BinaryOperator &I) { handleShadowOrBinary(I); }
-  void visitFMul(BinaryOperator &I) { handleShadowOrBinary(I); }
-  void visitAdd(BinaryOperator &I) { handleShadowOrBinary(I); }
-  void visitSub(BinaryOperator &I) { handleShadowOrBinary(I); }
-  void visitXor(BinaryOperator &I) { handleShadowOrBinary(I); }
-  void visitMul(BinaryOperator &I) { handleShadowOrBinary(I); }
+  void visitFAdd(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
+  void visitFSub(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
+  void visitFMul(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
+  void visitAdd(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
+  void visitSub(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
+  void visitXor(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
+  void visitMul(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
 
   void handleDiv(Instruction &I) {
     IRBuilder<> IRB(&I);
@@ -924,10 +1288,13 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     Value *B = I.getOperand(1);
     Value *Sa = getShadow(A);
     Value *Sb = getShadow(B);
-    if (A->getType()->isPointerTy())
-      A = IRB.CreatePointerCast(A, MS.IntptrTy);
-    if (B->getType()->isPointerTy())
-      B = IRB.CreatePointerCast(B, MS.IntptrTy);
+
+    // Get rid of pointers and vectors of pointers.
+    // For ints (and vectors of ints), types of A and Sa match,
+    // and this is a no-op.
+    A = IRB.CreatePointerCast(A, Sa->getType());
+    B = IRB.CreatePointerCast(B, Sb->getType());
+
     // A == B  <==>  (C = A^B) == 0
     // A != B  <==>  (C = A^B) != 0
     // Sc = Sa | Sb
@@ -949,11 +1316,128 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     setOriginForNaryOp(I);
   }
 
+  /// \brief Build the lowest possible value of V, taking into account V's
+  ///        uninitialized bits.
+  Value *getLowestPossibleValue(IRBuilder<> &IRB, Value *A, Value *Sa,
+                                bool isSigned) {
+    if (isSigned) {
+      // Split shadow into sign bit and other bits.
+      Value *SaOtherBits = IRB.CreateLShr(IRB.CreateShl(Sa, 1), 1);
+      Value *SaSignBit = IRB.CreateXor(Sa, SaOtherBits);
+      // Maximise the undefined shadow bit, minimize other undefined bits.
+      return
+        IRB.CreateOr(IRB.CreateAnd(A, IRB.CreateNot(SaOtherBits)), SaSignBit);
+    } else {
+      // Minimize undefined bits.
+      return IRB.CreateAnd(A, IRB.CreateNot(Sa));
+    }
+  }
+
+  /// \brief Build the highest possible value of V, taking into account V's
+  ///        uninitialized bits.
+  Value *getHighestPossibleValue(IRBuilder<> &IRB, Value *A, Value *Sa,
+                                bool isSigned) {
+    if (isSigned) {
+      // Split shadow into sign bit and other bits.
+      Value *SaOtherBits = IRB.CreateLShr(IRB.CreateShl(Sa, 1), 1);
+      Value *SaSignBit = IRB.CreateXor(Sa, SaOtherBits);
+      // Minimise the undefined shadow bit, maximise other undefined bits.
+      return
+        IRB.CreateOr(IRB.CreateAnd(A, IRB.CreateNot(SaSignBit)), SaOtherBits);
+    } else {
+      // Maximize undefined bits.
+      return IRB.CreateOr(A, Sa);
+    }
+  }
+
+  /// \brief Instrument relational comparisons.
+  ///
+  /// This function does exact shadow propagation for all relational
+  /// comparisons of integers, pointers and vectors of those.
+  /// FIXME: output seems suboptimal when one of the operands is a constant
+  void handleRelationalComparisonExact(ICmpInst &I) {
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    Value *A = I.getOperand(0);
+    Value *B = I.getOperand(1);
+    Value *Sa = getShadow(A);
+    Value *Sb = getShadow(B);
+
+    // Get rid of pointers and vectors of pointers.
+    // For ints (and vectors of ints), types of A and Sa match,
+    // and this is a no-op.
+    A = IRB.CreatePointerCast(A, Sa->getType());
+    B = IRB.CreatePointerCast(B, Sb->getType());
+
+    // Let [a0, a1] be the interval of possible values of A, taking into account
+    // its undefined bits. Let [b0, b1] be the interval of possible values of B.
+    // Then (A cmp B) is defined iff (a0 cmp b1) == (a1 cmp b0).
+    bool IsSigned = I.isSigned();
+    Value *S1 = IRB.CreateICmp(I.getPredicate(),
+                               getLowestPossibleValue(IRB, A, Sa, IsSigned),
+                               getHighestPossibleValue(IRB, B, Sb, IsSigned));
+    Value *S2 = IRB.CreateICmp(I.getPredicate(),
+                               getHighestPossibleValue(IRB, A, Sa, IsSigned),
+                               getLowestPossibleValue(IRB, B, Sb, IsSigned));
+    Value *Si = IRB.CreateXor(S1, S2);
+    setShadow(&I, Si);
+    setOriginForNaryOp(I);
+  }
+
+  /// \brief Instrument signed relational comparisons.
+  ///
+  /// Handle (x<0) and (x>=0) comparisons (essentially, sign bit tests) by
+  /// propagating the highest bit of the shadow. Everything else is delegated
+  /// to handleShadowOr().
+  void handleSignedRelationalComparison(ICmpInst &I) {
+    Constant *constOp0 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(0));
+    Constant *constOp1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1));
+    Value* op = NULL;
+    CmpInst::Predicate pre = I.getPredicate();
+    if (constOp0 && constOp0->isNullValue() &&
+        (pre == CmpInst::ICMP_SGT || pre == CmpInst::ICMP_SLE)) {
+      op = I.getOperand(1);
+    } else if (constOp1 && constOp1->isNullValue() &&
+               (pre == CmpInst::ICMP_SLT || pre == CmpInst::ICMP_SGE)) {
+      op = I.getOperand(0);
+    }
+    if (op) {
+      IRBuilder<> IRB(&I);
+      Value* Shadow =
+        IRB.CreateICmpSLT(getShadow(op), getCleanShadow(op), "_msprop_icmpslt");
+      setShadow(&I, Shadow);
+      setOrigin(&I, getOrigin(op));
+    } else {
+      handleShadowOr(I);
+    }
+  }
+
   void visitICmpInst(ICmpInst &I) {
-    if (ClHandleICmp && I.isEquality())
-      handleEqualityComparison(I);
-    else
+    if (!ClHandleICmp) {
       handleShadowOr(I);
+      return;
+    }
+    if (I.isEquality()) {
+      handleEqualityComparison(I);
+      return;
+    }
+
+    assert(I.isRelational());
+    if (ClHandleICmpExact) {
+      handleRelationalComparisonExact(I);
+      return;
+    }
+    if (I.isSigned()) {
+      handleSignedRelationalComparison(I);
+      return;
+    }
+
+    assert(I.isUnsigned());
+    if ((isa<Constant>(I.getOperand(0)) || isa<Constant>(I.getOperand(1)))) {
+      handleRelationalComparisonExact(I);
+      return;
+    }
+
+    handleShadowOr(I);
   }
 
   void visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
@@ -1031,24 +1515,231 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     VAHelper->visitVACopyInst(I);
   }
 
+  enum IntrinsicKind {
+    IK_DoesNotAccessMemory,
+    IK_OnlyReadsMemory,
+    IK_WritesMemory
+  };
+
+  static IntrinsicKind getIntrinsicKind(Intrinsic::ID iid) {
+    const int DoesNotAccessMemory = IK_DoesNotAccessMemory;
+    const int OnlyReadsArgumentPointees = IK_OnlyReadsMemory;
+    const int OnlyReadsMemory = IK_OnlyReadsMemory;
+    const int OnlyAccessesArgumentPointees = IK_WritesMemory;
+    const int UnknownModRefBehavior = IK_WritesMemory;
+#define GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
+#define ModRefBehavior IntrinsicKind
+#include "llvm/IR/Intrinsics.gen"
+#undef ModRefBehavior
+#undef GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
+  }
+
+  /// \brief Handle vector store-like intrinsics.
+  ///
+  /// Instrument intrinsics that look like a simple SIMD store: writes memory,
+  /// has 1 pointer argument and 1 vector argument, returns void.
+  bool handleVectorStoreIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    Value* Addr = I.getArgOperand(0);
+    Value *Shadow = getShadow(&I, 1);
+    Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, Shadow->getType(), IRB);
+
+    // We don't know the pointer alignment (could be unaligned SSE store!).
+    // Have to assume to worst case.
+    IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, 1);
+
+    if (ClCheckAccessAddress)
+      insertCheck(Addr, &I);
+
+    // FIXME: use ClStoreCleanOrigin
+    // FIXME: factor out common code from materializeStores
+    if (MS.TrackOrigins)
+      IRB.CreateStore(getOrigin(&I, 1), getOriginPtr(Addr, IRB));
+    return true;
+  }
+
+  /// \brief Handle vector load-like intrinsics.
+  ///
+  /// Instrument intrinsics that look like a simple SIMD load: reads memory,
+  /// has 1 pointer argument, returns a vector.
+  bool handleVectorLoadIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    Value *Addr = I.getArgOperand(0);
+
+    Type *ShadowTy = getShadowTy(&I);
+    if (LoadShadow) {
+      Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, ShadowTy, IRB);
+      // We don't know the pointer alignment (could be unaligned SSE load!).
+      // Have to assume to worst case.
+      setShadow(&I, IRB.CreateAlignedLoad(ShadowPtr, 1, "_msld"));
+    } else {
+      setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
+    }
+
+
+    if (ClCheckAccessAddress)
+      insertCheck(Addr, &I);
+
+    if (MS.TrackOrigins) {
+      if (LoadShadow)
+        setOrigin(&I, IRB.CreateLoad(getOriginPtr(Addr, IRB)));
+      else
+        setOrigin(&I, getCleanOrigin());
+    }
+    return true;
+  }
+
+  /// \brief Handle (SIMD arithmetic)-like intrinsics.
+  ///
+  /// Instrument intrinsics with any number of arguments of the same type,
+  /// equal to the return type. The type should be simple (no aggregates or
+  /// pointers; vectors are fine).
+  /// Caller guarantees that this intrinsic does not access memory.
+  bool maybeHandleSimpleNomemIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
+    Type *RetTy = I.getType();
+    if (!(RetTy->isIntOrIntVectorTy() ||
+          RetTy->isFPOrFPVectorTy() ||
+          RetTy->isX86_MMXTy()))
+      return false;
+
+    unsigned NumArgOperands = I.getNumArgOperands();
+
+    for (unsigned i = 0; i < NumArgOperands; ++i) {
+      Type *Ty = I.getArgOperand(i)->getType();
+      if (Ty != RetTy)
+        return false;
+    }
+
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    ShadowAndOriginCombiner SC(this, IRB);
+    for (unsigned i = 0; i < NumArgOperands; ++i)
+      SC.Add(I.getArgOperand(i));
+    SC.Done(&I);
+
+    return true;
+  }
+
+  /// \brief Heuristically instrument unknown intrinsics.
+  ///
+  /// The main purpose of this code is to do something reasonable with all
+  /// random intrinsics we might encounter, most importantly - SIMD intrinsics.
+  /// We recognize several classes of intrinsics by their argument types and
+  /// ModRefBehaviour and apply special intrumentation when we are reasonably
+  /// sure that we know what the intrinsic does.
+  ///
+  /// We special-case intrinsics where this approach fails. See llvm.bswap
+  /// handling as an example of that.
+  bool handleUnknownIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
+    unsigned NumArgOperands = I.getNumArgOperands();
+    if (NumArgOperands == 0)
+      return false;
+
+    Intrinsic::ID iid = I.getIntrinsicID();
+    IntrinsicKind IK = getIntrinsicKind(iid);
+    bool OnlyReadsMemory = IK == IK_OnlyReadsMemory;
+    bool WritesMemory = IK == IK_WritesMemory;
+    assert(!(OnlyReadsMemory && WritesMemory));
+
+    if (NumArgOperands == 2 &&
+        I.getArgOperand(0)->getType()->isPointerTy() &&
+        I.getArgOperand(1)->getType()->isVectorTy() &&
+        I.getType()->isVoidTy() &&
+        WritesMemory) {
+      // This looks like a vector store.
+      return handleVectorStoreIntrinsic(I);
+    }
+
+    if (NumArgOperands == 1 &&
+        I.getArgOperand(0)->getType()->isPointerTy() &&
+        I.getType()->isVectorTy() &&
+        OnlyReadsMemory) {
+      // This looks like a vector load.
+      return handleVectorLoadIntrinsic(I);
+    }
+
+    if (!OnlyReadsMemory && !WritesMemory)
+      if (maybeHandleSimpleNomemIntrinsic(I))
+        return true;
+
+    // FIXME: detect and handle SSE maskstore/maskload
+    return false;
+  }
+
+  void handleBswap(IntrinsicInst &I) {
+    IRBuilder<> IRB(&I);
+    Value *Op = I.getArgOperand(0);
+    Type *OpType = Op->getType();
+    Function *BswapFunc = Intrinsic::getDeclaration(
+      F.getParent(), Intrinsic::bswap, ArrayRef<Type*>(&OpType, 1));
+    setShadow(&I, IRB.CreateCall(BswapFunc, getShadow(Op)));
+    setOrigin(&I, getOrigin(Op));
+  }
+
+  void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &I) {
+    switch (I.getIntrinsicID()) {
+    case llvm::Intrinsic::bswap:
+      handleBswap(I);
+      break;
+    default:
+      if (!handleUnknownIntrinsic(I))
+        visitInstruction(I);
+      break;
+    }
+  }
+
+  // Replace call to (*Fn) with a call to (*IndirectCallWrapperFn(Fn)).
+  void wrapIndirectCall(IRBuilder<> &IRB, CallSite CS) {
+    Value *Fn = CS.getCalledValue();
+    Value *NewFn = IRB.CreateBitCast(
+        IRB.CreateCall(MS.IndirectCallWrapperFn,
+                       IRB.CreateBitCast(Fn, MS.AnyFunctionPtrTy)),
+        Fn->getType());
+    setShadow(NewFn, getShadow(Fn));
+    CS.setCalledFunction(NewFn);
+  }
+
   void visitCallSite(CallSite CS) {
     Instruction &I = *CS.getInstruction();
     assert((CS.isCall() || CS.isInvoke()) && "Unknown type of CallSite");
     if (CS.isCall()) {
+      CallInst *Call = cast<CallInst>(&I);
+
+      // For inline asm, do the usual thing: check argument shadow and mark all
+      // outputs as clean. Note that any side effects of the inline asm that are
+      // not immediately visible in its constraints are not handled.
+      if (Call->isInlineAsm()) {
+        visitInstruction(I);
+        return;
+      }
+
       // Allow only tail calls with the same types, otherwise
       // we may have a false positive: shadow for a non-void RetVal
       // will get propagated to a void RetVal.
-      CallInst *Call = cast<CallInst>(&I);
       if (Call->isTailCall() && Call->getType() != Call->getParent()->getType())
         Call->setTailCall(false);
-      if (isa<IntrinsicInst>(&I)) {
-        // All intrinsics we care about are handled in corresponding visit*
-        // methods. Add checks for the arguments, mark retval as clean.
-        visitInstruction(I);
-        return;
+
+      assert(!isa<IntrinsicInst>(&I) && "intrinsics are handled elsewhere");
+
+      // We are going to insert code that relies on the fact that the callee
+      // will become a non-readonly function after it is instrumented by us. To
+      // prevent this code from being optimized out, mark that function
+      // non-readonly in advance.
+      if (Function *Func = Call->getCalledFunction()) {
+        // Clear out readonly/readnone attributes.
+        AttrBuilder B;
+        B.addAttribute(Attribute::ReadOnly)
+          .addAttribute(Attribute::ReadNone);
+        Func->removeAttributes(AttributeSet::FunctionIndex,
+                               AttributeSet::get(Func->getContext(),
+                                                 AttributeSet::FunctionIndex,
+                                                 B));
       }
     }
     IRBuilder<> IRB(&I);
+
+    if (MS.WrapIndirectCalls && !CS.getCalledFunction())
+      wrapIndirectCall(IRB, CS);
+
     unsigned ArgOffset = 0;
     DEBUG(dbgs() << "  CallSite: " << I << "\n");
     for (CallSite::arg_iterator ArgIt = CS.arg_begin(), End = CS.arg_end();
@@ -1068,7 +1759,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
       Value *ArgShadowBase = getShadowPtrForArgument(A, IRB, ArgOffset);
       DEBUG(dbgs() << "  Arg#" << i << ": " << *A <<
             " Shadow: " << *ArgShadow << "\n");
-      if (CS.paramHasAttr(i + 1, Attributes::ByVal)) {
+      if (CS.paramHasAttr(i + 1, Attribute::ByVal)) {
         assert(A->getType()->isPointerTy() &&
                "ByVal argument is not a pointer!");
         Size = MS.TD->getTypeAllocSize(A->getType()->getPointerElementType());
@@ -1078,11 +1769,13 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
                                  Size, Alignment);
       } else {
         Size = MS.TD->getTypeAllocSize(A->getType());
-        Store = IRB.CreateStore(ArgShadow, ArgShadowBase);
+        Store = IRB.CreateAlignedStore(ArgShadow, ArgShadowBase,
+                                       kShadowTLSAlignment);
       }
-      if (ClTrackOrigins)
+      if (MS.TrackOrigins)
         IRB.CreateStore(getOrigin(A),
                         getOriginPtrForArgument(A, IRB, ArgOffset));
+      (void)Store;
       assert(Size != 0 && Store != 0);
       DEBUG(dbgs() << "  Param:" << *Store << "\n");
       ArgOffset += DataLayout::RoundUpAlignment(Size, 8);
@@ -1090,7 +1783,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     DEBUG(dbgs() << "  done with call args\n");
 
     FunctionType *FT =
-      cast<FunctionType>(CS.getCalledValue()->getType()-> getContainedType(0));
+      cast<FunctionType>(CS.getCalledValue()->getType()->getContainedType(0));
     if (FT->isVarArg()) {
       VAHelper->visitCallSite(CS, IRB);
     }
@@ -1100,7 +1793,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     IRBuilder<> IRBBefore(&I);
     // Untill we have full dynamic coverage, make sure the retval shadow is 0.
     Value *Base = getShadowPtrForRetval(&I, IRBBefore);
-    IRBBefore.CreateStore(getCleanShadow(&I), Base);
+    IRBBefore.CreateAlignedStore(getCleanShadow(&I), Base, kShadowTLSAlignment);
     Instruction *NextInsn = 0;
     if (CS.isCall()) {
       NextInsn = I.getNextNode();
@@ -1119,21 +1812,28 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
              "Could not find insertion point for retval shadow load");
     }
     IRBuilder<> IRBAfter(NextInsn);
-    setShadow(&I, IRBAfter.CreateLoad(getShadowPtrForRetval(&I, IRBAfter),
-                                      "_msret"));
-    if (ClTrackOrigins)
+    Value *RetvalShadow =
+      IRBAfter.CreateAlignedLoad(getShadowPtrForRetval(&I, IRBAfter),
+                                 kShadowTLSAlignment, "_msret");
+    setShadow(&I, RetvalShadow);
+    if (MS.TrackOrigins)
       setOrigin(&I, IRBAfter.CreateLoad(getOriginPtrForRetval(IRBAfter)));
   }
 
   void visitReturnInst(ReturnInst &I) {
     IRBuilder<> IRB(&I);
-    if (Value *RetVal = I.getReturnValue()) {
-      // Set the shadow for the RetVal.
+    Value *RetVal = I.getReturnValue();
+    if (!RetVal) return;
+    Value *ShadowPtr = getShadowPtrForRetval(RetVal, IRB);
+    if (CheckReturnValue) {
+      insertCheck(RetVal, &I);
+      Value *Shadow = getCleanShadow(RetVal);
+      IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, kShadowTLSAlignment);
+    } else {
       Value *Shadow = getShadow(RetVal);
-      Value *ShadowPtr = getShadowPtrForRetval(RetVal, IRB);
-      DEBUG(dbgs() << "Return: " << *Shadow << "\n" << *ShadowPtr << "\n");
-      IRB.CreateStore(Shadow, ShadowPtr);
-      if (ClTrackOrigins)
+      IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, kShadowTLSAlignment);
+      // FIXME: make it conditional if ClStoreCleanOrigin==0
+      if (MS.TrackOrigins)
         IRB.CreateStore(getOrigin(RetVal), getOriginPtrForRetval(IRB));
     }
   }
@@ -1143,27 +1843,26 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
     ShadowPHINodes.push_back(&I);
     setShadow(&I, IRB.CreatePHI(getShadowTy(&I), I.getNumIncomingValues(),
                                 "_msphi_s"));
-    if (ClTrackOrigins)
+    if (MS.TrackOrigins)
       setOrigin(&I, IRB.CreatePHI(MS.OriginTy, I.getNumIncomingValues(),
                                   "_msphi_o"));
   }
 
   void visitAllocaInst(AllocaInst &I) {
     setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
-    if (!ClPoisonStack) return;
     IRBuilder<> IRB(I.getNextNode());
     uint64_t Size = MS.TD->getTypeAllocSize(I.getAllocatedType());
-    if (ClPoisonStackWithCall) {
+    if (PoisonStack && ClPoisonStackWithCall) {
       IRB.CreateCall2(MS.MsanPoisonStackFn,
                       IRB.CreatePointerCast(&I, IRB.getInt8PtrTy()),
                       ConstantInt::get(MS.IntptrTy, Size));
     } else {
       Value *ShadowBase = getShadowPtr(&I, Type::getInt8PtrTy(*MS.C), IRB);
-      IRB.CreateMemSet(ShadowBase, IRB.getInt8(ClPoisonStackPattern),
-                       Size, I.getAlignment());
+      Value *PoisonValue = IRB.getInt8(PoisonStack ? ClPoisonStackPattern : 0);
+      IRB.CreateMemSet(ShadowBase, PoisonValue, Size, I.getAlignment());
     }
 
-    if (ClTrackOrigins) {
+    if (PoisonStack && MS.TrackOrigins) {
       setOrigin(&I, getCleanOrigin());
       SmallString<2048> StackDescriptionStorage;
       raw_svector_ostream StackDescription(StackDescriptionStorage);
@@ -1176,21 +1875,46 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
       Value *Descr =
           createPrivateNonConstGlobalForString(*F.getParent(),
                                                StackDescription.str());
-      IRB.CreateCall3(MS.MsanSetAllocaOriginFn,
+
+      IRB.CreateCall4(MS.MsanSetAllocaOrigin4Fn,
                       IRB.CreatePointerCast(&I, IRB.getInt8PtrTy()),
                       ConstantInt::get(MS.IntptrTy, Size),
-                      IRB.CreatePointerCast(Descr, IRB.getInt8PtrTy()));
+                      IRB.CreatePointerCast(Descr, IRB.getInt8PtrTy()),
+                      IRB.CreatePointerCast(&F, MS.IntptrTy));
     }
   }
 
   void visitSelectInst(SelectInst& I) {
     IRBuilder<> IRB(&I);
-    setShadow(&I,  IRB.CreateSelect(I.getCondition(),
-              getShadow(I.getTrueValue()), getShadow(I.getFalseValue()),
-              "_msprop"));
-    if (ClTrackOrigins)
-      setOrigin(&I, IRB.CreateSelect(I.getCondition(),
+    // a = select b, c, d
+    Value *S = IRB.CreateSelect(I.getCondition(), getShadow(I.getTrueValue()),
+                                getShadow(I.getFalseValue()));
+    if (I.getType()->isAggregateType()) {
+      // To avoid "sign extending" i1 to an arbitrary aggregate type, we just do
+      // an extra "select". This results in much more compact IR.
+      // Sa = select Sb, poisoned, (select b, Sc, Sd)
+      S = IRB.CreateSelect(getShadow(I.getCondition()),
+                           getPoisonedShadow(getShadowTy(I.getType())), S,
+                           "_msprop_select_agg");
+    } else {
+      // Sa = (sext Sb) | (select b, Sc, Sd)
+      S = IRB.CreateOr(
+          S, IRB.CreateSExt(getShadow(I.getCondition()), S->getType()),
+          "_msprop_select");
+    }
+    setShadow(&I, S);
+    if (MS.TrackOrigins) {
+      // Origins are always i32, so any vector conditions must be flattened.
+      // FIXME: consider tracking vector origins for app vectors?
+      Value *Cond = I.getCondition();
+      if (Cond->getType()->isVectorTy()) {
+        Value *ConvertedShadow = convertToShadowTyNoVec(Cond, IRB);
+        Cond = IRB.CreateICmpNE(ConvertedShadow,
+                                getCleanShadow(ConvertedShadow), "_mso_select");
+      }
+      setOrigin(&I, IRB.CreateSelect(Cond,
                 getOrigin(I.getTrueValue()), getOrigin(I.getFalseValue())));
+    }
   }
 
   void visitLandingPadInst(LandingPadInst &I) {
@@ -1259,7 +1983,7 @@ struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
 struct VarArgAMD64Helper : public VarArgHelper {
   // An unfortunate workaround for asymmetric lowering of va_arg stuff.
   // See a comment in visitCallSite for more details.
-  static const unsigned AMD64GpEndOffset = 48; // AMD64 ABI Draft 0.99.6 p3.5.7
+  static const unsigned AMD64GpEndOffset = 48;  // AMD64 ABI Draft 0.99.6 p3.5.7
   static const unsigned AMD64FpEndOffset = 176;
 
   Function &F;
@@ -1323,7 +2047,7 @@ struct VarArgAMD64Helper : public VarArgHelper {
         Base = getShadowPtrForVAArgument(A, IRB, OverflowOffset);
         OverflowOffset += DataLayout::RoundUpAlignment(ArgSize, 8);
       }
-      IRB.CreateStore(MSV.getShadow(A), Base);
+      IRB.CreateAlignedStore(MSV.getShadow(A), Base, kShadowTLSAlignment);
     }
     Constant *OverflowSize =
       ConstantInt::get(IRB.getInt64Ty(), OverflowOffset - AMD64FpEndOffset);
@@ -1348,7 +2072,7 @@ struct VarArgAMD64Helper : public VarArgHelper {
     // Unpoison the whole __va_list_tag.
     // FIXME: magic ABI constants.
     IRB.CreateMemSet(ShadowPtr, Constant::getNullValue(IRB.getInt8Ty()),
-                     /* size */24, /* alignment */16, false);
+                     /* size */24, /* alignment */8, false);
   }
 
   void visitVACopyInst(VACopyInst &I) {
@@ -1359,7 +2083,7 @@ struct VarArgAMD64Helper : public VarArgHelper {
     // Unpoison the whole __va_list_tag.
     // FIXME: magic ABI constants.
     IRB.CreateMemSet(ShadowPtr, Constant::getNullValue(IRB.getInt8Ty()),
-                     /* size */ 24, /* alignment */ 16, false);
+                     /* size */24, /* alignment */8, false);
   }
 
   void finalizeInstrumentation() {
@@ -1403,16 +2127,35 @@ struct VarArgAMD64Helper : public VarArgHelper {
       Value *OverflowArgAreaPtr = IRB.CreateLoad(OverflowArgAreaPtrPtr);
       Value *OverflowArgAreaShadowPtr =
         MSV.getShadowPtr(OverflowArgAreaPtr, IRB.getInt8Ty(), IRB);
-      Value *SrcPtr =
-        getShadowPtrForVAArgument(VAArgTLSCopy, IRB, AMD64FpEndOffset);
+      Value *SrcPtr = IRB.CreateConstGEP1_32(VAArgTLSCopy, AMD64FpEndOffset);
       IRB.CreateMemCpy(OverflowArgAreaShadowPtr, SrcPtr, VAArgOverflowSize, 16);
     }
   }
 };
 
-VarArgHelper* CreateVarArgHelper(Function &Func, MemorySanitizer &Msan,
+/// \brief A no-op implementation of VarArgHelper.
+struct VarArgNoOpHelper : public VarArgHelper {
+  VarArgNoOpHelper(Function &F, MemorySanitizer &MS,
+                   MemorySanitizerVisitor &MSV) {}
+
+  void visitCallSite(CallSite &CS, IRBuilder<> &IRB) {}
+
+  void visitVAStartInst(VAStartInst &I) {}
+
+  void visitVACopyInst(VACopyInst &I) {}
+
+  void finalizeInstrumentation() {}
+};
+
+VarArgHelper *CreateVarArgHelper(Function &Func, MemorySanitizer &Msan,
                                  MemorySanitizerVisitor &Visitor) {
-  return new VarArgAMD64Helper(Func, Msan, Visitor);
+  // VarArg handling is only implemented on AMD64. False positives are possible
+  // on other platforms.
+  llvm::Triple TargetTriple(Func.getParent()->getTargetTriple());
+  if (TargetTriple.getArch() == llvm::Triple::x86_64)
+    return new VarArgAMD64Helper(Func, Msan, Visitor);
+  else
+    return new VarArgNoOpHelper(Func, Msan, Visitor);
 }
 
 }  // namespace
@@ -1422,10 +2165,11 @@ bool MemorySanitizer::runOnFunction(Function &F) {
 
   // Clear out readonly/readnone attributes.
   AttrBuilder B;
-  B.addAttribute(Attributes::ReadOnly)
-    .addAttribute(Attributes::ReadNone);
-  F.removeAttribute(AttrListPtr::FunctionIndex,
-                    Attributes::get(F.getContext(), B));
+  B.addAttribute(Attribute::ReadOnly)
+    .addAttribute(Attribute::ReadNone);
+  F.removeAttributes(AttributeSet::FunctionIndex,
+                     AttributeSet::get(F.getContext(),
+                                       AttributeSet::FunctionIndex, B));
 
   return Visitor.runOnFunction();
 }