f2203a72b62faed28fb5ea9857b8b9b7a80c3005
[oota-llvm.git] / examples / ExceptionDemo / ExceptionDemo.cpp
1 //===-- ExceptionDemo.cpp - An example using llvm Exceptions --------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Demo program which implements an example LLVM exception implementation, and
11 // shows several test cases including the handling of foreign exceptions.
12 // It is run with type info types arguments to throw. A test will
13 // be run for each given type info type. While type info types with the value 
14 // of -1 will trigger a foreign C++ exception to be thrown; type info types
15 // <= 6 and >= 1 will cause the associated generated exceptions to be thrown 
16 // and caught by generated test functions; and type info types > 6
17 // will result in exceptions which pass through to the test harness. All other
18 // type info types are not supported and could cause a crash. In all cases,
19 // the "finally" blocks of every generated test functions will executed 
20 // regardless of whether or not that test function ignores or catches the
21 // thrown exception.
22 //
23 // examples:
24 //
25 // ExceptionDemo
26 //
27 //     causes a usage to be printed to stderr
28 // 
29 // ExceptionDemo 2 3 7 -1
30 //
31 //     results in the following cases:
32 //         - Value 2 causes an exception with a type info type of 2 to be 
33 //           thrown and caught by an inner generated test function.
34 //         - Value 3 causes an exception with a type info type of 3 to be 
35 //           thrown and caught by an outer generated test function.
36 //         - Value 7 causes an exception with a type info type of 7 to be 
37 //           thrown and NOT be caught by any generated function.
38 //         - Value -1 causes a foreign C++ exception to be thrown and not be
39 //           caught by any generated function
40 //
41 //     Cases -1 and 7 are caught by a C++ test harness where the validity of
42 //         of a C++ catch(...) clause catching a generated exception with a 
43 //         type info type of 7 is questionable.
44 //
45 // This code uses code from the llvm compiler-rt project and the llvm 
46 // Kaleidoscope project.
47 //
48 //===----------------------------------------------------------------------===//
49
50 #include "llvm/LLVMContext.h"
51 #include "llvm/DerivedTypes.h"
52 #include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
53 #include "llvm/ExecutionEngine/JIT.h"
54 #include "llvm/Module.h"
55 #include "llvm/PassManager.h"
56 #include "llvm/Intrinsics.h"
57 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
58 #include "llvm/Target/TargetData.h"
59 #include "llvm/Target/TargetSelect.h"
60 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
61 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
62 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
63 #include "llvm/Support/Dwarf.h"
64
65 #include <sstream>
66 #include <stdexcept>
67
68
69 #ifndef USE_GLOBAL_STR_CONSTS
70 #define USE_GLOBAL_STR_CONSTS true
71 #endif
72
73 // System C++ ABI unwind types from: 
74 //     http://refspecs.freestandards.org/abi-eh-1.21.html
75
76 extern "C" {
77   
78   typedef enum {
79     _URC_NO_REASON = 0,
80     _URC_FOREIGN_EXCEPTION_CAUGHT = 1,
81     _URC_FATAL_PHASE2_ERROR = 2,
82     _URC_FATAL_PHASE1_ERROR = 3,
83     _URC_NORMAL_STOP = 4,
84     _URC_END_OF_STACK = 5,
85     _URC_HANDLER_FOUND = 6,
86     _URC_INSTALL_CONTEXT = 7,
87     _URC_CONTINUE_UNWIND = 8
88   } _Unwind_Reason_Code;
89   
90   typedef enum {
91     _UA_SEARCH_PHASE = 1,
92     _UA_CLEANUP_PHASE = 2,
93     _UA_HANDLER_FRAME = 4,
94     _UA_FORCE_UNWIND = 8,
95     _UA_END_OF_STACK = 16
96   } _Unwind_Action;
97   
98   struct _Unwind_Exception;
99   
100   typedef void (*_Unwind_Exception_Cleanup_Fn) (_Unwind_Reason_Code,
101                                                 struct _Unwind_Exception *);
102   
103   struct _Unwind_Exception {
104     uint64_t exception_class;
105     _Unwind_Exception_Cleanup_Fn exception_cleanup;
106     
107     uintptr_t private_1;    
108     uintptr_t private_2;    
109     
110     // @@@ The IA-64 ABI says that this structure must be double-word aligned.
111     //  Taking that literally does not make much sense generically.  Instead 
112     //  we provide the maximum alignment required by any type for the machine.
113   } __attribute__((__aligned__));
114   
115   struct _Unwind_Context;
116   typedef struct _Unwind_Context* _Unwind_Context_t;
117   
118   extern const uint8_t* _Unwind_GetLanguageSpecificData (_Unwind_Context_t c);
119   extern uintptr_t _Unwind_GetGR (_Unwind_Context_t c, int i);
120   extern void _Unwind_SetGR (_Unwind_Context_t c, int i, uintptr_t n);
121   extern void _Unwind_SetIP (_Unwind_Context_t, uintptr_t new_value);
122   extern uintptr_t _Unwind_GetIP (_Unwind_Context_t context);
123   extern uintptr_t _Unwind_GetRegionStart (_Unwind_Context_t context);
124   
125 } // extern "C"
126
127 //
128 // Example types
129 //
130
131 /// This is our simplistic type info
132 struct OurExceptionType_t {
133   /// type info type
134   int type;
135 };
136
137
138 /// This is our Exception class which relies on a negative offset to calculate
139 /// pointers to its instances from pointers to its unwindException member.
140 /// 
141 /// Note: The above unwind.h defines struct _Unwind_Exception to be aligned
142 ///       on a double word boundary. This is necessary to match the standard:
143 ///       http://refspecs.freestandards.org/abi-eh-1.21.html
144 struct OurBaseException_t {
145   struct OurExceptionType_t type;
146   
147   // Note: This is properly aligned in unwind.h
148   struct _Unwind_Exception unwindException;
149 };
150
151
152 // Note: Not needed since we are C++
153 typedef struct OurBaseException_t OurException;
154 typedef struct _Unwind_Exception OurUnwindException;
155
156 //
157 // Various globals used to support typeinfo and generatted exceptions in 
158 // general
159 //
160
161 static std::map<std::string, llvm::Value*> namedValues;
162
163 int64_t ourBaseFromUnwindOffset;
164
165 const unsigned char ourBaseExcpClassChars[] = 
166 {'o', 'b', 'j', '\0', 'b', 'a', 's', '\0'};
167
168
169 static uint64_t ourBaseExceptionClass = 0;
170
171 static std::vector<std::string> ourTypeInfoNames;
172 static std::map<int, std::string> ourTypeInfoNamesIndex;
173
174 static llvm::StructType* ourTypeInfoType;
175 static llvm::StructType* ourExceptionType;
176 static llvm::StructType* ourUnwindExceptionType;
177
178 static llvm::ConstantInt* ourExceptionNotThrownState;
179 static llvm::ConstantInt* ourExceptionThrownState;
180 static llvm::ConstantInt* ourExceptionCaughtState;
181
182 typedef std::vector<std::string> ArgNames;
183 typedef std::vector<const llvm::Type*> ArgTypes;
184
185 //
186 // Code Generation Utilities
187 //
188
189 /// Utility used to create a function, both declarations and definitions
190 /// @param module for module instance
191 /// @param retType function return type
192 /// @param theArgTypes function's ordered argument types
193 /// @param theArgNames function's ordered arguments needed if use of this
194 ///        function corresponds to a function definition. Use empty 
195 ///        aggregate for function declarations.
196 /// @param functName function name
197 /// @param linkage function linkage
198 /// @param declarationOnly for function declarations
199 /// @param isVarArg function uses vararg arguments
200 /// @returns function instance
201 llvm::Function *createFunction(llvm::Module& module,
202                                const llvm::Type* retType,
203                                const ArgTypes& theArgTypes,
204                                const ArgNames& theArgNames,
205                                const std::string& functName,
206                                llvm::GlobalValue::LinkageTypes linkage,
207                                bool declarationOnly,
208                                bool isVarArg) {
209   llvm::FunctionType *functType =
210     llvm::FunctionType::get(retType, theArgTypes, isVarArg);
211   llvm::Function *ret =
212     llvm::Function::Create(functType, linkage, functName, &module);
213   if (!ret || declarationOnly)
214     return(ret);
215   
216   namedValues.clear();
217   unsigned i = 0; 
218   for (llvm::Function::arg_iterator argIndex = ret->arg_begin();
219        i != theArgNames.size();
220        ++argIndex, ++i) {
221     
222     argIndex->setName(theArgNames[i]);
223     namedValues[theArgNames[i]] = argIndex;
224   }
225   
226   return(ret);
227 }
228
229
230 /// Create an alloca instruction in the entry block of
231 /// the parent function.  This is used for mutable variables etc.
232 /// @param function parent instance
233 /// @param varName stack variable name
234 /// @param type stack variable type
235 /// @param initWith optional constant initialization value
236 /// @returns AllocaInst instance
237 static llvm::AllocaInst *createEntryBlockAlloca(llvm::Function& function,
238                                                 const std::string &varName,
239                                                 const llvm::Type* type,
240                                                 llvm::Constant* initWith = 0) {
241   llvm::BasicBlock& block = function.getEntryBlock(); 
242   llvm::IRBuilder<> tmp(&block, block.begin());
243   llvm::AllocaInst* ret = tmp.CreateAlloca(type, 0, varName.c_str());
244   
245   if (initWith) 
246     tmp.CreateStore(initWith, ret);
247   
248   return(ret);
249 }
250
251
252 //
253 // Code Generation Utilities End
254 //
255
256 //
257 // Runtime C Library functions 
258 //
259
260 // Note: using an extern "C" block so that static functions can be used
261 extern "C" {
262
263 // Note: Better ways to decide on bit width
264 //
265 /// Prints a 32 bit number, according to the format, to stderr.
266 /// @param intToPrint integer to print 
267 /// @param format printf like format to use when printing
268 void print32Int(int intToPrint, const char* format) {
269   if (format) {
270     // Note: No NULL check
271     fprintf(stderr, format, intToPrint);
272   }
273   else {
274     // Note: No NULL check
275     fprintf(stderr, "::print32Int(...):NULL arg.\n");
276   }
277 }
278
279
280 // Note: Better ways to decide on bit width
281 //
282 /// Prints a 64 bit number, according to the format, to stderr.
283 /// @param intToPrint integer to print 
284 /// @param format printf like format to use when printing
285 void print64Int(long int intToPrint, const char* format) {
286   if (format) {
287     // Note: No NULL check
288     fprintf(stderr, format, intToPrint);
289   }
290   else {
291     // Note: No NULL check
292     fprintf(stderr, "::print64Int(...):NULL arg.\n");
293   }
294 }
295
296
297 /// Prints a C string to stderr
298 /// @param toPrint string to print
299 void printStr(char* toPrint) {
300   if (toPrint) {
301     fprintf(stderr, "%s", toPrint);
302   }
303   else {
304     fprintf(stderr, "::printStr(...):NULL arg.\n");
305   }
306 }
307
308
309 /// Deletes the true previosly allocated exception whose address
310 /// is calculated from the supplied OurBaseException_t::unwindException
311 /// member address. Handles (ignores), NULL pointers.
312 /// @param expToDelete exception to delete
313 void deleteOurException(OurUnwindException* expToDelete) {
314 #ifdef DEBUG
315   fprintf(stderr,
316           "deleteOurException(...).\n");
317 #endif
318   
319   if (expToDelete &&
320       (expToDelete->exception_class == ourBaseExceptionClass)) {
321     
322     free(((char*) expToDelete) + ourBaseFromUnwindOffset);
323   }
324 }
325
326
327 /// This function is the struct _Unwind_Exception API mandated delete function 
328 /// used by foreign exception handlers when deleting our exception 
329 /// (OurException), instances.
330 /// @param reason @link http://refspecs.freestandards.org/abi-eh-1.21.html 
331 /// @unlink
332 /// @param expToDelete exception instance to delete
333 void deleteFromUnwindOurException(_Unwind_Reason_Code reason,
334                                   OurUnwindException* expToDelete) {
335 #ifdef DEBUG
336   fprintf(stderr,
337           "deleteFromUnwindOurException(...).\n");
338 #endif
339   
340   deleteOurException(expToDelete);
341 }
342
343
344 /// Creates (allocates on the heap), an exception (OurException instance),
345 /// of the supplied type info type.
346 /// @param type type info type
347 OurUnwindException* createOurException(int type) {
348   size_t size = sizeof(OurException);
349   OurException* ret = (OurException*) memset(malloc(size), 0, size);
350   (ret->type).type = type;
351   (ret->unwindException).exception_class = ourBaseExceptionClass;
352   (ret->unwindException).exception_cleanup = deleteFromUnwindOurException;
353   
354   return(&(ret->unwindException));
355 }
356
357
358 /// Read a uleb128 encoded value and advance pointer 
359 /// See Variable Length Data in: 
360 /// @link http://dwarfstd.org/Dwarf3.pdf @unlink
361 /// @param data reference variable holding memory pointer to decode from
362 /// @returns decoded value
363 static uintptr_t readULEB128(const uint8_t** data) {
364   uintptr_t result = 0;
365   uintptr_t shift = 0;
366   unsigned char byte;
367   const uint8_t* p = *data;
368   
369   do {
370     byte = *p++;
371     result |= (byte & 0x7f) << shift;
372     shift += 7;
373   } 
374   while (byte & 0x80);
375   
376   *data = p;
377   
378   return result;
379 }
380
381
382 /// Read a sleb128 encoded value and advance pointer 
383 /// See Variable Length Data in: 
384 /// @link http://dwarfstd.org/Dwarf3.pdf @unlink
385 /// @param data reference variable holding memory pointer to decode from
386 /// @returns decoded value
387 static uintptr_t readSLEB128(const uint8_t** data) {
388   uintptr_t result = 0;
389   uintptr_t shift = 0;
390   unsigned char byte;
391   const uint8_t* p = *data;
392   
393   do {
394     byte = *p++;
395     result |= (byte & 0x7f) << shift;
396     shift += 7;
397   } 
398   while (byte & 0x80);
399   
400   *data = p;
401   
402   if ((byte & 0x40) && (shift < (sizeof(result) << 3))) {
403     result |= (~0 << shift);
404   }
405   
406   return result;
407 }
408
409
410 /// Read a pointer encoded value and advance pointer 
411 /// See Variable Length Data in: 
412 /// @link http://dwarfstd.org/Dwarf3.pdf @unlink
413 /// @param data reference variable holding memory pointer to decode from
414 /// @param encoding dwarf encoding type
415 /// @returns decoded value
416 static uintptr_t readEncodedPointer(const uint8_t** data, uint8_t encoding) {
417   uintptr_t result = 0;
418   const uint8_t* p = *data;
419   
420   if (encoding == llvm::dwarf::DW_EH_PE_omit) 
421     return(result);
422   
423   // first get value 
424   switch (encoding & 0x0F) {
425     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_absptr:
426       result = *((uintptr_t*)p);
427       p += sizeof(uintptr_t);
428       break;
429     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_uleb128:
430       result = readULEB128(&p);
431       break;
432       // Note: This case has not been tested
433     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_sleb128:
434       result = readSLEB128(&p);
435       break;
436     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_udata2:
437       result = *((uint16_t*)p);
438       p += sizeof(uint16_t);
439       break;
440     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_udata4:
441       result = *((uint32_t*)p);
442       p += sizeof(uint32_t);
443       break;
444     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_udata8:
445       result = *((uint64_t*)p);
446       p += sizeof(uint64_t);
447       break;
448     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_sdata2:
449       result = *((int16_t*)p);
450       p += sizeof(int16_t);
451       break;
452     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_sdata4:
453       result = *((int32_t*)p);
454       p += sizeof(int32_t);
455       break;
456     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_sdata8:
457       result = *((int64_t*)p);
458       p += sizeof(int64_t);
459       break;
460     default:
461       // not supported 
462       abort();
463       break;
464   }
465   
466   // then add relative offset 
467   switch (encoding & 0x70) {
468     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_absptr:
469       // do nothing 
470       break;
471     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_pcrel:
472       result += (uintptr_t)(*data);
473       break;
474     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_textrel:
475     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_datarel:
476     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_funcrel:
477     case llvm::dwarf::DW_EH_PE_aligned:
478     default:
479       // not supported 
480       abort();
481       break;
482   }
483   
484   // then apply indirection 
485   if (encoding & llvm::dwarf::DW_EH_PE_indirect) {
486     result = *((uintptr_t*)result);
487   }
488   
489   *data = p;
490   
491   return result;
492 }
493
494
495 /// Deals with Dwarf actions matching our type infos 
496 /// (OurExceptionType_t instances). Returns whether or not a dwarf emitted 
497 /// action matches the supplied exception type. If such a match succeeds, 
498 /// the resultAction argument will be set with > 0 index value. Only 
499 /// corresponding llvm.eh.selector type info arguments, cleanup arguments 
500 /// are supported. Filters are not supported.
501 /// See Variable Length Data in: 
502 /// @link http://dwarfstd.org/Dwarf3.pdf @unlink
503 /// Also see @link http://refspecs.freestandards.org/abi-eh-1.21.html @unlink
504 /// @param resultAction reference variable which will be set with result
505 /// @param classInfo our array of type info pointers (to globals)
506 /// @param actionEntry index into above type info array or 0 (clean up). 
507 ///        We do not support filters.
508 /// @param exceptionClass exception class (_Unwind_Exception::exception_class)
509 ///        of thrown exception.
510 /// @param exceptionObject thrown _Unwind_Exception instance.
511 /// @returns whether or not a type info was found. False is returned if only
512 ///          a cleanup was found
513 static bool handleActionValue(int64_t *resultAction,
514                               struct OurExceptionType_t **classInfo, 
515                               uintptr_t actionEntry, 
516                               uint64_t exceptionClass, 
517                               struct _Unwind_Exception *exceptionObject) {
518   bool ret = false;
519   
520   if (!resultAction || 
521       !exceptionObject || 
522       (exceptionClass != ourBaseExceptionClass))
523     return(ret);
524   
525   struct OurBaseException_t* excp = (struct OurBaseException_t*)
526   (((char*) exceptionObject) + ourBaseFromUnwindOffset);
527   struct OurExceptionType_t *excpType = &(excp->type);
528   int type = excpType->type;
529   
530 #ifdef DEBUG
531   fprintf(stderr,
532           "handleActionValue(...): exceptionObject = <%p>, "
533           "excp = <%p>.\n",
534           exceptionObject,
535           excp);
536 #endif
537   
538   const uint8_t *actionPos = (uint8_t*) actionEntry,
539   *tempActionPos;
540   int64_t typeOffset = 0,
541   actionOffset;
542   
543   for (int i = 0; true; ++i) {
544     // Each emitted dwarf action corresponds to a 2 tuple of
545     // type info address offset, and action offset to the next
546     // emitted action.
547     typeOffset = readSLEB128(&actionPos);
548     tempActionPos = actionPos;
549     actionOffset = readSLEB128(&tempActionPos);
550     
551 #ifdef DEBUG
552     fprintf(stderr,
553             "handleActionValue(...):typeOffset: <%lld>, "
554             "actionOffset: <%lld>.\n",
555             typeOffset,
556             actionOffset);
557 #endif
558     assert((typeOffset >= 0) && 
559            "handleActionValue(...):filters are not supported.");
560     
561     // Note: A typeOffset == 0 implies that a cleanup llvm.eh.selector
562     //       argument has been matched.
563     if ((typeOffset > 0) &&
564         (type == (classInfo[-typeOffset])->type)) {
565 #ifdef DEBUG
566       fprintf(stderr,
567               "handleActionValue(...):actionValue <%d> found.\n",
568               i);
569 #endif
570       *resultAction = i + 1;
571       ret = true;
572       break;
573     }
574     
575 #ifdef DEBUG
576     fprintf(stderr,
577             "handleActionValue(...):actionValue not found.\n");
578 #endif
579     if (!actionOffset)
580       break;
581     
582     actionPos += actionOffset;
583   }
584   
585   return(ret);
586 }
587
588
589 /// Deals with the Language specific data portion of the emitted dwarf code.
590 /// See @link http://refspecs.freestandards.org/abi-eh-1.21.html @unlink
591 /// @param version unsupported (ignored), unwind version
592 /// @param lsda language specific data area
593 /// @param _Unwind_Action actions minimally supported unwind stage 
594 ///        (forced specifically not supported)
595 /// @param exceptionClass exception class (_Unwind_Exception::exception_class)
596 ///        of thrown exception.
597 /// @param exceptionObject thrown _Unwind_Exception instance.
598 /// @param context unwind system context
599 /// @returns minimally supported unwinding control indicator 
600 static _Unwind_Reason_Code handleLsda(int version, 
601                                       const uint8_t* lsda,
602                                       _Unwind_Action actions,
603                                       uint64_t exceptionClass, 
604                                     struct _Unwind_Exception* exceptionObject,
605                                       _Unwind_Context_t context) {
606   _Unwind_Reason_Code ret = _URC_CONTINUE_UNWIND;
607   
608   if (!lsda)
609     return(ret);
610   
611 #ifdef DEBUG
612   fprintf(stderr, 
613           "handleLsda(...):lsda is non-zero.\n");
614 #endif
615   
616   // Get the current instruction pointer and offset it before next
617   // instruction in the current frame which threw the exception.
618   uintptr_t pc = _Unwind_GetIP(context)-1;
619   
620   // Get beginning current frame's code (as defined by the 
621   // emitted dwarf code)
622   uintptr_t funcStart = _Unwind_GetRegionStart(context);
623   uintptr_t pcOffset = pc - funcStart;
624   struct OurExceptionType_t** classInfo = NULL;
625   
626   // Note: See JITDwarfEmitter::EmitExceptionTable(...) for corresponding
627   //       dwarf emission
628   
629   // Parse LSDA header.
630   uint8_t lpStartEncoding = *lsda++;
631   
632   if (lpStartEncoding != llvm::dwarf::DW_EH_PE_omit) {
633     readEncodedPointer(&lsda, lpStartEncoding); 
634   }
635   
636   uint8_t ttypeEncoding = *lsda++;
637   uintptr_t classInfoOffset;
638   
639   if (ttypeEncoding != llvm::dwarf::DW_EH_PE_omit) {
640     // Calculate type info locations in emitted dwarf code which
641     // were flagged by type info arguments to llvm.eh.selector
642     // intrinsic
643     classInfoOffset = readULEB128(&lsda);
644     classInfo = (struct OurExceptionType_t**) (lsda + classInfoOffset);
645   }
646   
647   // Walk call-site table looking for range that 
648   // includes current PC. 
649   
650   uint8_t         callSiteEncoding = *lsda++;
651   uint32_t        callSiteTableLength = readULEB128(&lsda);
652   const uint8_t*  callSiteTableStart = lsda;
653   const uint8_t*  callSiteTableEnd = callSiteTableStart + 
654   callSiteTableLength;
655   const uint8_t*  actionTableStart = callSiteTableEnd;
656   const uint8_t*  callSitePtr = callSiteTableStart;
657   
658   bool foreignException = false;
659   
660   while (callSitePtr < callSiteTableEnd) {
661     uintptr_t start = readEncodedPointer(&callSitePtr, 
662                                          callSiteEncoding);
663     uintptr_t length = readEncodedPointer(&callSitePtr, 
664                                           callSiteEncoding);
665     uintptr_t landingPad = readEncodedPointer(&callSitePtr, 
666                                               callSiteEncoding);
667     
668     // Note: Action value
669     uintptr_t actionEntry = readULEB128(&callSitePtr);
670     
671     if (exceptionClass != ourBaseExceptionClass) {
672       // We have been notified of a foreign exception being thrown,
673       // and we therefore need to execute cleanup landing pads
674       actionEntry = 0;
675       foreignException = true;
676     }
677     
678     if (landingPad == 0) {
679 #ifdef DEBUG
680       fprintf(stderr,
681               "handleLsda(...): No landing pad found.\n");
682 #endif
683       
684       continue; // no landing pad for this entry
685     }
686     
687     if (actionEntry) {
688       actionEntry += ((uintptr_t) actionTableStart) - 1;
689     }
690     else {
691 #ifdef DEBUG
692       fprintf(stderr,
693               "handleLsda(...):No action table found.\n");
694 #endif
695     }
696     
697     bool exceptionMatched = false;
698     
699     if ((start <= pcOffset) && (pcOffset < (start + length))) {
700 #ifdef DEBUG
701       fprintf(stderr,
702               "handleLsda(...): Landing pad found.\n");
703 #endif
704       int64_t actionValue = 0;
705       
706       if (actionEntry) {
707         exceptionMatched = handleActionValue
708         (
709          &actionValue,
710          classInfo, 
711          actionEntry, 
712          exceptionClass, 
713          exceptionObject
714          );
715       }
716       
717       if (!(actions & _UA_SEARCH_PHASE)) {
718 #ifdef DEBUG
719         fprintf(stderr,
720                 "handleLsda(...): installed landing pad "
721                 "context.\n");
722 #endif
723         
724         // Found landing pad for the PC.
725         // Set Instruction Pointer to so we re-enter function 
726         // at landing pad. The landing pad is created by the 
727         // compiler to take two parameters in registers.
728         _Unwind_SetGR(context, 
729                       __builtin_eh_return_data_regno(0), 
730                       (uintptr_t)exceptionObject);
731         
732         // Note: this virtual register directly corresponds
733         //       to the return of the llvm.eh.selector intrinsic
734         if (!actionEntry || !exceptionMatched) {
735           // We indicate cleanup only
736           _Unwind_SetGR(context, 
737                         __builtin_eh_return_data_regno(1), 
738                         0);
739         }
740         else {
741           // Matched type info index of llvm.eh.selector intrinsic
742           // passed here.
743           _Unwind_SetGR(context, 
744                         __builtin_eh_return_data_regno(1), 
745                         actionValue);
746         }
747         
748         // To execute landing pad set here
749         _Unwind_SetIP(context, funcStart + landingPad);
750         ret = _URC_INSTALL_CONTEXT;
751       }
752       else if (exceptionMatched) {
753 #ifdef DEBUG
754         fprintf(stderr,
755                 "handleLsda(...): setting handler found.\n");
756 #endif
757         ret = _URC_HANDLER_FOUND;
758       }
759       else {
760         // Note: Only non-clean up handlers are marked as
761         //       found. Otherwise the clean up handlers will be 
762         //       re-found and executed during the clean up 
763         //       phase.
764 #ifdef DEBUG
765         fprintf(stderr,
766                 "handleLsda(...): cleanup handler found.\n");
767 #endif
768       }
769       
770       break;
771     }
772   }
773   
774   return(ret);
775 }
776
777
778 /// This is the personality function which is embedded (dwarf emitted), in the
779 /// dwarf unwind info block. Again see: JITDwarfEmitter.cpp.
780 /// See @link http://refspecs.freestandards.org/abi-eh-1.21.html @unlink
781 /// @param version unsupported (ignored), unwind version
782 /// @param _Unwind_Action actions minimally supported unwind stage 
783 ///        (forced specifically not supported)
784 /// @param exceptionClass exception class (_Unwind_Exception::exception_class)
785 ///        of thrown exception.
786 /// @param exceptionObject thrown _Unwind_Exception instance.
787 /// @param context unwind system context
788 /// @returns minimally supported unwinding control indicator 
789 _Unwind_Reason_Code ourPersonality(int version, 
790                                    _Unwind_Action actions,
791                                    uint64_t exceptionClass, 
792                                    struct _Unwind_Exception* exceptionObject,
793                                    _Unwind_Context_t context) {
794 #ifdef DEBUG
795   fprintf(stderr, 
796           "We are in ourPersonality(...):actions is <%d>.\n",
797           actions);
798   
799   if (actions & _UA_SEARCH_PHASE) {
800     fprintf(stderr, "ourPersonality(...):In search phase.\n");
801   }
802   else {
803     fprintf(stderr, "ourPersonality(...):In non-search phase.\n");
804   }
805 #endif
806   
807   const uint8_t* lsda = _Unwind_GetLanguageSpecificData(context);
808   
809 #ifdef DEBUG
810   fprintf(stderr, 
811           "ourPersonality(...):lsda = <%p>.\n",
812           lsda);
813 #endif
814   
815   // The real work of the personality function is captured here
816   return(handleLsda(version,
817                     lsda,
818                     actions,
819                     exceptionClass,
820                     exceptionObject,
821                     context));
822 }
823
824
825 /// Generates our _Unwind_Exception class from a given character array.
826 /// thereby handling arbitrary lengths (not in standard), and handling
827 /// embedded \0s.
828 /// See @link http://refspecs.freestandards.org/abi-eh-1.21.html @unlink
829 /// @param classChars char array to encode. NULL values not checkedf
830 /// @param classCharsSize number of chars in classChars. Value is not checked.
831 /// @returns class value
832 uint64_t genClass(const unsigned char classChars[], size_t classCharsSize)
833 {
834   uint64_t ret = classChars[0];
835   
836   for (unsigned i = 1; i < classCharsSize; ++i) {
837     ret <<= 8;
838     ret += classChars[i];
839   }
840   
841   return(ret);
842 }
843
844 } // extern "C"
845
846 //
847 // Runtime C Library functions End
848 //
849
850 //
851 // Code generation functions
852 //
853
854 /// Generates code to print given constant string
855 /// @param context llvm context
856 /// @param module code for module instance
857 /// @param builder builder instance
858 /// @param toPrint string to print
859 /// @param useGlobal A value of true (default) indicates a GlobalValue is 
860 ///        generated, and is used to hold the constant string. A value of 
861 ///        false indicates that the constant string will be stored on the 
862 ///        stack.
863 void generateStringPrint(llvm::LLVMContext& context, 
864                          llvm::Module& module,
865                          llvm::IRBuilder<>& builder, 
866                          std::string toPrint,
867                          bool useGlobal = true) {
868   llvm::Function *printFunct = module.getFunction("printStr");
869   
870   llvm::Value *stringVar;
871   llvm::Constant* stringConstant = 
872   llvm::ConstantArray::get(context, toPrint);
873   
874   if (useGlobal) {
875     // Note: Does not work without allocation
876     stringVar = 
877     new llvm::GlobalVariable(module, 
878                              stringConstant->getType(),
879                              true, 
880                              llvm::GlobalValue::LinkerPrivateLinkage, 
881                              stringConstant, 
882                              "");
883   }
884   else {
885     stringVar = builder.CreateAlloca(stringConstant->getType());
886     builder.CreateStore(stringConstant, stringVar);
887   }
888   
889   llvm::Value* cast = 
890   builder.CreatePointerCast(stringVar, 
891                             builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
892   builder.CreateCall(printFunct, cast);
893 }
894
895
896 /// Generates code to print given runtime integer according to constant
897 /// string format, and a given print function.
898 /// @param context llvm context
899 /// @param module code for module instance
900 /// @param builder builder instance
901 /// @param printFunct function used to "print" integer
902 /// @param toPrint string to print
903 /// @param format printf like formating string for print
904 /// @param useGlobal A value of true (default) indicates a GlobalValue is 
905 ///        generated, and is used to hold the constant string. A value of 
906 ///        false indicates that the constant string will be stored on the 
907 ///        stack.
908 void generateIntegerPrint(llvm::LLVMContext& context, 
909                           llvm::Module& module,
910                           llvm::IRBuilder<>& builder, 
911                           llvm::Function& printFunct,
912                           llvm::Value& toPrint,
913                           std::string format, 
914                           bool useGlobal = true) {
915   llvm::Constant *stringConstant = llvm::ConstantArray::get(context, format);
916   llvm::Value *stringVar;
917   
918   if (useGlobal) {
919     // Note: Does not seem to work without allocation
920     stringVar = 
921     new llvm::GlobalVariable(module, 
922                              stringConstant->getType(),
923                              true, 
924                              llvm::GlobalValue::LinkerPrivateLinkage, 
925                              stringConstant, 
926                              "");
927   }
928   else {
929     stringVar = builder.CreateAlloca(stringConstant->getType());
930     builder.CreateStore(stringConstant, stringVar);
931   }
932   
933   llvm::Value* cast = 
934   builder.CreateBitCast(stringVar, 
935                         builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
936   builder.CreateCall2(&printFunct, &toPrint, cast);
937 }
938
939
940 /// Generates code to handle finally block type semantics: always runs 
941 /// regardless of whether a thrown exception is passing through or the 
942 /// parent function is simply exiting. In addition to printing some state 
943 /// to stderr, this code will resume the exception handling--runs the 
944 /// unwind resume block, if the exception has not been previously caught 
945 /// by a catch clause, and will otherwise execute the end block (terminator 
946 /// block). In addition this function creates the corresponding function's 
947 /// stack storage for the exception pointer and catch flag status.
948 /// @param context llvm context
949 /// @param module code for module instance
950 /// @param builder builder instance
951 /// @param toAddTo parent function to add block to
952 /// @param blockName block name of new "finally" block.
953 /// @param functionId output id used for printing
954 /// @param terminatorBlock terminator "end" block
955 /// @param unwindResumeBlock unwind resume block
956 /// @param exceptionCaughtFlag reference exception caught/thrown status storage
957 /// @param exceptionStorage reference to exception pointer storage
958 /// @returns newly created block
959 static llvm::BasicBlock* createFinallyBlock(llvm::LLVMContext& context, 
960                                             llvm::Module& module, 
961                                             llvm::IRBuilder<>& builder, 
962                                             llvm::Function& toAddTo,
963                                             std::string& blockName,
964                                             std::string& functionId,
965                                             llvm::BasicBlock& terminatorBlock,
966                                             llvm::BasicBlock& unwindResumeBlock,
967                                             llvm::Value** exceptionCaughtFlag,
968                                             llvm::Value** exceptionStorage) {
969   assert(exceptionCaughtFlag && 
970          "ExceptionDemo::createFinallyBlock(...):exceptionCaughtFlag "
971          "is NULL");
972   assert(exceptionStorage && 
973          "ExceptionDemo::createFinallyBlock(...):exceptionStorage "
974          "is NULL");
975   
976   *exceptionCaughtFlag = 
977   createEntryBlockAlloca(toAddTo,
978                          "exceptionCaught",
979                          ourExceptionNotThrownState->getType(),
980                          ourExceptionNotThrownState);
981   
982   const llvm::PointerType* exceptionStorageType = 
983   builder.getInt8Ty()->getPointerTo();
984   *exceptionStorage = 
985   createEntryBlockAlloca(toAddTo,
986                          "exceptionStorage",
987                          exceptionStorageType,
988                          llvm::ConstantPointerNull::get(
989                                                         exceptionStorageType));
990   
991   llvm::BasicBlock *ret = llvm::BasicBlock::Create(context,
992                                                    blockName,
993                                                    &toAddTo);
994   
995   builder.SetInsertPoint(ret);
996   
997   std::ostringstream bufferToPrint;
998   bufferToPrint << "Gen: Executing finally block "
999     << blockName << " in " << functionId << "\n";
1000   generateStringPrint(context, 
1001                       module, 
1002                       builder, 
1003                       bufferToPrint.str(),
1004                       USE_GLOBAL_STR_CONSTS);
1005   
1006   llvm::SwitchInst* theSwitch = 
1007   builder.CreateSwitch(builder.CreateLoad(*exceptionCaughtFlag), 
1008                        &terminatorBlock,
1009                        2);
1010   theSwitch->addCase(ourExceptionCaughtState, &terminatorBlock);
1011   theSwitch->addCase(ourExceptionThrownState, &unwindResumeBlock);
1012   
1013   return(ret);
1014 }
1015
1016
1017 /// Generates catch block semantics which print a string to indicate type of
1018 /// catch executed, sets an exception caught flag, and executes passed in 
1019 /// end block (terminator block).
1020 /// @param context llvm context
1021 /// @param module code for module instance
1022 /// @param builder builder instance
1023 /// @param toAddTo parent function to add block to
1024 /// @param blockName block name of new "catch" block.
1025 /// @param functionId output id used for printing
1026 /// @param terminatorBlock terminator "end" block
1027 /// @param exceptionCaughtFlag exception caught/thrown status
1028 /// @returns newly created block
1029 static llvm::BasicBlock* createCatchBlock(llvm::LLVMContext& context, 
1030                                           llvm::Module& module, 
1031                                           llvm::IRBuilder<>& builder, 
1032                                           llvm::Function& toAddTo,
1033                                           std::string& blockName,
1034                                           std::string& functionId,
1035                                           llvm::BasicBlock& terminatorBlock,
1036                                           llvm::Value& exceptionCaughtFlag) {
1037   
1038   llvm::BasicBlock *ret = llvm::BasicBlock::Create(context,
1039                                                    blockName,
1040                                                    &toAddTo);
1041   
1042   builder.SetInsertPoint(ret);
1043   
1044   std::ostringstream bufferToPrint;
1045   bufferToPrint << "Gen: Executing catch block "
1046   << blockName
1047   << " in "
1048   << functionId
1049   << std::endl;
1050   generateStringPrint(context, 
1051                       module, 
1052                       builder, 
1053                       bufferToPrint.str(),
1054                       USE_GLOBAL_STR_CONSTS);
1055   builder.CreateStore(ourExceptionCaughtState, &exceptionCaughtFlag);
1056   builder.CreateBr(&terminatorBlock);
1057   
1058   return(ret);
1059 }
1060
1061
1062 /// Generates a function which invokes a function (toInvoke) and, whose 
1063 /// unwind block will "catch" the type info types correspondingly held in the 
1064 /// exceptionTypesToCatch argument. If the toInvoke function throws an 
1065 /// exception which does not match any type info types contained in 
1066 /// exceptionTypesToCatch, the generated code will call _Unwind_Resume 
1067 /// with the raised exception. On the other hand the generated code will 
1068 /// normally exit if the toInvoke function does not throw an exception.
1069 /// The generated "finally" block is always run regardless of the cause of 
1070 /// the generated function exit.
1071 /// The generated function is returned after being verified.
1072 /// @param module code for module instance
1073 /// @param builder builder instance
1074 /// @param fpm a function pass manager holding optional IR to IR 
1075 ///        transformations
1076 /// @param toInvoke inner function to invoke
1077 /// @param ourId id used to printing purposes
1078 /// @param numExceptionsToCatch length of exceptionTypesToCatch array
1079 /// @param exceptionTypesToCatch array of type info types to "catch"
1080 /// @returns generated function
1081 static
1082 llvm::Function* createCatchWrappedInvokeFunction(llvm::Module& module, 
1083                                                  llvm::IRBuilder<>& builder, 
1084                                                  llvm::FunctionPassManager& fpm,
1085                                                  llvm::Function& toInvoke,
1086                                                  std::string ourId,
1087                                                  unsigned numExceptionsToCatch,
1088                                                  unsigned exceptionTypesToCatch[]) {
1089   
1090   llvm::LLVMContext& context = module.getContext();
1091   llvm::Function *toPrint32Int = module.getFunction("print32Int");
1092   
1093   ArgTypes argTypes;
1094   argTypes.push_back(builder.getInt32Ty());
1095   
1096   ArgNames argNames;
1097   argNames.push_back("exceptTypeToThrow");
1098   
1099   llvm::Function* ret = createFunction(module, 
1100                                        builder.getVoidTy(),
1101                                        argTypes, 
1102                                        argNames, 
1103                                        ourId,
1104                                        llvm::Function::ExternalLinkage, 
1105                                        false, 
1106                                        false);
1107   
1108   // Block which calls invoke
1109   llvm::BasicBlock *entryBlock = llvm::BasicBlock::Create(context,
1110                                                           "entry", 
1111                                                           ret);
1112   // Normal block for invoke
1113   llvm::BasicBlock *normalBlock = llvm::BasicBlock::Create(context, 
1114                                                            "normal", 
1115                                                            ret);
1116   // Unwind block for invoke
1117   llvm::BasicBlock *exceptionBlock = 
1118   llvm::BasicBlock::Create(context, "exception", ret);
1119   
1120   // Block which routes exception to correct catch handler block
1121   llvm::BasicBlock *exceptionRouteBlock = 
1122   llvm::BasicBlock::Create(context, "exceptionRoute", ret);
1123   
1124   // Foreign exception handler
1125   llvm::BasicBlock *externalExceptionBlock = 
1126   llvm::BasicBlock::Create(context, "externalException", ret);
1127   
1128   // Block which calls _Unwind_Resume
1129   llvm::BasicBlock *unwindResumeBlock = 
1130   llvm::BasicBlock::Create(context, "unwindResume", ret);
1131   
1132   // Clean up block which delete exception if needed
1133   llvm::BasicBlock *endBlock = 
1134   llvm::BasicBlock::Create(context, "end", ret);
1135   
1136   std::string nextName;
1137   std::vector<llvm::BasicBlock*> catchBlocks(numExceptionsToCatch);
1138   llvm::Value* exceptionCaughtFlag = NULL;
1139   llvm::Value* exceptionStorage = NULL;
1140   
1141   // Finally block which will branch to unwindResumeBlock if 
1142   // exception is not caught. Initializes/allocates stack locations.
1143   llvm::BasicBlock* finallyBlock = createFinallyBlock(context, 
1144                                                       module, 
1145                                                       builder, 
1146                                                       *ret, 
1147                                                       nextName = "finally", 
1148                                                       ourId,
1149                                                       *endBlock,
1150                                                       *unwindResumeBlock,
1151                                                       &exceptionCaughtFlag,
1152                                                       &exceptionStorage);
1153   
1154   for (unsigned i = 0; i < numExceptionsToCatch; ++i) {
1155     nextName = ourTypeInfoNames[exceptionTypesToCatch[i]];
1156     
1157     // One catch block per type info to be caught
1158     catchBlocks[i] = createCatchBlock(context, 
1159                                       module, 
1160                                       builder, 
1161                                       *ret,
1162                                       nextName, 
1163                                       ourId,
1164                                       *finallyBlock,
1165                                       *exceptionCaughtFlag);
1166   }
1167   
1168   // Entry Block
1169   
1170   builder.SetInsertPoint(entryBlock);
1171   
1172   std::vector<llvm::Value*> args;
1173   args.push_back(namedValues["exceptTypeToThrow"]);
1174   builder.CreateInvoke(&toInvoke, 
1175                        normalBlock, 
1176                        exceptionBlock, 
1177                        args.begin(), 
1178                        args.end());
1179   
1180   // End Block
1181   
1182   builder.SetInsertPoint(endBlock);
1183   
1184   generateStringPrint(context, 
1185                       module,
1186                       builder, 
1187                       "Gen: In end block: exiting in " + ourId + ".\n",
1188                       USE_GLOBAL_STR_CONSTS);
1189   llvm::Function *deleteOurException = 
1190   module.getFunction("deleteOurException");
1191   
1192   // Note: function handles NULL exceptions
1193   builder.CreateCall(deleteOurException, 
1194                      builder.CreateLoad(exceptionStorage));
1195   builder.CreateRetVoid();
1196   
1197   // Normal Block
1198   
1199   builder.SetInsertPoint(normalBlock);
1200   
1201   generateStringPrint(context, 
1202                       module,
1203                       builder, 
1204                       "Gen: No exception in " + ourId + "!\n",
1205                       USE_GLOBAL_STR_CONSTS);
1206   
1207   // Finally block is always called
1208   builder.CreateBr(finallyBlock);
1209   
1210   // Unwind Resume Block
1211   
1212   builder.SetInsertPoint(unwindResumeBlock);
1213   
1214   llvm::Function *resumeOurException = 
1215   module.getFunction("_Unwind_Resume");
1216   builder.CreateCall(resumeOurException, 
1217                      builder.CreateLoad(exceptionStorage));
1218   builder.CreateUnreachable();
1219   
1220   // Exception Block
1221   
1222   builder.SetInsertPoint(exceptionBlock);
1223   
1224   llvm::Function *ehException = module.getFunction("llvm.eh.exception");
1225   
1226   // Retrieve thrown exception
1227   llvm::Value* unwindException = builder.CreateCall(ehException);
1228   
1229   // Store exception and flag
1230   builder.CreateStore(unwindException, exceptionStorage);
1231   builder.CreateStore(ourExceptionThrownState, exceptionCaughtFlag);
1232   llvm::Function *personality = module.getFunction("ourPersonality");
1233   llvm::Value* functPtr = 
1234   builder.CreatePointerCast(personality, 
1235                             builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1236   
1237   args.clear();
1238   args.push_back(unwindException);
1239   args.push_back(functPtr);
1240   
1241   // Note: Skipping index 0
1242   for (unsigned i = 0; i < numExceptionsToCatch; ++i) {
1243     // Set up type infos to be caught
1244     args.push_back(module.getGlobalVariable(
1245                                   ourTypeInfoNames[exceptionTypesToCatch[i]]));
1246   }
1247   
1248   args.push_back(llvm::ConstantInt::get(builder.getInt32Ty(), 0));
1249   
1250   llvm::Function *ehSelector = module.getFunction("llvm.eh.selector");
1251   
1252   // Set up this exeption block as the landing pad which will handle
1253   // given type infos. See case Intrinsic::eh_selector in 
1254   // SelectionDAGBuilder::visitIntrinsicCall(...) and AddCatchInfo(...)
1255   // implemented in FunctionLoweringInfo.cpp to see how the implementation
1256   // handles this call. This landing pad (this exception block), will be 
1257   // called either because it nees to cleanup (call finally) or a type 
1258   // info was found which matched the thrown exception.
1259   llvm::Value* retTypeInfoIndex = builder.CreateCall(ehSelector, 
1260                                                      args.begin(), 
1261                                                      args.end());
1262   
1263   // Retrieve exception_class member from thrown exception 
1264   // (_Unwind_Exception instance). This member tells us whether or not
1265   // the exception is foreign.
1266   llvm::Value* unwindExceptionClass = 
1267     builder.CreateLoad(builder.CreateStructGEP(
1268              builder.CreatePointerCast(unwindException, 
1269                                        ourUnwindExceptionType->getPointerTo()), 
1270                                                0));
1271   
1272   // Branch to the externalExceptionBlock if the exception is foreign or
1273   // to a catch router if not. Either way the finally block will be run.
1274   builder.CreateCondBr(builder.CreateICmpEQ(unwindExceptionClass,
1275                             llvm::ConstantInt::get(builder.getInt64Ty(), 
1276                                                    ourBaseExceptionClass)),
1277                        exceptionRouteBlock,
1278                        externalExceptionBlock);
1279   
1280   // External Exception Block
1281   
1282   builder.SetInsertPoint(externalExceptionBlock);
1283   
1284   generateStringPrint(context, 
1285                       module,
1286                       builder, 
1287                       "Gen: Foreign exception received.\n",
1288                       USE_GLOBAL_STR_CONSTS);
1289   
1290   // Branch to the finally block
1291   builder.CreateBr(finallyBlock);
1292   
1293   // Exception Route Block
1294   
1295   builder.SetInsertPoint(exceptionRouteBlock);
1296   
1297   // Casts exception pointer (_Unwind_Exception instance) to parent 
1298   // (OurException instance).
1299   //
1300   // Note: ourBaseFromUnwindOffset is usually negative
1301   llvm::Value* typeInfoThrown = 
1302   builder.CreatePointerCast(builder.CreateConstGEP1_64(unwindException,
1303                                                        ourBaseFromUnwindOffset),
1304                             ourExceptionType->getPointerTo());
1305   
1306   // Retrieve thrown exception type info type
1307   //
1308   // Note: Index is not relative to pointer but instead to structure
1309   //       unlike a true getelementptr (GEP) instruction
1310   typeInfoThrown = builder.CreateStructGEP(typeInfoThrown, 0);
1311   
1312   llvm::Value* typeInfoThrownType = 
1313   builder.CreateStructGEP(typeInfoThrown, 0);
1314   
1315   generateIntegerPrint(context, 
1316                        module,
1317                        builder, 
1318                        *toPrint32Int, 
1319                        *(builder.CreateLoad(typeInfoThrownType)),
1320                        "Gen: Exception type <%d> received (stack unwound) " 
1321                        " in " + 
1322                        ourId + 
1323                        ".\n",
1324                        USE_GLOBAL_STR_CONSTS);
1325   
1326   // Route to matched type info catch block or run cleanup finally block
1327   llvm::SwitchInst* switchToCatchBlock = 
1328   builder.CreateSwitch(retTypeInfoIndex, 
1329                        finallyBlock, 
1330                        numExceptionsToCatch);
1331   
1332   unsigned nextTypeToCatch;
1333   
1334   for (unsigned i = 1; i <= numExceptionsToCatch; ++i) {
1335     nextTypeToCatch = i - 1;
1336     switchToCatchBlock->addCase(llvm::ConstantInt::get(
1337                                    llvm::Type::getInt32Ty(context), i),
1338                                 catchBlocks[nextTypeToCatch]);
1339   }
1340   
1341   llvm::verifyFunction(*ret);
1342   fpm.run(*ret);
1343   
1344   return(ret);
1345 }
1346
1347
1348 /// Generates function which throws either an exception matched to a runtime
1349 /// determined type info type (argument to generated function), or if this 
1350 /// runtime value matches nativeThrowType, throws a foreign exception by 
1351 /// calling nativeThrowFunct.
1352 /// @param module code for module instance
1353 /// @param builder builder instance
1354 /// @param fpm a function pass manager holding optional IR to IR 
1355 ///        transformations
1356 /// @param ourId id used to printing purposes
1357 /// @param nativeThrowType a runtime argument of this value results in
1358 ///        nativeThrowFunct being called to generate/throw exception.
1359 /// @param nativeThrowFunct function which will throw a foreign exception
1360 ///        if the above nativeThrowType matches generated function's arg.
1361 /// @returns generated function
1362 static
1363 llvm::Function* createThrowExceptionFunction(llvm::Module& module, 
1364                                              llvm::IRBuilder<>& builder, 
1365                                              llvm::FunctionPassManager& fpm,
1366                                              std::string ourId,
1367                                              int32_t nativeThrowType,
1368                                              llvm::Function& nativeThrowFunct) {
1369   llvm::LLVMContext& context = module.getContext();
1370   namedValues.clear();
1371   ArgTypes unwindArgTypes;
1372   unwindArgTypes.push_back(builder.getInt32Ty());
1373   ArgNames unwindArgNames;
1374   unwindArgNames.push_back("exceptTypeToThrow");
1375   
1376   llvm::Function *ret = createFunction(module,
1377                                        builder.getVoidTy(),
1378                                        unwindArgTypes,
1379                                        unwindArgNames,
1380                                        ourId,
1381                                        llvm::Function::ExternalLinkage,
1382                                        false,
1383                                        false);
1384   
1385   // Throws either one of our exception or a native C++ exception depending
1386   // on a runtime argument value containing a type info type.
1387   llvm::BasicBlock *entryBlock = llvm::BasicBlock::Create(context,
1388                                                           "entry", 
1389                                                           ret);
1390   // Throws a foreign exception
1391   llvm::BasicBlock *nativeThrowBlock = 
1392   llvm::BasicBlock::Create(context,
1393                            "nativeThrow", 
1394                            ret);
1395   // Throws one of our Exceptions
1396   llvm::BasicBlock *generatedThrowBlock = 
1397   llvm::BasicBlock::Create(context,
1398                            "generatedThrow", 
1399                            ret);
1400   // Retrieved runtime type info type to throw
1401   llvm::Value* exceptionType = namedValues["exceptTypeToThrow"];
1402   
1403   // nativeThrowBlock block
1404   
1405   builder.SetInsertPoint(nativeThrowBlock);
1406   
1407   // Throws foreign exception
1408   builder.CreateCall(&nativeThrowFunct, exceptionType);
1409   builder.CreateUnreachable();
1410   
1411   // entry block
1412   
1413   builder.SetInsertPoint(entryBlock);
1414   
1415   llvm::Function *toPrint32Int = module.getFunction("print32Int");
1416   generateIntegerPrint(context, 
1417                        module,
1418                        builder, 
1419                        *toPrint32Int, 
1420                        *exceptionType, 
1421                        "\nGen: About to throw exception type <%d> in " + 
1422                        ourId + 
1423                        ".\n",
1424                        USE_GLOBAL_STR_CONSTS);
1425   
1426   // Switches on runtime type info type value to determine whether or not
1427   // a foreign exception is thrown. Defaults to throwing one of our 
1428   // generated exceptions.
1429   llvm::SwitchInst* theSwitch = builder.CreateSwitch(exceptionType,
1430                                                      generatedThrowBlock,
1431                                                      1);
1432   
1433   theSwitch->addCase(llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(context), 
1434                                             nativeThrowType),
1435                      nativeThrowBlock);
1436   
1437   // generatedThrow block
1438   
1439   builder.SetInsertPoint(generatedThrowBlock);
1440   
1441   llvm::Function *createOurException = 
1442   module.getFunction("createOurException");
1443   llvm::Function *raiseOurException = 
1444   module.getFunction("_Unwind_RaiseException");
1445   
1446   // Creates exception to throw with runtime type info type.
1447   llvm::Value* exception = 
1448   builder.CreateCall(createOurException, 
1449                      namedValues["exceptTypeToThrow"]);
1450   
1451   // Throw generated Exception
1452   builder.CreateCall(raiseOurException, exception);
1453   builder.CreateUnreachable();
1454   
1455   llvm::verifyFunction(*ret);
1456   fpm.run(*ret);
1457   
1458   return(ret);
1459 }
1460
1461 static void createStandardUtilityFunctions(unsigned numTypeInfos,
1462                                            llvm::Module& module, 
1463                                            llvm::IRBuilder<>& builder);
1464
1465 /// Creates test code by generating and organizing these functions into the 
1466 /// test case. The test case consists of an outer function setup to invoke
1467 /// an inner function within an environment having multiple catch and single 
1468 /// finally blocks. This inner function is also setup to invoke a throw
1469 /// function within an evironment similar in nature to the outer function's 
1470 /// catch and finally blocks. Each of these two functions catch mutually
1471 /// exclusive subsets (even or odd) of the type info types configured
1472 /// for this this. All generated functions have a runtime argument which
1473 /// holds a type info type to throw that each function takes and passes it
1474 /// to the inner one if such a inner function exists. This type info type is
1475 /// looked at by the generated throw function to see whether or not it should
1476 /// throw a generated exception with the same type info type, or instead call
1477 /// a supplied a function which in turn will throw a foreign exception.
1478 /// @param module code for module instance
1479 /// @param builder builder instance
1480 /// @param fpm a function pass manager holding optional IR to IR 
1481 ///        transformations
1482 /// @param nativeThrowFunctName name of external function which will throw
1483 ///        a foreign exception
1484 /// @returns outermost generated test function.
1485 llvm::Function* createUnwindExceptionTest(llvm::Module& module, 
1486                                           llvm::IRBuilder<>& builder, 
1487                                           llvm::FunctionPassManager& fpm,
1488                                           std::string nativeThrowFunctName) {
1489   // Number of type infos to generate
1490   unsigned numTypeInfos = 6;
1491   
1492   // Initialze intrisics and external functions to use along with exception
1493   // and type info globals.
1494   createStandardUtilityFunctions(numTypeInfos,
1495                                  module,
1496                                  builder);
1497   llvm::Function *nativeThrowFunct = 
1498   module.getFunction(nativeThrowFunctName);
1499   
1500   // Create exception throw function using the value ~0 to cause 
1501   // foreign exceptions to be thrown.
1502   llvm::Function* throwFunct = 
1503   createThrowExceptionFunction(module,
1504                                builder,
1505                                fpm,
1506                                "throwFunct",
1507                                ~0,
1508                                *nativeThrowFunct);
1509   // Inner function will catch even type infos
1510   unsigned innerExceptionTypesToCatch[] = {6, 2, 4};
1511   size_t numExceptionTypesToCatch = sizeof(innerExceptionTypesToCatch) / 
1512   sizeof(unsigned);
1513   
1514   // Generate inner function.
1515   llvm::Function* innerCatchFunct = 
1516   createCatchWrappedInvokeFunction(module,
1517                                    builder,
1518                                    fpm,
1519                                    *throwFunct,
1520                                    "innerCatchFunct",
1521                                    numExceptionTypesToCatch,
1522                                    innerExceptionTypesToCatch);
1523   
1524   // Outer function will catch odd type infos
1525   unsigned outerExceptionTypesToCatch[] = {3, 1, 5};
1526   numExceptionTypesToCatch = sizeof(outerExceptionTypesToCatch) / 
1527   sizeof(unsigned);
1528   
1529   // Generate outer function
1530   llvm::Function* outerCatchFunct = 
1531   createCatchWrappedInvokeFunction(module,
1532                                    builder,
1533                                    fpm,
1534                                    *innerCatchFunct,
1535                                    "outerCatchFunct",
1536                                    numExceptionTypesToCatch,
1537                                    outerExceptionTypesToCatch);
1538   
1539   // Return outer function to run
1540   return(outerCatchFunct);
1541 }
1542
1543
1544 /// Represents our foreign exceptions
1545 class OurCppRunException : public std::runtime_error {
1546 public:
1547   OurCppRunException(const std::string reason) :
1548   std::runtime_error(reason) {}
1549   
1550   OurCppRunException (const OurCppRunException& toCopy) :
1551   std::runtime_error(toCopy) {}
1552   
1553   OurCppRunException& operator = (const OurCppRunException& toCopy) {
1554     return(reinterpret_cast<OurCppRunException&>(
1555                                  std::runtime_error::operator=(toCopy)));
1556   }
1557   
1558   ~OurCppRunException (void) throw () {}
1559 };
1560
1561
1562 /// Throws foreign C++ exception.
1563 /// @param ignoreIt unused parameter that allows function to match implied
1564 ///        generated function contract.
1565 extern "C"
1566 void throwCppException (int32_t ignoreIt) {
1567   throw(OurCppRunException("thrown by throwCppException(...)"));
1568 }
1569
1570 typedef void (*OurExceptionThrowFunctType) (int32_t typeToThrow);
1571
1572 /// This is a test harness which runs test by executing generated 
1573 /// function with a type info type to throw. Harness wraps the excecution 
1574 /// of generated function in a C++ try catch clause.
1575 /// @param engine execution engine to use for executing generated function.
1576 ///        This demo program expects this to be a JIT instance for demo
1577 ///        purposes.
1578 /// @param function generated test function to run
1579 /// @param typeToThrow type info type of generated exception to throw, or
1580 ///        indicator to cause foreign exception to be thrown.
1581 static
1582 void runExceptionThrow(llvm::ExecutionEngine* engine, 
1583                        llvm::Function* function, 
1584                        int32_t typeToThrow) {
1585   
1586   // Find test's function pointer
1587   OurExceptionThrowFunctType functPtr = 
1588     reinterpret_cast<OurExceptionThrowFunctType>(
1589        reinterpret_cast<intptr_t>(engine->getPointerToFunction(function)));
1590   
1591   try {
1592     // Run test
1593     (*functPtr)(typeToThrow);
1594   }
1595   catch (OurCppRunException exc) {
1596     // Catch foreign C++ exception
1597     fprintf(stderr,
1598             "\nrunExceptionThrow(...):In C++ catch OurCppRunException "
1599             "with reason: %s.\n", 
1600             exc.what());
1601   }
1602   catch (...) {
1603     // Catch all exceptions including our generated ones. I'm not sure
1604     // why this latter functionality should work, as it seems that
1605     // our exceptions should be foreign to C++ (the _Unwind_Exception::
1606     // exception_class should be different from the one used by C++), and
1607     // therefore C++ should ignore the generated exceptions. 
1608     
1609     fprintf(stderr,
1610             "\nrunExceptionThrow(...):In C++ catch all.\n");
1611   }
1612 }
1613
1614 //
1615 // End test functions
1616 //
1617
1618 typedef llvm::ArrayRef<const llvm::Type*> TypeArray;
1619
1620 /// This initialization routine creates type info globals and 
1621 /// adds external function declarations to module.
1622 /// @param numTypeInfos number of linear type info associated type info types
1623 ///        to create as GlobalVariable instances, starting with the value 1.
1624 /// @param module code for module instance
1625 /// @param builder builder instance
1626 static void createStandardUtilityFunctions(unsigned numTypeInfos,
1627                                            llvm::Module& module, 
1628                                            llvm::IRBuilder<>& builder) {
1629   
1630   llvm::LLVMContext& context = module.getContext();
1631   
1632   // Exception initializations
1633   
1634   // Setup exception catch state
1635   ourExceptionNotThrownState = 
1636   llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt8Ty(context), 0),
1637   ourExceptionThrownState = 
1638   llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt8Ty(context), 1),
1639   ourExceptionCaughtState = 
1640   llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt8Ty(context), 2),
1641   
1642   
1643   
1644   // Create our type info type
1645   ourTypeInfoType = llvm::StructType::get(context, 
1646                                           TypeArray(builder.getInt32Ty()));
1647   
1648   // Create OurException type
1649   ourExceptionType = llvm::StructType::get(context, 
1650                                            TypeArray(ourTypeInfoType));
1651   
1652   // Create portion of _Unwind_Exception type
1653   //
1654   // Note: Declaring only a portion of the _Unwind_Exception struct.
1655   //       Does this cause problems?
1656   ourUnwindExceptionType =
1657     llvm::StructType::get(context, TypeArray(builder.getInt64Ty()));
1658   struct OurBaseException_t dummyException;
1659   
1660   // Calculate offset of OurException::unwindException member.
1661   ourBaseFromUnwindOffset = ((uintptr_t) &dummyException) - 
1662   ((uintptr_t) &(dummyException.unwindException));
1663   
1664 #ifdef DEBUG
1665   fprintf(stderr,
1666           "createStandardUtilityFunctions(...):ourBaseFromUnwindOffset "
1667           "= %lld, sizeof(struct OurBaseException_t) - "
1668           "sizeof(struct _Unwind_Exception) = %lu.\n",
1669           ourBaseFromUnwindOffset,
1670           sizeof(struct OurBaseException_t) - 
1671           sizeof(struct _Unwind_Exception));
1672 #endif
1673   
1674   size_t numChars = sizeof(ourBaseExcpClassChars) / sizeof(char);
1675   
1676   // Create our _Unwind_Exception::exception_class value
1677   ourBaseExceptionClass = genClass(ourBaseExcpClassChars, numChars);
1678   
1679   // Type infos
1680   
1681   std::string baseStr = "typeInfo", typeInfoName;
1682   std::ostringstream typeInfoNameBuilder;
1683   std::vector<llvm::Constant*> structVals;
1684   
1685   llvm::Constant *nextStruct;
1686   llvm::GlobalVariable* nextGlobal = NULL;
1687   
1688   // Generate each type info
1689   //
1690   // Note: First type info is not used.
1691   for (unsigned i = 0; i <= numTypeInfos; ++i) {
1692     structVals.clear();
1693     structVals.push_back(llvm::ConstantInt::get(builder.getInt32Ty(), i));
1694     nextStruct = llvm::ConstantStruct::get(ourTypeInfoType, structVals);
1695     
1696     typeInfoNameBuilder.str("");
1697     typeInfoNameBuilder << baseStr << i;
1698     typeInfoName = typeInfoNameBuilder.str();
1699     
1700     // Note: Does not seem to work without allocation
1701     nextGlobal = 
1702     new llvm::GlobalVariable(module, 
1703                              ourTypeInfoType, 
1704                              true, 
1705                              llvm::GlobalValue::ExternalLinkage, 
1706                              nextStruct, 
1707                              typeInfoName);
1708     
1709     ourTypeInfoNames.push_back(typeInfoName);
1710     ourTypeInfoNamesIndex[i] = typeInfoName;
1711   }
1712   
1713   ArgNames argNames;
1714   ArgTypes argTypes;
1715   llvm::Function* funct = NULL;
1716   
1717   // print32Int
1718   
1719   const llvm::Type* retType = builder.getVoidTy();
1720   
1721   argTypes.clear();
1722   argTypes.push_back(builder.getInt32Ty());
1723   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1724   
1725   argNames.clear();
1726   
1727   createFunction(module, 
1728                  retType, 
1729                  argTypes, 
1730                  argNames, 
1731                  "print32Int", 
1732                  llvm::Function::ExternalLinkage, 
1733                  true, 
1734                  false);
1735   
1736   // print64Int
1737   
1738   retType = builder.getVoidTy();
1739   
1740   argTypes.clear();
1741   argTypes.push_back(builder.getInt64Ty());
1742   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1743   
1744   argNames.clear();
1745   
1746   createFunction(module, 
1747                  retType, 
1748                  argTypes, 
1749                  argNames, 
1750                  "print64Int", 
1751                  llvm::Function::ExternalLinkage, 
1752                  true, 
1753                  false);
1754   
1755   // printStr
1756   
1757   retType = builder.getVoidTy();
1758   
1759   argTypes.clear();
1760   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1761   
1762   argNames.clear();
1763   
1764   createFunction(module, 
1765                  retType, 
1766                  argTypes, 
1767                  argNames, 
1768                  "printStr", 
1769                  llvm::Function::ExternalLinkage, 
1770                  true, 
1771                  false);
1772   
1773   // throwCppException
1774   
1775   retType = builder.getVoidTy();
1776   
1777   argTypes.clear();
1778   argTypes.push_back(builder.getInt32Ty());
1779   
1780   argNames.clear();
1781   
1782   createFunction(module, 
1783                  retType, 
1784                  argTypes, 
1785                  argNames, 
1786                  "throwCppException", 
1787                  llvm::Function::ExternalLinkage, 
1788                  true, 
1789                  false);
1790   
1791   // deleteOurException
1792   
1793   retType = builder.getVoidTy();
1794   
1795   argTypes.clear();
1796   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1797   
1798   argNames.clear();
1799   
1800   createFunction(module, 
1801                  retType, 
1802                  argTypes, 
1803                  argNames, 
1804                  "deleteOurException", 
1805                  llvm::Function::ExternalLinkage, 
1806                  true, 
1807                  false);
1808   
1809   // createOurException
1810   
1811   retType = builder.getInt8Ty()->getPointerTo();
1812   
1813   argTypes.clear();
1814   argTypes.push_back(builder.getInt32Ty());
1815   
1816   argNames.clear();
1817   
1818   createFunction(module, 
1819                  retType, 
1820                  argTypes, 
1821                  argNames, 
1822                  "createOurException", 
1823                  llvm::Function::ExternalLinkage, 
1824                  true, 
1825                  false);
1826   
1827   // _Unwind_RaiseException
1828   
1829   retType = builder.getInt32Ty();
1830   
1831   argTypes.clear();
1832   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1833   
1834   argNames.clear();
1835   
1836   funct = createFunction(module, 
1837                          retType, 
1838                          argTypes, 
1839                          argNames, 
1840                          "_Unwind_RaiseException", 
1841                          llvm::Function::ExternalLinkage, 
1842                          true, 
1843                          false);
1844   
1845   funct->addFnAttr(llvm::Attribute::NoReturn);
1846   
1847   // _Unwind_Resume
1848   
1849   retType = builder.getInt32Ty();
1850   
1851   argTypes.clear();
1852   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1853   
1854   argNames.clear();
1855   
1856   funct = createFunction(module, 
1857                          retType, 
1858                          argTypes, 
1859                          argNames, 
1860                          "_Unwind_Resume", 
1861                          llvm::Function::ExternalLinkage, 
1862                          true, 
1863                          false);
1864   
1865   funct->addFnAttr(llvm::Attribute::NoReturn);
1866   
1867   // ourPersonality
1868   
1869   retType = builder.getInt32Ty();
1870   
1871   argTypes.clear();
1872   argTypes.push_back(builder.getInt32Ty());
1873   argTypes.push_back(builder.getInt32Ty());
1874   argTypes.push_back(builder.getInt64Ty());
1875   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1876   argTypes.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());
1877   
1878   argNames.clear();
1879   
1880   createFunction(module, 
1881                  retType, 
1882                  argTypes, 
1883                  argNames, 
1884                  "ourPersonality", 
1885                  llvm::Function::ExternalLinkage, 
1886                  true, 
1887                  false);
1888   
1889   // llvm.eh.selector intrinsic
1890   
1891   getDeclaration(&module, llvm::Intrinsic::eh_selector);
1892   
1893   // llvm.eh.exception intrinsic
1894   
1895   getDeclaration(&module, llvm::Intrinsic::eh_exception);
1896   
1897   // llvm.eh.typeid.for intrinsic
1898   
1899   getDeclaration(&module, llvm::Intrinsic::eh_typeid_for);
1900 }
1901
1902
1903 //===----------------------------------------------------------------------===//
1904 // Main test driver code.
1905 //===----------------------------------------------------------------------===//
1906
1907 /// Demo main routine which takes the type info types to throw. A test will
1908 /// be run for each given type info type. While type info types with the value 
1909 /// of -1 will trigger a foreign C++ exception to be thrown; type info types
1910 /// <= 6 and >= 1 will be caught by test functions; and type info types > 6
1911 /// will result in exceptions which pass through to the test harness. All other
1912 /// type info types are not supported and could cause a crash.
1913 int main(int argc, char* argv[]) {
1914   if (argc == 1) {
1915     fprintf(stderr,
1916             "\nUsage: ExceptionDemo <exception type to throw> "
1917             "[<type 2>...<type n>].\n"
1918             "   Each type must have the value of 1 - 6 for "
1919             "generated exceptions to be caught;\n"
1920             "   the value -1 for foreign C++ exceptions to be "
1921             "generated and thrown;\n"
1922             "   or the values > 6 for exceptions to be ignored.\n"
1923             "\nTry: ExceptionDemo 2 3 7 -1\n"
1924             "   for a full test.\n\n");
1925     return(0);
1926   }
1927   
1928   // If not set, exception handling will not be turned on
1929   llvm::JITExceptionHandling = true;
1930   
1931   llvm::InitializeNativeTarget();
1932   llvm::LLVMContext& context = llvm::getGlobalContext();
1933   llvm::IRBuilder<> theBuilder(context);
1934   
1935   // Make the module, which holds all the code.
1936   llvm::Module* module = new llvm::Module("my cool jit", context);
1937   
1938   // Build engine with JIT
1939   llvm::EngineBuilder factory(module);
1940   factory.setEngineKind(llvm::EngineKind::JIT);
1941   factory.setAllocateGVsWithCode(false);
1942   llvm::ExecutionEngine* executionEngine = factory.create();
1943   
1944   {
1945     llvm::FunctionPassManager fpm(module);
1946     
1947     // Set up the optimizer pipeline.  
1948     // Start with registering info about how the
1949     // target lays out data structures.
1950     fpm.add(new llvm::TargetData(*executionEngine->getTargetData()));
1951     
1952     // Optimizations turned on
1953 #ifdef ADD_OPT_PASSES
1954     
1955     // Basic AliasAnslysis support for GVN.
1956     fpm.add(llvm::createBasicAliasAnalysisPass());
1957     
1958     // Promote allocas to registers.
1959     fpm.add(llvm::createPromoteMemoryToRegisterPass());
1960     
1961     // Do simple "peephole" optimizations and bit-twiddling optzns.
1962     fpm.add(llvm::createInstructionCombiningPass());
1963     
1964     // Reassociate expressions.
1965     fpm.add(llvm::createReassociatePass());
1966     
1967     // Eliminate Common SubExpressions.
1968     fpm.add(llvm::createGVNPass());
1969     
1970     // Simplify the control flow graph (deleting unreachable 
1971     // blocks, etc).
1972     fpm.add(llvm::createCFGSimplificationPass());
1973 #endif  // ADD_OPT_PASSES
1974     
1975     fpm.doInitialization();
1976     
1977     // Generate test code using function throwCppException(...) as
1978     // the function which throws foreign exceptions.
1979     llvm::Function* toRun = 
1980     createUnwindExceptionTest(*module, 
1981                               theBuilder, 
1982                               fpm,
1983                               "throwCppException");
1984     
1985     fprintf(stderr, "\nBegin module dump:\n\n");
1986     
1987     module->dump();
1988     
1989     fprintf(stderr, "\nEnd module dump:\n");
1990     
1991     fprintf(stderr, "\n\nBegin Test:\n");
1992     
1993     for (int i = 1; i < argc; ++i) {
1994       // Run test for each argument whose value is the exception
1995       // type to throw.
1996       runExceptionThrow(executionEngine, 
1997                         toRun, 
1998                         (unsigned) strtoul(argv[i], NULL, 10));
1999     }
2000     
2001     fprintf(stderr, "\nEnd Test:\n\n");
2002   } 
2003   
2004   delete executionEngine;
2005   
2006   return 0;
2007 }
2008