lib/Transforms/Instrumentation/MemorySanitizer.cpp

   1 //===-- MemorySanitizer.cpp - detector of uninitialized reads -------------===//
   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 /// \file
  10 /// This file is a part of MemorySanitizer, a detector of uninitialized
  11 /// reads.
  12 ///
  13 /// The algorithm of the tool is similar to Memcheck
  14 /// (http://goo.gl/QKbem). We associate a few shadow bits with every
  15 /// byte of the application memory, poison the shadow of the malloc-ed
  16 /// or alloca-ed memory, load the shadow bits on every memory read,
  17 /// propagate the shadow bits through some of the arithmetic
  18 /// instruction (including MOV), store the shadow bits on every memory
  19 /// write, report a bug on some other instructions (e.g. JMP) if the
  20 /// associated shadow is poisoned.
  21 ///
  22 /// But there are differences too. The first and the major one:
  23 /// compiler instrumentation instead of binary instrumentation. This
  24 /// gives us much better register allocation, possible compiler
  25 /// optimizations and a fast start-up. But this brings the major issue
  26 /// as well: msan needs to see all program events, including system
  27 /// calls and reads/writes in system libraries, so we either need to
  28 /// compile *everything* with msan or use a binary translation
  29 /// component (e.g. DynamoRIO) to instrument pre-built libraries.
  30 /// Another difference from Memcheck is that we use 8 shadow bits per
  31 /// byte of application memory and use a direct shadow mapping. This
  32 /// greatly simplifies the instrumentation code and avoids races on
  33 /// shadow updates (Memcheck is single-threaded so races are not a
  34 /// concern there. Memcheck uses 2 shadow bits per byte with a slow
  35 /// path storage that uses 8 bits per byte).
  36 ///
  37 /// The default value of shadow is 0, which means "clean" (not poisoned).
  38 ///
  39 /// Every module initializer should call __msan_init to ensure that the
  40 /// shadow memory is ready. On error, __msan_warning is called. Since
  41 /// parameters and return values may be passed via registers, we have a
  42 /// specialized thread-local shadow for return values
  43 /// (__msan_retval_tls) and parameters (__msan_param_tls).
  44 ///
  45 ///                           Origin tracking.
  46 ///
  47 /// MemorySanitizer can track origins (allocation points) of all uninitialized
  48 /// values. This behavior is controlled with a flag (msan-track-origins) and is
  49 /// disabled by default.
  50 ///
  51 /// Origins are 4-byte values created and interpreted by the runtime library.
  52 /// They are stored in a second shadow mapping, one 4-byte value for 4 bytes
  53 /// of application memory. Propagation of origins is basically a bunch of
  54 /// "select" instructions that pick the origin of a dirty argument, if an
  55 /// instruction has one.
  56 ///
  57 /// Every 4 aligned, consecutive bytes of application memory have one origin
  58 /// value associated with them. If these bytes contain uninitialized data
  59 /// coming from 2 different allocations, the last store wins. Because of this,
  60 /// MemorySanitizer reports can show unrelated origins, but this is unlikely in
  61 /// practice.
  62 ///
  63 /// Origins are meaningless for fully initialized values, so MemorySanitizer
  64 /// avoids storing origin to memory when a fully initialized value is stored.
  65 /// This way it avoids needless overwritting origin of the 4-byte region on
  66 /// a short (i.e. 1 byte) clean store, and it is also good for performance.
  67 ///
  68 ///                            Atomic handling.
  69 ///
  70 /// Ideally, every atomic store of application value should update the
  71 /// corresponding shadow location in an atomic way. Unfortunately, atomic store
  72 /// of two disjoint locations can not be done without severe slowdown.
  73 ///
  74 /// Therefore, we implement an approximation that may err on the safe side.
  75 /// In this implementation, every atomically accessed location in the program
  76 /// may only change from (partially) uninitialized to fully initialized, but
  77 /// not the other way around. We load the shadow _after_ the application load,
  78 /// and we store the shadow _before_ the app store. Also, we always store clean
  79 /// shadow (if the application store is atomic). This way, if the store-load
  80 /// pair constitutes a happens-before arc, shadow store and load are correctly
  81 /// ordered such that the load will get either the value that was stored, or
  82 /// some later value (which is always clean).
  83 ///
  84 /// This does not work very well with Compare-And-Swap (CAS) and
  85 /// Read-Modify-Write (RMW) operations. To follow the above logic, CAS and RMW
  86 /// must store the new shadow before the app operation, and load the shadow
  87 /// after the app operation. Computers don't work this way. Current
  88 /// implementation ignores the load aspect of CAS/RMW, always returning a clean
  89 /// value. It implements the store part as a simple atomic store by storing a
  90 /// clean shadow.
  91
  92 //===----------------------------------------------------------------------===//
  93
  94 #include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
  95 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  96 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  97 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  98 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  99 #include "llvm/ADT/Triple.h"
 100 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 101 #include "llvm/IR/Function.h"
 102 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 103 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
 104 #include "llvm/IR/InstVisitor.h"
 105 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 106 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 107 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
 108 #include "llvm/IR/Module.h"
 109 #include "llvm/IR/Type.h"
 110 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
 111 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 112 #include "llvm/Support/Compiler.h"
 113 #include "llvm/Support/Debug.h"
 114 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 115 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 116 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 117 #include "llvm/Transforms/Utils/ModuleUtils.h"
 118
 119 using namespace llvm;
 120
 121 #define DEBUG_TYPE "msan"
 122
 123 static const unsigned kOriginSize = 4;
 124 static const unsigned kMinOriginAlignment = 4;
 125 static const unsigned kShadowTLSAlignment = 8;
 126
 127 // These constants must be kept in sync with the ones in msan.h.
 128 static const unsigned kParamTLSSize = 800;
 129 static const unsigned kRetvalTLSSize = 800;
 130
 131 // Accesses sizes are powers of two: 1, 2, 4, 8.
 132 static const size_t kNumberOfAccessSizes = 4;
 133
 134 /// \brief Track origins of uninitialized values.
 135 ///
 136 /// Adds a section to MemorySanitizer report that points to the allocation
 137 /// (stack or heap) the uninitialized bits came from originally.
 138 static cl::opt<int> ClTrackOrigins("msan-track-origins",
 139        cl::desc("Track origins (allocation sites) of poisoned memory"),
 140        cl::Hidden, cl::init(0));
 141 static cl::opt<bool> ClKeepGoing("msan-keep-going",
 142        cl::desc("keep going after reporting a UMR"),
 143        cl::Hidden, cl::init(false));
 144 static cl::opt<bool> ClPoisonStack("msan-poison-stack",
 145        cl::desc("poison uninitialized stack variables"),
 146        cl::Hidden, cl::init(true));
 147 static cl::opt<bool> ClPoisonStackWithCall("msan-poison-stack-with-call",
 148        cl::desc("poison uninitialized stack variables with a call"),
 149        cl::Hidden, cl::init(false));
 150 static cl::opt<int> ClPoisonStackPattern("msan-poison-stack-pattern",
 151        cl::desc("poison uninitialized stack variables with the given patter"),
 152        cl::Hidden, cl::init(0xff));
 153 static cl::opt<bool> ClPoisonUndef("msan-poison-undef",
 154        cl::desc("poison undef temps"),
 155        cl::Hidden, cl::init(true));
 156
 157 static cl::opt<bool> ClHandleICmp("msan-handle-icmp",
 158        cl::desc("propagate shadow through ICmpEQ and ICmpNE"),
 159        cl::Hidden, cl::init(true));
 160
 161 static cl::opt<bool> ClHandleICmpExact("msan-handle-icmp-exact",
 162        cl::desc("exact handling of relational integer ICmp"),
 163        cl::Hidden, cl::init(false));
 164
 165 // This flag controls whether we check the shadow of the address
 166 // operand of load or store. Such bugs are very rare, since load from
 167 // a garbage address typically results in SEGV, but still happen
 168 // (e.g. only lower bits of address are garbage, or the access happens
 169 // early at program startup where malloc-ed memory is more likely to
 170 // be zeroed. As of 2012-08-28 this flag adds 20% slowdown.
 171 static cl::opt<bool> ClCheckAccessAddress("msan-check-access-address",
 172        cl::desc("report accesses through a pointer which has poisoned shadow"),
 173        cl::Hidden, cl::init(true));
 174
 175 static cl::opt<bool> ClDumpStrictInstructions("msan-dump-strict-instructions",
 176        cl::desc("print out instructions with default strict semantics"),
 177        cl::Hidden, cl::init(false));
 178
 179 static cl::opt<int> ClInstrumentationWithCallThreshold(
 180     "msan-instrumentation-with-call-threshold",
 181     cl::desc(
 182         "If the function being instrumented requires more than "
 183         "this number of checks and origin stores, use callbacks instead of "
 184         "inline checks (-1 means never use callbacks)."),
 185     cl::Hidden, cl::init(3500));
 186
 187 // This is an experiment to enable handling of cases where shadow is a non-zero
 188 // compile-time constant. For some unexplainable reason they were silently
 189 // ignored in the instrumentation.
 190 static cl::opt<bool> ClCheckConstantShadow("msan-check-constant-shadow",
 191        cl::desc("Insert checks for constant shadow values"),
 192        cl::Hidden, cl::init(false));
 193
 194 static const char *const kMsanModuleCtorName = "msan.module_ctor";
 195 static const char *const kMsanInitName = "__msan_init";
 196
 197 namespace {
 198
 199 // Memory map parameters used in application-to-shadow address calculation.
 200 // Offset = (Addr & ~AndMask) ^ XorMask
 201 // Shadow = ShadowBase + Offset
 202 // Origin = OriginBase + Offset
 203 struct MemoryMapParams {
 204   uint64_t AndMask;
 205   uint64_t XorMask;
 206   uint64_t ShadowBase;
 207   uint64_t OriginBase;
 208 };
 209
 210 struct PlatformMemoryMapParams {
 211   const MemoryMapParams *bits32;
 212   const MemoryMapParams *bits64;
 213 };
 214
 215 // i386 Linux
 216 static const MemoryMapParams Linux_I386_MemoryMapParams = {
 217   0x000080000000,  // AndMask
 218   0,               // XorMask (not used)
 219   0,               // ShadowBase (not used)
 220   0x000040000000,  // OriginBase
 221 };
 222
 223 // x86_64 Linux
 224 static const MemoryMapParams Linux_X86_64_MemoryMapParams = {
 225   0x400000000000,  // AndMask
 226   0,               // XorMask (not used)
 227   0,               // ShadowBase (not used)
 228   0x200000000000,  // OriginBase
 229 };
 230
 231 // mips64 Linux
 232 static const MemoryMapParams Linux_MIPS64_MemoryMapParams = {
 233   0x004000000000,  // AndMask
 234   0,               // XorMask (not used)
 235   0,               // ShadowBase (not used)
 236   0x002000000000,  // OriginBase
 237 };
 238
 239 // ppc64 Linux
 240 static const MemoryMapParams Linux_PowerPC64_MemoryMapParams = {
 241   0x200000000000,  // AndMask
 242   0x100000000000,  // XorMask
 243   0x080000000000,  // ShadowBase
 244   0x1C0000000000,  // OriginBase
 245 };
 246
 247 // i386 FreeBSD
 248 static const MemoryMapParams FreeBSD_I386_MemoryMapParams = {
 249   0x000180000000,  // AndMask
 250   0x000040000000,  // XorMask
 251   0x000020000000,  // ShadowBase
 252   0x000700000000,  // OriginBase
 253 };
 254
 255 // x86_64 FreeBSD
 256 static const MemoryMapParams FreeBSD_X86_64_MemoryMapParams = {
 257   0xc00000000000,  // AndMask
 258   0x200000000000,  // XorMask
 259   0x100000000000,  // ShadowBase
 260   0x380000000000,  // OriginBase
 261 };
 262
 263 static const PlatformMemoryMapParams Linux_X86_MemoryMapParams = {
 264   &Linux_I386_MemoryMapParams,
 265   &Linux_X86_64_MemoryMapParams,
 266 };
 267
 268 static const PlatformMemoryMapParams Linux_MIPS_MemoryMapParams = {
 269   NULL,
 270   &Linux_MIPS64_MemoryMapParams,
 271 };
 272
 273 static const PlatformMemoryMapParams Linux_PowerPC_MemoryMapParams = {
 274   NULL,
 275   &Linux_PowerPC64_MemoryMapParams,
 276 };
 277
 278 static const PlatformMemoryMapParams FreeBSD_X86_MemoryMapParams = {
 279   &FreeBSD_I386_MemoryMapParams,
 280   &FreeBSD_X86_64_MemoryMapParams,
 281 };
 282
 283 /// \brief An instrumentation pass implementing detection of uninitialized
 284 /// reads.
 285 ///
 286 /// MemorySanitizer: instrument the code in module to find
 287 /// uninitialized reads.
 288 class MemorySanitizer : public FunctionPass {
 289  public:
 290   MemorySanitizer(int TrackOrigins = 0)
 291       : FunctionPass(ID),
 292         TrackOrigins(std::max(TrackOrigins, (int)ClTrackOrigins)),
 293         WarningFn(nullptr) {}
 294   const char *getPassName() const override { return "MemorySanitizer"; }
 295   bool runOnFunction(Function &F) override;
 296   bool doInitialization(Module &M) override;
 297   static char ID;  // Pass identification, replacement for typeid.
 298
 299  private:
 300   void initializeCallbacks(Module &M);
 301
 302   /// \brief Track origins (allocation points) of uninitialized values.
 303   int TrackOrigins;
 304
 305   LLVMContext *C;
 306   Type *IntptrTy;
 307   Type *OriginTy;
 308   /// \brief Thread-local shadow storage for function parameters.
 309   GlobalVariable *ParamTLS;
 310   /// \brief Thread-local origin storage for function parameters.
 311   GlobalVariable *ParamOriginTLS;
 312   /// \brief Thread-local shadow storage for function return value.
 313   GlobalVariable *RetvalTLS;
 314   /// \brief Thread-local origin storage for function return value.
 315   GlobalVariable *RetvalOriginTLS;
 316   /// \brief Thread-local shadow storage for in-register va_arg function
 317   /// parameters (x86_64-specific).
 318   GlobalVariable *VAArgTLS;
 319   /// \brief Thread-local shadow storage for va_arg overflow area
 320   /// (x86_64-specific).
 321   GlobalVariable *VAArgOverflowSizeTLS;
 322   /// \brief Thread-local space used to pass origin value to the UMR reporting
 323   /// function.
 324   GlobalVariable *OriginTLS;
 325
 326   /// \brief The run-time callback to print a warning.
 327   Value *WarningFn;
 328   // These arrays are indexed by log2(AccessSize).
 329   Value *MaybeWarningFn[kNumberOfAccessSizes];
 330   Value *MaybeStoreOriginFn[kNumberOfAccessSizes];
 331
 332   /// \brief Run-time helper that generates a new origin value for a stack
 333   /// allocation.
 334   Value *MsanSetAllocaOrigin4Fn;
 335   /// \brief Run-time helper that poisons stack on function entry.
 336   Value *MsanPoisonStackFn;
 337   /// \brief Run-time helper that records a store (or any event) of an
 338   /// uninitialized value and returns an updated origin id encoding this info.
 339   Value *MsanChainOriginFn;
 340   /// \brief MSan runtime replacements for memmove, memcpy and memset.
 341   Value *MemmoveFn, *MemcpyFn, *MemsetFn;
 342
 343   /// \brief Memory map parameters used in application-to-shadow calculation.
 344   const MemoryMapParams *MapParams;
 345
 346   MDNode *ColdCallWeights;
 347   /// \brief Branch weights for origin store.
 348   MDNode *OriginStoreWeights;
 349   /// \brief An empty volatile inline asm that prevents callback merge.
 350   InlineAsm *EmptyAsm;
 351   Function *MsanCtorFunction;
 352
 353   friend struct MemorySanitizerVisitor;
 354   friend struct VarArgAMD64Helper;
 355   friend struct VarArgMIPS64Helper;
 356 };
 357 }  // namespace
 358
 359 char MemorySanitizer::ID = 0;
 360 INITIALIZE_PASS(MemorySanitizer, "msan",
 361                 "MemorySanitizer: detects uninitialized reads.",
 362                 false, false)
 363
 364 FunctionPass *llvm::createMemorySanitizerPass(int TrackOrigins) {
 365   return new MemorySanitizer(TrackOrigins);
 366 }
 367
 368 /// \brief Create a non-const global initialized with the given string.
 369 ///
 370 /// Creates a writable global for Str so that we can pass it to the
 371 /// run-time lib. Runtime uses first 4 bytes of the string to store the
 372 /// frame ID, so the string needs to be mutable.
 373 static GlobalVariable *createPrivateNonConstGlobalForString(Module &M,
 374                                                             StringRef Str) {
 375   Constant *StrConst = ConstantDataArray::getString(M.getContext(), Str);
 376   return new GlobalVariable(M, StrConst->getType(), /*isConstant=*/false,
 377                             GlobalValue::PrivateLinkage, StrConst, "");
 378 }
 379
 380
 381 /// \brief Insert extern declaration of runtime-provided functions and globals.
 382 void MemorySanitizer::initializeCallbacks(Module &M) {
 383   // Only do this once.
 384   if (WarningFn)
 385     return;
 386
 387   IRBuilder<> IRB(*C);
 388   // Create the callback.
 389   // FIXME: this function should have "Cold" calling conv,
 390   // which is not yet implemented.
 391   StringRef WarningFnName = ClKeepGoing ? "__msan_warning"
 392                                         : "__msan_warning_noreturn";
 393   WarningFn = M.getOrInsertFunction(WarningFnName, IRB.getVoidTy(), nullptr);
 394
 395   for (size_t AccessSizeIndex = 0; AccessSizeIndex < kNumberOfAccessSizes;
 396        AccessSizeIndex++) {
 397     unsigned AccessSize = 1 << AccessSizeIndex;
 398     std::string FunctionName = "__msan_maybe_warning_" + itostr(AccessSize);
 399     MaybeWarningFn[AccessSizeIndex] = M.getOrInsertFunction(
 400         FunctionName, IRB.getVoidTy(), IRB.getIntNTy(AccessSize * 8),
 401         IRB.getInt32Ty(), nullptr);
 402
 403     FunctionName = "__msan_maybe_store_origin_" + itostr(AccessSize);
 404     MaybeStoreOriginFn[AccessSizeIndex] = M.getOrInsertFunction(
 405         FunctionName, IRB.getVoidTy(), IRB.getIntNTy(AccessSize * 8),
 406         IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt32Ty(), nullptr);
 407   }
 408
 409   MsanSetAllocaOrigin4Fn = M.getOrInsertFunction(
 410     "__msan_set_alloca_origin4", IRB.getVoidTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy,
 411     IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy, nullptr);
 412   MsanPoisonStackFn =
 413       M.getOrInsertFunction("__msan_poison_stack", IRB.getVoidTy(),
 414                             IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy, nullptr);
 415   MsanChainOriginFn = M.getOrInsertFunction(
 416     "__msan_chain_origin", IRB.getInt32Ty(), IRB.getInt32Ty(), nullptr);
 417   MemmoveFn = M.getOrInsertFunction(
 418     "__msan_memmove", IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(),
 419     IRB.getInt8PtrTy(), IntptrTy, nullptr);
 420   MemcpyFn = M.getOrInsertFunction(
 421     "__msan_memcpy", IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(),
 422     IntptrTy, nullptr);
 423   MemsetFn = M.getOrInsertFunction(
 424     "__msan_memset", IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt8PtrTy(), IRB.getInt32Ty(),
 425     IntptrTy, nullptr);
 426
 427   // Create globals.
 428   RetvalTLS = new GlobalVariable(
 429     M, ArrayType::get(IRB.getInt64Ty(), kRetvalTLSSize / 8), false,
 430     GlobalVariable::ExternalLinkage, nullptr, "__msan_retval_tls", nullptr,
 431     GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 432   RetvalOriginTLS = new GlobalVariable(
 433     M, OriginTy, false, GlobalVariable::ExternalLinkage, nullptr,
 434     "__msan_retval_origin_tls", nullptr, GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 435
 436   ParamTLS = new GlobalVariable(
 437     M, ArrayType::get(IRB.getInt64Ty(), kParamTLSSize / 8), false,
 438     GlobalVariable::ExternalLinkage, nullptr, "__msan_param_tls", nullptr,
 439     GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 440   ParamOriginTLS = new GlobalVariable(
 441     M, ArrayType::get(OriginTy, kParamTLSSize / 4), false,
 442     GlobalVariable::ExternalLinkage, nullptr, "__msan_param_origin_tls",
 443     nullptr, GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 444
 445   VAArgTLS = new GlobalVariable(
 446     M, ArrayType::get(IRB.getInt64Ty(), kParamTLSSize / 8), false,
 447     GlobalVariable::ExternalLinkage, nullptr, "__msan_va_arg_tls", nullptr,
 448     GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 449   VAArgOverflowSizeTLS = new GlobalVariable(
 450     M, IRB.getInt64Ty(), false, GlobalVariable::ExternalLinkage, nullptr,
 451     "__msan_va_arg_overflow_size_tls", nullptr,
 452     GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 453   OriginTLS = new GlobalVariable(
 454     M, IRB.getInt32Ty(), false, GlobalVariable::ExternalLinkage, nullptr,
 455     "__msan_origin_tls", nullptr, GlobalVariable::InitialExecTLSModel);
 456
 457   // We insert an empty inline asm after __msan_report* to avoid callback merge.
 458   EmptyAsm = InlineAsm::get(FunctionType::get(IRB.getVoidTy(), false),
 459                             StringRef(""), StringRef(""),
 460                             /*hasSideEffects=*/true);
 461 }
 462
 463 /// \brief Module-level initialization.
 464 ///
 465 /// inserts a call to __msan_init to the module's constructor list.
 466 bool MemorySanitizer::doInitialization(Module &M) {
 467   auto &DL = M.getDataLayout();
 468
 469   Triple TargetTriple(M.getTargetTriple());
 470   switch (TargetTriple.getOS()) {
 471     case Triple::FreeBSD:
 472       switch (TargetTriple.getArch()) {
 473         case Triple::x86_64:
 474           MapParams = FreeBSD_X86_MemoryMapParams.bits64;
 475           break;
 476         case Triple::x86:
 477           MapParams = FreeBSD_X86_MemoryMapParams.bits32;
 478           break;
 479         default:
 480           report_fatal_error("unsupported architecture");
 481       }
 482       break;
 483     case Triple::Linux:
 484       switch (TargetTriple.getArch()) {
 485         case Triple::x86_64:
 486           MapParams = Linux_X86_MemoryMapParams.bits64;
 487           break;
 488         case Triple::x86:
 489           MapParams = Linux_X86_MemoryMapParams.bits32;
 490           break;
 491         case Triple::mips64:
 492         case Triple::mips64el:
 493           MapParams = Linux_MIPS_MemoryMapParams.bits64;
 494           break;
 495         case Triple::ppc64:
 496         case Triple::ppc64le:
 497           MapParams = Linux_PowerPC_MemoryMapParams.bits64;
 498           break;
 499         default:
 500           report_fatal_error("unsupported architecture");
 501       }
 502       break;
 503     default:
 504       report_fatal_error("unsupported operating system");
 505   }
 506
 507   C = &(M.getContext());
 508   IRBuilder<> IRB(*C);
 509   IntptrTy = IRB.getIntPtrTy(DL);
 510   OriginTy = IRB.getInt32Ty();
 511
 512   ColdCallWeights = MDBuilder(*C).createBranchWeights(1, 1000);
 513   OriginStoreWeights = MDBuilder(*C).createBranchWeights(1, 1000);
 514
 515   std::tie(MsanCtorFunction, std::ignore) =
 516       createSanitizerCtorAndInitFunctions(M, kMsanModuleCtorName, kMsanInitName,
 517                                           /*InitArgTypes=*/{},
 518                                           /*InitArgs=*/{});
 519
 520   appendToGlobalCtors(M, MsanCtorFunction, 0);
 521
 522   if (TrackOrigins)
 523     new GlobalVariable(M, IRB.getInt32Ty(), true, GlobalValue::WeakODRLinkage,
 524                        IRB.getInt32(TrackOrigins), "__msan_track_origins");
 525
 526   if (ClKeepGoing)
 527     new GlobalVariable(M, IRB.getInt32Ty(), true, GlobalValue::WeakODRLinkage,
 528                        IRB.getInt32(ClKeepGoing), "__msan_keep_going");
 529
 530   return true;
 531 }
 532
 533 namespace {
 534
 535 /// \brief A helper class that handles instrumentation of VarArg
 536 /// functions on a particular platform.
 537 ///
 538 /// Implementations are expected to insert the instrumentation
 539 /// necessary to propagate argument shadow through VarArg function
 540 /// calls. Visit* methods are called during an InstVisitor pass over
 541 /// the function, and should avoid creating new basic blocks. A new
 542 /// instance of this class is created for each instrumented function.
 543 struct VarArgHelper {
 544   /// \brief Visit a CallSite.
 545   virtual void visitCallSite(CallSite &CS, IRBuilder<> &IRB) = 0;
 546
 547   /// \brief Visit a va_start call.
 548   virtual void visitVAStartInst(VAStartInst &I) = 0;
 549
 550   /// \brief Visit a va_copy call.
 551   virtual void visitVACopyInst(VACopyInst &I) = 0;
 552
 553   /// \brief Finalize function instrumentation.
 554   ///
 555   /// This method is called after visiting all interesting (see above)
 556   /// instructions in a function.
 557   virtual void finalizeInstrumentation() = 0;
 558
 559   virtual ~VarArgHelper() {}
 560 };
 561
 562 struct MemorySanitizerVisitor;
 563
 564 VarArgHelper*
 565 CreateVarArgHelper(Function &Func, MemorySanitizer &Msan,
 566                    MemorySanitizerVisitor &Visitor);
 567
 568 unsigned TypeSizeToSizeIndex(unsigned TypeSize) {
 569   if (TypeSize <= 8) return 0;
 570   return Log2_32_Ceil(TypeSize / 8);
 571 }
 572
 573 /// This class does all the work for a given function. Store and Load
 574 /// instructions store and load corresponding shadow and origin
 575 /// values. Most instructions propagate shadow from arguments to their
 576 /// return values. Certain instructions (most importantly, BranchInst)
 577 /// test their argument shadow and print reports (with a runtime call) if it's
 578 /// non-zero.
 579 struct MemorySanitizerVisitor : public InstVisitor<MemorySanitizerVisitor> {
 580   Function &F;
 581   MemorySanitizer &MS;
 582   SmallVector<PHINode *, 16> ShadowPHINodes, OriginPHINodes;
 583   ValueMap<Value*, Value*> ShadowMap, OriginMap;
 584   std::unique_ptr<VarArgHelper> VAHelper;
 585
 586   // The following flags disable parts of MSan instrumentation based on
 587   // blacklist contents and command-line options.
 588   bool InsertChecks;
 589   bool PropagateShadow;
 590   bool PoisonStack;
 591   bool PoisonUndef;
 592   bool CheckReturnValue;
 593
 594   struct ShadowOriginAndInsertPoint {
 595     Value *Shadow;
 596     Value *Origin;
 597     Instruction *OrigIns;
 598     ShadowOriginAndInsertPoint(Value *S, Value *O, Instruction *I)
 599       : Shadow(S), Origin(O), OrigIns(I) { }
 600   };
 601   SmallVector<ShadowOriginAndInsertPoint, 16> InstrumentationList;
 602   SmallVector<Instruction*, 16> StoreList;
 603
 604   MemorySanitizerVisitor(Function &F, MemorySanitizer &MS)
 605       : F(F), MS(MS), VAHelper(CreateVarArgHelper(F, MS, *this)) {
 606     bool SanitizeFunction = F.hasFnAttribute(Attribute::SanitizeMemory);
 607     InsertChecks = SanitizeFunction;
 608     PropagateShadow = SanitizeFunction;
 609     PoisonStack = SanitizeFunction && ClPoisonStack;
 610     PoisonUndef = SanitizeFunction && ClPoisonUndef;
 611     // FIXME: Consider using SpecialCaseList to specify a list of functions that
 612     // must always return fully initialized values. For now, we hardcode "main".
 613     CheckReturnValue = SanitizeFunction && (F.getName() == "main");
 614
 615     DEBUG(if (!InsertChecks)
 616           dbgs() << "MemorySanitizer is not inserting checks into '"
 617                  << F.getName() << "'\n");
 618   }
 619
 620   Value *updateOrigin(Value *V, IRBuilder<> &IRB) {
 621     if (MS.TrackOrigins <= 1) return V;
 622     return IRB.CreateCall(MS.MsanChainOriginFn, V);
 623   }
 624
 625   Value *originToIntptr(IRBuilder<> &IRB, Value *Origin) {
 626     const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
 627     unsigned IntptrSize = DL.getTypeStoreSize(MS.IntptrTy);
 628     if (IntptrSize == kOriginSize) return Origin;
 629     assert(IntptrSize == kOriginSize * 2);
 630     Origin = IRB.CreateIntCast(Origin, MS.IntptrTy, /* isSigned */ false);
 631     return IRB.CreateOr(Origin, IRB.CreateShl(Origin, kOriginSize * 8));
 632   }
 633
 634   /// \brief Fill memory range with the given origin value.
 635   void paintOrigin(IRBuilder<> &IRB, Value *Origin, Value *OriginPtr,
 636                    unsigned Size, unsigned Alignment) {
 637     const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
 638     unsigned IntptrAlignment = DL.getABITypeAlignment(MS.IntptrTy);
 639     unsigned IntptrSize = DL.getTypeStoreSize(MS.IntptrTy);
 640     assert(IntptrAlignment >= kMinOriginAlignment);
 641     assert(IntptrSize >= kOriginSize);
 642
 643     unsigned Ofs = 0;
 644     unsigned CurrentAlignment = Alignment;
 645     if (Alignment >= IntptrAlignment && IntptrSize > kOriginSize) {
 646       Value *IntptrOrigin = originToIntptr(IRB, Origin);
 647       Value *IntptrOriginPtr =
 648           IRB.CreatePointerCast(OriginPtr, PointerType::get(MS.IntptrTy, 0));
 649       for (unsigned i = 0; i < Size / IntptrSize; ++i) {
 650         Value *Ptr = i ? IRB.CreateConstGEP1_32(MS.IntptrTy, IntptrOriginPtr, i)
 651                        : IntptrOriginPtr;
 652         IRB.CreateAlignedStore(IntptrOrigin, Ptr, CurrentAlignment);
 653         Ofs += IntptrSize / kOriginSize;
 654         CurrentAlignment = IntptrAlignment;
 655       }
 656     }
 657
 658     for (unsigned i = Ofs; i < (Size + kOriginSize - 1) / kOriginSize; ++i) {
 659       Value *GEP =
 660           i ? IRB.CreateConstGEP1_32(nullptr, OriginPtr, i) : OriginPtr;
 661       IRB.CreateAlignedStore(Origin, GEP, CurrentAlignment);
 662       CurrentAlignment = kMinOriginAlignment;
 663     }
 664   }
 665
 666   void storeOrigin(IRBuilder<> &IRB, Value *Addr, Value *Shadow, Value *Origin,
 667                    unsigned Alignment, bool AsCall) {
 668     const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
 669     unsigned OriginAlignment = std::max(kMinOriginAlignment, Alignment);
 670     unsigned StoreSize = DL.getTypeStoreSize(Shadow->getType());
 671     if (isa<StructType>(Shadow->getType())) {
 672       paintOrigin(IRB, updateOrigin(Origin, IRB),
 673                   getOriginPtr(Addr, IRB, Alignment), StoreSize,
 674                   OriginAlignment);
 675     } else {
 676       Value *ConvertedShadow = convertToShadowTyNoVec(Shadow, IRB);
 677       Constant *ConstantShadow = dyn_cast_or_null<Constant>(ConvertedShadow);
 678       if (ConstantShadow) {
 679         if (ClCheckConstantShadow && !ConstantShadow->isZeroValue())
 680           paintOrigin(IRB, updateOrigin(Origin, IRB),
 681                       getOriginPtr(Addr, IRB, Alignment), StoreSize,
 682                       OriginAlignment);
 683         return;
 684       }
 685
 686       unsigned TypeSizeInBits =
 687           DL.getTypeSizeInBits(ConvertedShadow->getType());
 688       unsigned SizeIndex = TypeSizeToSizeIndex(TypeSizeInBits);
 689       if (AsCall && SizeIndex < kNumberOfAccessSizes) {
 690         Value *Fn = MS.MaybeStoreOriginFn[SizeIndex];
 691         Value *ConvertedShadow2 = IRB.CreateZExt(
 692             ConvertedShadow, IRB.getIntNTy(8 * (1 << SizeIndex)));
 693         IRB.CreateCall(Fn, {ConvertedShadow2,
 694                             IRB.CreatePointerCast(Addr, IRB.getInt8PtrTy()),
 695                             Origin});
 696       } else {
 697         Value *Cmp = IRB.CreateICmpNE(
 698             ConvertedShadow, getCleanShadow(ConvertedShadow), "_mscmp");
 699         Instruction *CheckTerm = SplitBlockAndInsertIfThen(
 700             Cmp, IRB.GetInsertPoint(), false, MS.OriginStoreWeights);
 701         IRBuilder<> IRBNew(CheckTerm);
 702         paintOrigin(IRBNew, updateOrigin(Origin, IRBNew),
 703                     getOriginPtr(Addr, IRBNew, Alignment), StoreSize,
 704                     OriginAlignment);
 705       }
 706     }
 707   }
 708
 709   void materializeStores(bool InstrumentWithCalls) {
 710     for (auto Inst : StoreList) {
 711       StoreInst &SI = *dyn_cast<StoreInst>(Inst);
 712
 713       IRBuilder<> IRB(&SI);
 714       Value *Val = SI.getValueOperand();
 715       Value *Addr = SI.getPointerOperand();
 716       Value *Shadow = SI.isAtomic() ? getCleanShadow(Val) : getShadow(Val);
 717       Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, Shadow->getType(), IRB);
 718
 719       StoreInst *NewSI =
 720           IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, SI.getAlignment());
 721       DEBUG(dbgs() << "  STORE: " << *NewSI << "\n");
 722       (void)NewSI;
 723
 724       if (ClCheckAccessAddress) insertShadowCheck(Addr, &SI);
 725
 726       if (SI.isAtomic()) SI.setOrdering(addReleaseOrdering(SI.getOrdering()));
 727
 728       if (MS.TrackOrigins && !SI.isAtomic())
 729         storeOrigin(IRB, Addr, Shadow, getOrigin(Val), SI.getAlignment(),
 730                     InstrumentWithCalls);
 731     }
 732   }
 733
 734   void materializeOneCheck(Instruction *OrigIns, Value *Shadow, Value *Origin,
 735                            bool AsCall) {
 736     IRBuilder<> IRB(OrigIns);
 737     DEBUG(dbgs() << "  SHAD0 : " << *Shadow << "\n");
 738     Value *ConvertedShadow = convertToShadowTyNoVec(Shadow, IRB);
 739     DEBUG(dbgs() << "  SHAD1 : " << *ConvertedShadow << "\n");
 740
 741     Constant *ConstantShadow = dyn_cast_or_null<Constant>(ConvertedShadow);
 742     if (ConstantShadow) {
 743       if (ClCheckConstantShadow && !ConstantShadow->isZeroValue()) {
 744         if (MS.TrackOrigins) {
 745           IRB.CreateStore(Origin ? (Value *)Origin : (Value *)IRB.getInt32(0),
 746                           MS.OriginTLS);
 747         }
 748         IRB.CreateCall(MS.WarningFn, {});
 749         IRB.CreateCall(MS.EmptyAsm, {});
 750         // FIXME: Insert UnreachableInst if !ClKeepGoing?
 751         // This may invalidate some of the following checks and needs to be done
 752         // at the very end.
 753       }
 754       return;
 755     }
 756
 757     const DataLayout &DL = OrigIns->getModule()->getDataLayout();
 758
 759     unsigned TypeSizeInBits = DL.getTypeSizeInBits(ConvertedShadow->getType());
 760     unsigned SizeIndex = TypeSizeToSizeIndex(TypeSizeInBits);
 761     if (AsCall && SizeIndex < kNumberOfAccessSizes) {
 762       Value *Fn = MS.MaybeWarningFn[SizeIndex];
 763       Value *ConvertedShadow2 =
 764           IRB.CreateZExt(ConvertedShadow, IRB.getIntNTy(8 * (1 << SizeIndex)));
 765       IRB.CreateCall(Fn, {ConvertedShadow2, MS.TrackOrigins && Origin
 766                                                 ? Origin
 767                                                 : (Value *)IRB.getInt32(0)});
 768     } else {
 769       Value *Cmp = IRB.CreateICmpNE(ConvertedShadow,
 770                                     getCleanShadow(ConvertedShadow), "_mscmp");
 771       Instruction *CheckTerm = SplitBlockAndInsertIfThen(
 772           Cmp, OrigIns,
 773           /* Unreachable */ !ClKeepGoing, MS.ColdCallWeights);
 774
 775       IRB.SetInsertPoint(CheckTerm);
 776       if (MS.TrackOrigins) {
 777         IRB.CreateStore(Origin ? (Value *)Origin : (Value *)IRB.getInt32(0),
 778                         MS.OriginTLS);
 779       }
 780       IRB.CreateCall(MS.WarningFn, {});
 781       IRB.CreateCall(MS.EmptyAsm, {});
 782       DEBUG(dbgs() << "  CHECK: " << *Cmp << "\n");
 783     }
 784   }
 785
 786   void materializeChecks(bool InstrumentWithCalls) {
 787     for (const auto &ShadowData : InstrumentationList) {
 788       Instruction *OrigIns = ShadowData.OrigIns;
 789       Value *Shadow = ShadowData.Shadow;
 790       Value *Origin = ShadowData.Origin;
 791       materializeOneCheck(OrigIns, Shadow, Origin, InstrumentWithCalls);
 792     }
 793     DEBUG(dbgs() << "DONE:\n" << F);
 794   }
 795
 796   /// \brief Add MemorySanitizer instrumentation to a function.
 797   bool runOnFunction() {
 798     MS.initializeCallbacks(*F.getParent());
 799
 800     // In the presence of unreachable blocks, we may see Phi nodes with
 801     // incoming nodes from such blocks. Since InstVisitor skips unreachable
 802     // blocks, such nodes will not have any shadow value associated with them.
 803     // It's easier to remove unreachable blocks than deal with missing shadow.
 804     removeUnreachableBlocks(F);
 805
 806     // Iterate all BBs in depth-first order and create shadow instructions
 807     // for all instructions (where applicable).
 808     // For PHI nodes we create dummy shadow PHIs which will be finalized later.
 809     for (BasicBlock *BB : depth_first(&F.getEntryBlock()))
 810       visit(*BB);
 811
 812
 813     // Finalize PHI nodes.
 814     for (PHINode *PN : ShadowPHINodes) {
 815       PHINode *PNS = cast<PHINode>(getShadow(PN));
 816       PHINode *PNO = MS.TrackOrigins ? cast<PHINode>(getOrigin(PN)) : nullptr;
 817       size_t NumValues = PN->getNumIncomingValues();
 818       for (size_t v = 0; v < NumValues; v++) {
 819         PNS->addIncoming(getShadow(PN, v), PN->getIncomingBlock(v));
 820         if (PNO) PNO->addIncoming(getOrigin(PN, v), PN->getIncomingBlock(v));
 821       }
 822     }
 823
 824     VAHelper->finalizeInstrumentation();
 825
 826     bool InstrumentWithCalls = ClInstrumentationWithCallThreshold >= 0 &&
 827                                InstrumentationList.size() + StoreList.size() >
 828                                    (unsigned)ClInstrumentationWithCallThreshold;
 829
 830     // Delayed instrumentation of StoreInst.
 831     // This may add new checks to be inserted later.
 832     materializeStores(InstrumentWithCalls);
 833
 834     // Insert shadow value checks.
 835     materializeChecks(InstrumentWithCalls);
 836
 837     return true;
 838   }
 839
 840   /// \brief Compute the shadow type that corresponds to a given Value.
 841   Type *getShadowTy(Value *V) {
 842     return getShadowTy(V->getType());
 843   }
 844
 845   /// \brief Compute the shadow type that corresponds to a given Type.
 846   Type *getShadowTy(Type *OrigTy) {
 847     if (!OrigTy->isSized()) {
 848       return nullptr;
 849     }
 850     // For integer type, shadow is the same as the original type.
 851     // This may return weird-sized types like i1.
 852     if (IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(OrigTy))
 853       return IT;
 854     const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
 855     if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(OrigTy)) {
 856       uint32_t EltSize = DL.getTypeSizeInBits(VT->getElementType());
 857       return VectorType::get(IntegerType::get(*MS.C, EltSize),
 858                              VT->getNumElements());
 859     }
 860     if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(OrigTy)) {
 861       return ArrayType::get(getShadowTy(AT->getElementType()),
 862                             AT->getNumElements());
 863     }
 864     if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(OrigTy)) {
 865       SmallVector<Type*, 4> Elements;
 866       for (unsigned i = 0, n = ST->getNumElements(); i < n; i++)
 867         Elements.push_back(getShadowTy(ST->getElementType(i)));
 868       StructType *Res = StructType::get(*MS.C, Elements, ST->isPacked());
 869       DEBUG(dbgs() << "getShadowTy: " << *ST << " ===> " << *Res << "\n");
 870       return Res;
 871     }
 872     uint32_t TypeSize = DL.getTypeSizeInBits(OrigTy);
 873     return IntegerType::get(*MS.C, TypeSize);
 874   }
 875
 876   /// \brief Flatten a vector type.
 877   Type *getShadowTyNoVec(Type *ty) {
 878     if (VectorType *vt = dyn_cast<VectorType>(ty))
 879       return IntegerType::get(*MS.C, vt->getBitWidth());
 880     return ty;
 881   }
 882
 883   /// \brief Convert a shadow value to it's flattened variant.
 884   Value *convertToShadowTyNoVec(Value *V, IRBuilder<> &IRB) {
 885     Type *Ty = V->getType();
 886     Type *NoVecTy = getShadowTyNoVec(Ty);
 887     if (Ty == NoVecTy) return V;
 888     return IRB.CreateBitCast(V, NoVecTy);
 889   }
 890
 891   /// \brief Compute the integer shadow offset that corresponds to a given
 892   /// application address.
 893   ///
 894   /// Offset = (Addr & ~AndMask) ^ XorMask
 895   Value *getShadowPtrOffset(Value *Addr, IRBuilder<> &IRB) {
 896     uint64_t AndMask = MS.MapParams->AndMask;
 897     assert(AndMask != 0 && "AndMask shall be specified");
 898     Value *OffsetLong =
 899       IRB.CreateAnd(IRB.CreatePointerCast(Addr, MS.IntptrTy),
 900                     ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ~AndMask));
 901
 902     uint64_t XorMask = MS.MapParams->XorMask;
 903     if (XorMask != 0)
 904       OffsetLong = IRB.CreateXor(OffsetLong,
 905                                  ConstantInt::get(MS.IntptrTy, XorMask));
 906     return OffsetLong;
 907   }
 908
 909   /// \brief Compute the shadow address that corresponds to a given application
 910   /// address.
 911   ///
 912   /// Shadow = ShadowBase + Offset
 913   Value *getShadowPtr(Value *Addr, Type *ShadowTy,
 914                       IRBuilder<> &IRB) {
 915     Value *ShadowLong = getShadowPtrOffset(Addr, IRB);
 916     uint64_t ShadowBase = MS.MapParams->ShadowBase;
 917     if (ShadowBase != 0)
 918       ShadowLong =
 919         IRB.CreateAdd(ShadowLong,
 920                       ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ShadowBase));
 921     return IRB.CreateIntToPtr(ShadowLong, PointerType::get(ShadowTy, 0));
 922   }
 923
 924   /// \brief Compute the origin address that corresponds to a given application
 925   /// address.
 926   ///
 927   /// OriginAddr = (OriginBase + Offset) & ~3ULL
 928   Value *getOriginPtr(Value *Addr, IRBuilder<> &IRB, unsigned Alignment) {
 929     Value *OriginLong = getShadowPtrOffset(Addr, IRB);
 930     uint64_t OriginBase = MS.MapParams->OriginBase;
 931     if (OriginBase != 0)
 932       OriginLong =
 933         IRB.CreateAdd(OriginLong,
 934                       ConstantInt::get(MS.IntptrTy, OriginBase));
 935     if (Alignment < kMinOriginAlignment) {
 936       uint64_t Mask = kMinOriginAlignment - 1;
 937       OriginLong = IRB.CreateAnd(OriginLong,
 938                                  ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ~Mask));
 939     }
 940     return IRB.CreateIntToPtr(OriginLong,
 941                               PointerType::get(IRB.getInt32Ty(), 0));
 942   }
 943
 944   /// \brief Compute the shadow address for a given function argument.
 945   ///
 946   /// Shadow = ParamTLS+ArgOffset.
 947   Value *getShadowPtrForArgument(Value *A, IRBuilder<> &IRB,
 948                                  int ArgOffset) {
 949     Value *Base = IRB.CreatePointerCast(MS.ParamTLS, MS.IntptrTy);
 950     Base = IRB.CreateAdd(Base, ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ArgOffset));
 951     return IRB.CreateIntToPtr(Base, PointerType::get(getShadowTy(A), 0),
 952                               "_msarg");
 953   }
 954
 955   /// \brief Compute the origin address for a given function argument.
 956   Value *getOriginPtrForArgument(Value *A, IRBuilder<> &IRB,
 957                                  int ArgOffset) {
 958     if (!MS.TrackOrigins) return nullptr;
 959     Value *Base = IRB.CreatePointerCast(MS.ParamOriginTLS, MS.IntptrTy);
 960     Base = IRB.CreateAdd(Base, ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ArgOffset));
 961     return IRB.CreateIntToPtr(Base, PointerType::get(MS.OriginTy, 0),
 962                               "_msarg_o");
 963   }
 964
 965   /// \brief Compute the shadow address for a retval.
 966   Value *getShadowPtrForRetval(Value *A, IRBuilder<> &IRB) {
 967     Value *Base = IRB.CreatePointerCast(MS.RetvalTLS, MS.IntptrTy);
 968     return IRB.CreateIntToPtr(Base, PointerType::get(getShadowTy(A), 0),
 969                               "_msret");
 970   }
 971
 972   /// \brief Compute the origin address for a retval.
 973   Value *getOriginPtrForRetval(IRBuilder<> &IRB) {
 974     // We keep a single origin for the entire retval. Might be too optimistic.
 975     return MS.RetvalOriginTLS;
 976   }
 977
 978   /// \brief Set SV to be the shadow value for V.
 979   void setShadow(Value *V, Value *SV) {
 980     assert(!ShadowMap.count(V) && "Values may only have one shadow");
 981     ShadowMap[V] = PropagateShadow ? SV : getCleanShadow(V);
 982   }
 983
 984   /// \brief Set Origin to be the origin value for V.
 985   void setOrigin(Value *V, Value *Origin) {
 986     if (!MS.TrackOrigins) return;
 987     assert(!OriginMap.count(V) && "Values may only have one origin");
 988     DEBUG(dbgs() << "ORIGIN: " << *V << "  ==> " << *Origin << "\n");
 989     OriginMap[V] = Origin;
 990   }
 991
 992   /// \brief Create a clean shadow value for a given value.
 993   ///
 994   /// Clean shadow (all zeroes) means all bits of the value are defined
 995   /// (initialized).
 996   Constant *getCleanShadow(Value *V) {
 997     Type *ShadowTy = getShadowTy(V);
 998     if (!ShadowTy)
 999       return nullptr;
1000     return Constant::getNullValue(ShadowTy);
1001   }
1002
1003   /// \brief Create a dirty shadow of a given shadow type.
1004   Constant *getPoisonedShadow(Type *ShadowTy) {
1005     assert(ShadowTy);
1006     if (isa<IntegerType>(ShadowTy) || isa<VectorType>(ShadowTy))
1007       return Constant::getAllOnesValue(ShadowTy);
1008     if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(ShadowTy)) {
1009       SmallVector<Constant *, 4> Vals(AT->getNumElements(),
1010                                       getPoisonedShadow(AT->getElementType()));
1011       return ConstantArray::get(AT, Vals);
1012     }
1013     if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(ShadowTy)) {
1014       SmallVector<Constant *, 4> Vals;
1015       for (unsigned i = 0, n = ST->getNumElements(); i < n; i++)
1016         Vals.push_back(getPoisonedShadow(ST->getElementType(i)));
1017       return ConstantStruct::get(ST, Vals);
1018     }
1019     llvm_unreachable("Unexpected shadow type");
1020   }
1021
1022   /// \brief Create a dirty shadow for a given value.
1023   Constant *getPoisonedShadow(Value *V) {
1024     Type *ShadowTy = getShadowTy(V);
1025     if (!ShadowTy)
1026       return nullptr;
1027     return getPoisonedShadow(ShadowTy);
1028   }
1029
1030   /// \brief Create a clean (zero) origin.
1031   Value *getCleanOrigin() {
1032     return Constant::getNullValue(MS.OriginTy);
1033   }
1034
1035   /// \brief Get the shadow value for a given Value.
1036   ///
1037   /// This function either returns the value set earlier with setShadow,
1038   /// or extracts if from ParamTLS (for function arguments).
1039   Value *getShadow(Value *V) {
1040     if (!PropagateShadow) return getCleanShadow(V);
1041     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1042       // For instructions the shadow is already stored in the map.
1043       Value *Shadow = ShadowMap[V];
1044       if (!Shadow) {
1045         DEBUG(dbgs() << "No shadow: " << *V << "\n" << *(I->getParent()));
1046         (void)I;
1047         assert(Shadow && "No shadow for a value");
1048       }
1049       return Shadow;
1050     }
1051     if (UndefValue *U = dyn_cast<UndefValue>(V)) {
1052       Value *AllOnes = PoisonUndef ? getPoisonedShadow(V) : getCleanShadow(V);
1053       DEBUG(dbgs() << "Undef: " << *U << " ==> " << *AllOnes << "\n");
1054       (void)U;
1055       return AllOnes;
1056     }
1057     if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
1058       // For arguments we compute the shadow on demand and store it in the map.
1059       Value **ShadowPtr = &ShadowMap[V];
1060       if (*ShadowPtr)
1061         return *ShadowPtr;
1062       Function *F = A->getParent();
1063       IRBuilder<> EntryIRB(F->getEntryBlock().getFirstNonPHI());
1064       unsigned ArgOffset = 0;
1065       const DataLayout &DL = F->getParent()->getDataLayout();
1066       for (auto &FArg : F->args()) {
1067         if (!FArg.getType()->isSized()) {
1068           DEBUG(dbgs() << "Arg is not sized\n");
1069           continue;
1070         }
1071         unsigned Size =
1072             FArg.hasByValAttr()
1073                 ? DL.getTypeAllocSize(FArg.getType()->getPointerElementType())
1074                 : DL.getTypeAllocSize(FArg.getType());
1075         if (A == &FArg) {
1076           bool Overflow = ArgOffset + Size > kParamTLSSize;
1077           Value *Base = getShadowPtrForArgument(&FArg, EntryIRB, ArgOffset);
1078           if (FArg.hasByValAttr()) {
1079             // ByVal pointer itself has clean shadow. We copy the actual
1080             // argument shadow to the underlying memory.
1081             // Figure out maximal valid memcpy alignment.
1082             unsigned ArgAlign = FArg.getParamAlignment();
1083             if (ArgAlign == 0) {
1084               Type *EltType = A->getType()->getPointerElementType();
1085               ArgAlign = DL.getABITypeAlignment(EltType);
1086             }
1087             if (Overflow) {
1088               // ParamTLS overflow.
1089               EntryIRB.CreateMemSet(
1090                   getShadowPtr(V, EntryIRB.getInt8Ty(), EntryIRB),
1091                   Constant::getNullValue(EntryIRB.getInt8Ty()), Size, ArgAlign);
1092             } else {
1093               unsigned CopyAlign = std::min(ArgAlign, kShadowTLSAlignment);
1094               Value *Cpy = EntryIRB.CreateMemCpy(
1095                   getShadowPtr(V, EntryIRB.getInt8Ty(), EntryIRB), Base, Size,
1096                   CopyAlign);
1097               DEBUG(dbgs() << "  ByValCpy: " << *Cpy << "\n");
1098               (void)Cpy;
1099             }
1100             *ShadowPtr = getCleanShadow(V);
1101           } else {
1102             if (Overflow) {
1103               // ParamTLS overflow.
1104               *ShadowPtr = getCleanShadow(V);
1105             } else {
1106               *ShadowPtr =
1107                   EntryIRB.CreateAlignedLoad(Base, kShadowTLSAlignment);
1108             }
1109           }
1110           DEBUG(dbgs() << "  ARG:    "  << FArg << " ==> " <<
1111                 **ShadowPtr << "\n");
1112           if (MS.TrackOrigins && !Overflow) {
1113             Value *OriginPtr =
1114                 getOriginPtrForArgument(&FArg, EntryIRB, ArgOffset);
1115             setOrigin(A, EntryIRB.CreateLoad(OriginPtr));
1116           } else {
1117             setOrigin(A, getCleanOrigin());
1118           }
1119         }
1120         ArgOffset += RoundUpToAlignment(Size, kShadowTLSAlignment);
1121       }
1122       assert(*ShadowPtr && "Could not find shadow for an argument");
1123       return *ShadowPtr;
1124     }
1125     // For everything else the shadow is zero.
1126     return getCleanShadow(V);
1127   }
1128
1129   /// \brief Get the shadow for i-th argument of the instruction I.
1130   Value *getShadow(Instruction *I, int i) {
1131     return getShadow(I->getOperand(i));
1132   }
1133
1134   /// \brief Get the origin for a value.
1135   Value *getOrigin(Value *V) {
1136     if (!MS.TrackOrigins) return nullptr;
1137     if (!PropagateShadow) return getCleanOrigin();
1138     if (isa<Constant>(V)) return getCleanOrigin();
1139     assert((isa<Instruction>(V) || isa<Argument>(V)) &&
1140            "Unexpected value type in getOrigin()");
1141     Value *Origin = OriginMap[V];
1142     assert(Origin && "Missing origin");
1143     return Origin;
1144   }
1145
1146   /// \brief Get the origin for i-th argument of the instruction I.
1147   Value *getOrigin(Instruction *I, int i) {
1148     return getOrigin(I->getOperand(i));
1149   }
1150
1151   /// \brief Remember the place where a shadow check should be inserted.
1152   ///
1153   /// This location will be later instrumented with a check that will print a
1154   /// UMR warning in runtime if the shadow value is not 0.
1155   void insertShadowCheck(Value *Shadow, Value *Origin, Instruction *OrigIns) {
1156     assert(Shadow);
1157     if (!InsertChecks) return;
1158 #ifndef NDEBUG
1159     Type *ShadowTy = Shadow->getType();
1160     assert((isa<IntegerType>(ShadowTy) || isa<VectorType>(ShadowTy)) &&
1161            "Can only insert checks for integer and vector shadow types");
1162 #endif
1163     InstrumentationList.push_back(
1164         ShadowOriginAndInsertPoint(Shadow, Origin, OrigIns));
1165   }
1166
1167   /// \brief Remember the place where a shadow check should be inserted.
1168   ///
1169   /// This location will be later instrumented with a check that will print a
1170   /// UMR warning in runtime if the value is not fully defined.
1171   void insertShadowCheck(Value *Val, Instruction *OrigIns) {
1172     assert(Val);
1173     Value *Shadow, *Origin;
1174     if (ClCheckConstantShadow) {
1175       Shadow = getShadow(Val);
1176       if (!Shadow) return;
1177       Origin = getOrigin(Val);
1178     } else {
1179       Shadow = dyn_cast_or_null<Instruction>(getShadow(Val));
1180       if (!Shadow) return;
1181       Origin = dyn_cast_or_null<Instruction>(getOrigin(Val));
1182     }
1183     insertShadowCheck(Shadow, Origin, OrigIns);
1184   }
1185
1186   AtomicOrdering addReleaseOrdering(AtomicOrdering a) {
1187     switch (a) {
1188       case NotAtomic:
1189         return NotAtomic;
1190       case Unordered:
1191       case Monotonic:
1192       case Release:
1193         return Release;
1194       case Acquire:
1195       case AcquireRelease:
1196         return AcquireRelease;
1197       case SequentiallyConsistent:
1198         return SequentiallyConsistent;
1199     }
1200     llvm_unreachable("Unknown ordering");
1201   }
1202
1203   AtomicOrdering addAcquireOrdering(AtomicOrdering a) {
1204     switch (a) {
1205       case NotAtomic:
1206         return NotAtomic;
1207       case Unordered:
1208       case Monotonic:
1209       case Acquire:
1210         return Acquire;
1211       case Release:
1212       case AcquireRelease:
1213         return AcquireRelease;
1214       case SequentiallyConsistent:
1215         return SequentiallyConsistent;
1216     }
1217     llvm_unreachable("Unknown ordering");
1218   }
1219
1220   // ------------------- Visitors.
1221
1222   /// \brief Instrument LoadInst
1223   ///
1224   /// Loads the corresponding shadow and (optionally) origin.
1225   /// Optionally, checks that the load address is fully defined.
1226   void visitLoadInst(LoadInst &I) {
1227     assert(I.getType()->isSized() && "Load type must have size");
1228     IRBuilder<> IRB(I.getNextNode());
1229     Type *ShadowTy = getShadowTy(&I);
1230     Value *Addr = I.getPointerOperand();
1231     if (PropagateShadow && !I.getMetadata("nosanitize")) {
1232       Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, ShadowTy, IRB);
1233       setShadow(&I,
1234                 IRB.CreateAlignedLoad(ShadowPtr, I.getAlignment(), "_msld"));
1235     } else {
1236       setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
1237     }
1238
1239     if (ClCheckAccessAddress)
1240       insertShadowCheck(I.getPointerOperand(), &I);
1241
1242     if (I.isAtomic())
1243       I.setOrdering(addAcquireOrdering(I.getOrdering()));
1244
1245     if (MS.TrackOrigins) {
1246       if (PropagateShadow) {
1247         unsigned Alignment = I.getAlignment();
1248         unsigned OriginAlignment = std::max(kMinOriginAlignment, Alignment);
1249         setOrigin(&I, IRB.CreateAlignedLoad(getOriginPtr(Addr, IRB, Alignment),
1250                                             OriginAlignment));
1251       } else {
1252         setOrigin(&I, getCleanOrigin());
1253       }
1254     }
1255   }
1256
1257   /// \brief Instrument StoreInst
1258   ///
1259   /// Stores the corresponding shadow and (optionally) origin.
1260   /// Optionally, checks that the store address is fully defined.
1261   void visitStoreInst(StoreInst &I) {
1262     StoreList.push_back(&I);
1263   }
1264
1265   void handleCASOrRMW(Instruction &I) {
1266     assert(isa<AtomicRMWInst>(I) || isa<AtomicCmpXchgInst>(I));
1267
1268     IRBuilder<> IRB(&I);
1269     Value *Addr = I.getOperand(0);
1270     Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, I.getType(), IRB);
1271
1272     if (ClCheckAccessAddress)
1273       insertShadowCheck(Addr, &I);
1274
1275     // Only test the conditional argument of cmpxchg instruction.
1276     // The other argument can potentially be uninitialized, but we can not
1277     // detect this situation reliably without possible false positives.
1278     if (isa<AtomicCmpXchgInst>(I))
1279       insertShadowCheck(I.getOperand(1), &I);
1280
1281     IRB.CreateStore(getCleanShadow(&I), ShadowPtr);
1282
1283     setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
1284     setOrigin(&I, getCleanOrigin());
1285   }
1286
1287   void visitAtomicRMWInst(AtomicRMWInst &I) {
1288     handleCASOrRMW(I);
1289     I.setOrdering(addReleaseOrdering(I.getOrdering()));
1290   }
1291
1292   void visitAtomicCmpXchgInst(AtomicCmpXchgInst &I) {
1293     handleCASOrRMW(I);
1294     I.setSuccessOrdering(addReleaseOrdering(I.getSuccessOrdering()));
1295   }
1296
1297   // Vector manipulation.
1298   void visitExtractElementInst(ExtractElementInst &I) {
1299     insertShadowCheck(I.getOperand(1), &I);
1300     IRBuilder<> IRB(&I);
1301     setShadow(&I, IRB.CreateExtractElement(getShadow(&I, 0), I.getOperand(1),
1302               "_msprop"));
1303     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1304   }
1305
1306   void visitInsertElementInst(InsertElementInst &I) {
1307     insertShadowCheck(I.getOperand(2), &I);
1308     IRBuilder<> IRB(&I);
1309     setShadow(&I, IRB.CreateInsertElement(getShadow(&I, 0), getShadow(&I, 1),
1310               I.getOperand(2), "_msprop"));
1311     setOriginForNaryOp(I);
1312   }
1313
1314   void visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &I) {
1315     insertShadowCheck(I.getOperand(2), &I);
1316     IRBuilder<> IRB(&I);
1317     setShadow(&I, IRB.CreateShuffleVector(getShadow(&I, 0), getShadow(&I, 1),
1318               I.getOperand(2), "_msprop"));
1319     setOriginForNaryOp(I);
1320   }
1321
1322   // Casts.
1323   void visitSExtInst(SExtInst &I) {
1324     IRBuilder<> IRB(&I);
1325     setShadow(&I, IRB.CreateSExt(getShadow(&I, 0), I.getType(), "_msprop"));
1326     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1327   }
1328
1329   void visitZExtInst(ZExtInst &I) {
1330     IRBuilder<> IRB(&I);
1331     setShadow(&I, IRB.CreateZExt(getShadow(&I, 0), I.getType(), "_msprop"));
1332     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1333   }
1334
1335   void visitTruncInst(TruncInst &I) {
1336     IRBuilder<> IRB(&I);
1337     setShadow(&I, IRB.CreateTrunc(getShadow(&I, 0), I.getType(), "_msprop"));
1338     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1339   }
1340
1341   void visitBitCastInst(BitCastInst &I) {
1342     // Special case: if this is the bitcast (there is exactly 1 allowed) between
1343     // a musttail call and a ret, don't instrument. New instructions are not
1344     // allowed after a musttail call.
1345     if (auto *CI = dyn_cast<CallInst>(I.getOperand(0)))
1346       if (CI->isMustTailCall())
1347         return;
1348     IRBuilder<> IRB(&I);
1349     setShadow(&I, IRB.CreateBitCast(getShadow(&I, 0), getShadowTy(&I)));
1350     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1351   }
1352
1353   void visitPtrToIntInst(PtrToIntInst &I) {
1354     IRBuilder<> IRB(&I);
1355     setShadow(&I, IRB.CreateIntCast(getShadow(&I, 0), getShadowTy(&I), false,
1356              "_msprop_ptrtoint"));
1357     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1358   }
1359
1360   void visitIntToPtrInst(IntToPtrInst &I) {
1361     IRBuilder<> IRB(&I);
1362     setShadow(&I, IRB.CreateIntCast(getShadow(&I, 0), getShadowTy(&I), false,
1363              "_msprop_inttoptr"));
1364     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1365   }
1366
1367   void visitFPToSIInst(CastInst& I) { handleShadowOr(I); }
1368   void visitFPToUIInst(CastInst& I) { handleShadowOr(I); }
1369   void visitSIToFPInst(CastInst& I) { handleShadowOr(I); }
1370   void visitUIToFPInst(CastInst& I) { handleShadowOr(I); }
1371   void visitFPExtInst(CastInst& I) { handleShadowOr(I); }
1372   void visitFPTruncInst(CastInst& I) { handleShadowOr(I); }
1373
1374   /// \brief Propagate shadow for bitwise AND.
1375   ///
1376   /// This code is exact, i.e. if, for example, a bit in the left argument
1377   /// is defined and 0, then neither the value not definedness of the
1378   /// corresponding bit in B don't affect the resulting shadow.
1379   void visitAnd(BinaryOperator &I) {
1380     IRBuilder<> IRB(&I);
1381     //  "And" of 0 and a poisoned value results in unpoisoned value.
1382     //  1&1 => 1;     0&1 => 0;     p&1 => p;
1383     //  1&0 => 0;     0&0 => 0;     p&0 => 0;
1384     //  1&p => p;     0&p => 0;     p&p => p;
1385     //  S = (S1 & S2) | (V1 & S2) | (S1 & V2)
1386     Value *S1 = getShadow(&I, 0);
1387     Value *S2 = getShadow(&I, 1);
1388     Value *V1 = I.getOperand(0);
1389     Value *V2 = I.getOperand(1);
1390     if (V1->getType() != S1->getType()) {
1391       V1 = IRB.CreateIntCast(V1, S1->getType(), false);
1392       V2 = IRB.CreateIntCast(V2, S2->getType(), false);
1393     }
1394     Value *S1S2 = IRB.CreateAnd(S1, S2);
1395     Value *V1S2 = IRB.CreateAnd(V1, S2);
1396     Value *S1V2 = IRB.CreateAnd(S1, V2);
1397     setShadow(&I, IRB.CreateOr(S1S2, IRB.CreateOr(V1S2, S1V2)));
1398     setOriginForNaryOp(I);
1399   }
1400
1401   void visitOr(BinaryOperator &I) {
1402     IRBuilder<> IRB(&I);
1403     //  "Or" of 1 and a poisoned value results in unpoisoned value.
1404     //  1|1 => 1;     0|1 => 1;     p|1 => 1;
1405     //  1|0 => 1;     0|0 => 0;     p|0 => p;
1406     //  1|p => 1;     0|p => p;     p|p => p;
1407     //  S = (S1 & S2) | (~V1 & S2) | (S1 & ~V2)
1408     Value *S1 = getShadow(&I, 0);
1409     Value *S2 = getShadow(&I, 1);
1410     Value *V1 = IRB.CreateNot(I.getOperand(0));
1411     Value *V2 = IRB.CreateNot(I.getOperand(1));
1412     if (V1->getType() != S1->getType()) {
1413       V1 = IRB.CreateIntCast(V1, S1->getType(), false);
1414       V2 = IRB.CreateIntCast(V2, S2->getType(), false);
1415     }
1416     Value *S1S2 = IRB.CreateAnd(S1, S2);
1417     Value *V1S2 = IRB.CreateAnd(V1, S2);
1418     Value *S1V2 = IRB.CreateAnd(S1, V2);
1419     setShadow(&I, IRB.CreateOr(S1S2, IRB.CreateOr(V1S2, S1V2)));
1420     setOriginForNaryOp(I);
1421   }
1422
1423   /// \brief Default propagation of shadow and/or origin.
1424   ///
1425   /// This class implements the general case of shadow propagation, used in all
1426   /// cases where we don't know and/or don't care about what the operation
1427   /// actually does. It converts all input shadow values to a common type
1428   /// (extending or truncating as necessary), and bitwise OR's them.
1429   ///
1430   /// This is much cheaper than inserting checks (i.e. requiring inputs to be
1431   /// fully initialized), and less prone to false positives.
1432   ///
1433   /// This class also implements the general case of origin propagation. For a
1434   /// Nary operation, result origin is set to the origin of an argument that is
1435   /// not entirely initialized. If there is more than one such arguments, the
1436   /// rightmost of them is picked. It does not matter which one is picked if all
1437   /// arguments are initialized.
1438   template <bool CombineShadow>
1439   class Combiner {
1440     Value *Shadow;
1441     Value *Origin;
1442     IRBuilder<> &IRB;
1443     MemorySanitizerVisitor *MSV;
1444
1445   public:
1446     Combiner(MemorySanitizerVisitor *MSV, IRBuilder<> &IRB) :
1447       Shadow(nullptr), Origin(nullptr), IRB(IRB), MSV(MSV) {}
1448
1449     /// \brief Add a pair of shadow and origin values to the mix.
1450     Combiner &Add(Value *OpShadow, Value *OpOrigin) {
1451       if (CombineShadow) {
1452         assert(OpShadow);
1453         if (!Shadow)
1454           Shadow = OpShadow;
1455         else {
1456           OpShadow = MSV->CreateShadowCast(IRB, OpShadow, Shadow->getType());
1457           Shadow = IRB.CreateOr(Shadow, OpShadow, "_msprop");
1458         }
1459       }
1460
1461       if (MSV->MS.TrackOrigins) {
1462         assert(OpOrigin);
1463         if (!Origin) {
1464           Origin = OpOrigin;
1465         } else {
1466           Constant *ConstOrigin = dyn_cast<Constant>(OpOrigin);
1467           // No point in adding something that might result in 0 origin value.
1468           if (!ConstOrigin || !ConstOrigin->isNullValue()) {
1469             Value *FlatShadow = MSV->convertToShadowTyNoVec(OpShadow, IRB);
1470             Value *Cond =
1471                 IRB.CreateICmpNE(FlatShadow, MSV->getCleanShadow(FlatShadow));
1472             Origin = IRB.CreateSelect(Cond, OpOrigin, Origin);
1473           }
1474         }
1475       }
1476       return *this;
1477     }
1478
1479     /// \brief Add an application value to the mix.
1480     Combiner &Add(Value *V) {
1481       Value *OpShadow = MSV->getShadow(V);
1482       Value *OpOrigin = MSV->MS.TrackOrigins ? MSV->getOrigin(V) : nullptr;
1483       return Add(OpShadow, OpOrigin);
1484     }
1485
1486     /// \brief Set the current combined values as the given instruction's shadow
1487     /// and origin.
1488     void Done(Instruction *I) {
1489       if (CombineShadow) {
1490         assert(Shadow);
1491         Shadow = MSV->CreateShadowCast(IRB, Shadow, MSV->getShadowTy(I));
1492         MSV->setShadow(I, Shadow);
1493       }
1494       if (MSV->MS.TrackOrigins) {
1495         assert(Origin);
1496         MSV->setOrigin(I, Origin);
1497       }
1498     }
1499   };
1500
1501   typedef Combiner<true> ShadowAndOriginCombiner;
1502   typedef Combiner<false> OriginCombiner;
1503
1504   /// \brief Propagate origin for arbitrary operation.
1505   void setOriginForNaryOp(Instruction &I) {
1506     if (!MS.TrackOrigins) return;
1507     IRBuilder<> IRB(&I);
1508     OriginCombiner OC(this, IRB);
1509     for (Instruction::op_iterator OI = I.op_begin(); OI != I.op_end(); ++OI)
1510       OC.Add(OI->get());
1511     OC.Done(&I);
1512   }
1513
1514   size_t VectorOrPrimitiveTypeSizeInBits(Type *Ty) {
1515     assert(!(Ty->isVectorTy() && Ty->getScalarType()->isPointerTy()) &&
1516            "Vector of pointers is not a valid shadow type");
1517     return Ty->isVectorTy() ?
1518       Ty->getVectorNumElements() * Ty->getScalarSizeInBits() :
1519       Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1520   }
1521
1522   /// \brief Cast between two shadow types, extending or truncating as
1523   /// necessary.
1524   Value *CreateShadowCast(IRBuilder<> &IRB, Value *V, Type *dstTy,
1525                           bool Signed = false) {
1526     Type *srcTy = V->getType();
1527     if (dstTy->isIntegerTy() && srcTy->isIntegerTy())
1528       return IRB.CreateIntCast(V, dstTy, Signed);
1529     if (dstTy->isVectorTy() && srcTy->isVectorTy() &&
1530         dstTy->getVectorNumElements() == srcTy->getVectorNumElements())
1531       return IRB.CreateIntCast(V, dstTy, Signed);
1532     size_t srcSizeInBits = VectorOrPrimitiveTypeSizeInBits(srcTy);
1533     size_t dstSizeInBits = VectorOrPrimitiveTypeSizeInBits(dstTy);
1534     Value *V1 = IRB.CreateBitCast(V, Type::getIntNTy(*MS.C, srcSizeInBits));
1535     Value *V2 =
1536       IRB.CreateIntCast(V1, Type::getIntNTy(*MS.C, dstSizeInBits), Signed);
1537     return IRB.CreateBitCast(V2, dstTy);
1538     // TODO: handle struct types.
1539   }
1540
1541   /// \brief Cast an application value to the type of its own shadow.
1542   Value *CreateAppToShadowCast(IRBuilder<> &IRB, Value *V) {
1543     Type *ShadowTy = getShadowTy(V);
1544     if (V->getType() == ShadowTy)
1545       return V;
1546     if (V->getType()->isPtrOrPtrVectorTy())
1547       return IRB.CreatePtrToInt(V, ShadowTy);
1548     else
1549       return IRB.CreateBitCast(V, ShadowTy);
1550   }
1551
1552   /// \brief Propagate shadow for arbitrary operation.
1553   void handleShadowOr(Instruction &I) {
1554     IRBuilder<> IRB(&I);
1555     ShadowAndOriginCombiner SC(this, IRB);
1556     for (Instruction::op_iterator OI = I.op_begin(); OI != I.op_end(); ++OI)
1557       SC.Add(OI->get());
1558     SC.Done(&I);
1559   }
1560
1561   // \brief Handle multiplication by constant.
1562   //
1563   // Handle a special case of multiplication by constant that may have one or
1564   // more zeros in the lower bits. This makes corresponding number of lower bits
1565   // of the result zero as well. We model it by shifting the other operand
1566   // shadow left by the required number of bits. Effectively, we transform
1567   // (X * (A * 2**B)) to ((X << B) * A) and instrument (X << B) as (Sx << B).
1568   // We use multiplication by 2**N instead of shift to cover the case of
1569   // multiplication by 0, which may occur in some elements of a vector operand.
1570   void handleMulByConstant(BinaryOperator &I, Constant *ConstArg,
1571                            Value *OtherArg) {
1572     Constant *ShadowMul;
1573     Type *Ty = ConstArg->getType();
1574     if (Ty->isVectorTy()) {
1575       unsigned NumElements = Ty->getVectorNumElements();
1576       Type *EltTy = Ty->getSequentialElementType();
1577       SmallVector<Constant *, 16> Elements;
1578       for (unsigned Idx = 0; Idx < NumElements; ++Idx) {
1579         ConstantInt *Elt =
1580             dyn_cast<ConstantInt>(ConstArg->getAggregateElement(Idx));
1581         APInt V = Elt->getValue();
1582         APInt V2 = APInt(V.getBitWidth(), 1) << V.countTrailingZeros();
1583         Elements.push_back(ConstantInt::get(EltTy, V2));
1584       }
1585       ShadowMul = ConstantVector::get(Elements);
1586     } else {
1587       ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(ConstArg);
1588       APInt V = Elt->getValue();
1589       APInt V2 = APInt(V.getBitWidth(), 1) << V.countTrailingZeros();
1590       ShadowMul = ConstantInt::get(Elt->getType(), V2);
1591     }
1592
1593     IRBuilder<> IRB(&I);
1594     setShadow(&I,
1595               IRB.CreateMul(getShadow(OtherArg), ShadowMul, "msprop_mul_cst"));
1596     setOrigin(&I, getOrigin(OtherArg));
1597   }
1598
1599   void visitMul(BinaryOperator &I) {
1600     Constant *constOp0 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(0));
1601     Constant *constOp1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1));
1602     if (constOp0 && !constOp1)
1603       handleMulByConstant(I, constOp0, I.getOperand(1));
1604     else if (constOp1 && !constOp0)
1605       handleMulByConstant(I, constOp1, I.getOperand(0));
1606     else
1607       handleShadowOr(I);
1608   }
1609
1610   void visitFAdd(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
1611   void visitFSub(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
1612   void visitFMul(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
1613   void visitAdd(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
1614   void visitSub(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
1615   void visitXor(BinaryOperator &I) { handleShadowOr(I); }
1616
1617   void handleDiv(Instruction &I) {
1618     IRBuilder<> IRB(&I);
1619     // Strict on the second argument.
1620     insertShadowCheck(I.getOperand(1), &I);
1621     setShadow(&I, getShadow(&I, 0));
1622     setOrigin(&I, getOrigin(&I, 0));
1623   }
1624
1625   void visitUDiv(BinaryOperator &I) { handleDiv(I); }
1626   void visitSDiv(BinaryOperator &I) { handleDiv(I); }
1627   void visitFDiv(BinaryOperator &I) { handleDiv(I); }
1628   void visitURem(BinaryOperator &I) { handleDiv(I); }
1629   void visitSRem(BinaryOperator &I) { handleDiv(I); }
1630   void visitFRem(BinaryOperator &I) { handleDiv(I); }
1631
1632   /// \brief Instrument == and != comparisons.
1633   ///
1634   /// Sometimes the comparison result is known even if some of the bits of the
1635   /// arguments are not.
1636   void handleEqualityComparison(ICmpInst &I) {
1637     IRBuilder<> IRB(&I);
1638     Value *A = I.getOperand(0);
1639     Value *B = I.getOperand(1);
1640     Value *Sa = getShadow(A);
1641     Value *Sb = getShadow(B);
1642
1643     // Get rid of pointers and vectors of pointers.
1644     // For ints (and vectors of ints), types of A and Sa match,
1645     // and this is a no-op.
1646     A = IRB.CreatePointerCast(A, Sa->getType());
1647     B = IRB.CreatePointerCast(B, Sb->getType());
1648
1649     // A == B  <==>  (C = A^B) == 0
1650     // A != B  <==>  (C = A^B) != 0
1651     // Sc = Sa | Sb
1652     Value *C = IRB.CreateXor(A, B);
1653     Value *Sc = IRB.CreateOr(Sa, Sb);
1654     // Now dealing with i = (C == 0) comparison (or C != 0, does not matter now)
1655     // Result is defined if one of the following is true
1656     // * there is a defined 1 bit in C
1657     // * C is fully defined
1658     // Si = !(C & ~Sc) && Sc
1659     Value *Zero = Constant::getNullValue(Sc->getType());
1660     Value *MinusOne = Constant::getAllOnesValue(Sc->getType());
1661     Value *Si =
1662       IRB.CreateAnd(IRB.CreateICmpNE(Sc, Zero),
1663                     IRB.CreateICmpEQ(
1664                       IRB.CreateAnd(IRB.CreateXor(Sc, MinusOne), C), Zero));
1665     Si->setName("_msprop_icmp");
1666     setShadow(&I, Si);
1667     setOriginForNaryOp(I);
1668   }
1669
1670   /// \brief Build the lowest possible value of V, taking into account V's
1671   ///        uninitialized bits.
1672   Value *getLowestPossibleValue(IRBuilder<> &IRB, Value *A, Value *Sa,
1673                                 bool isSigned) {
1674     if (isSigned) {
1675       // Split shadow into sign bit and other bits.
1676       Value *SaOtherBits = IRB.CreateLShr(IRB.CreateShl(Sa, 1), 1);
1677       Value *SaSignBit = IRB.CreateXor(Sa, SaOtherBits);
1678       // Maximise the undefined shadow bit, minimize other undefined bits.
1679       return
1680         IRB.CreateOr(IRB.CreateAnd(A, IRB.CreateNot(SaOtherBits)), SaSignBit);
1681     } else {
1682       // Minimize undefined bits.
1683       return IRB.CreateAnd(A, IRB.CreateNot(Sa));
1684     }
1685   }
1686
1687   /// \brief Build the highest possible value of V, taking into account V's
1688   ///        uninitialized bits.
1689   Value *getHighestPossibleValue(IRBuilder<> &IRB, Value *A, Value *Sa,
1690                                 bool isSigned) {
1691     if (isSigned) {
1692       // Split shadow into sign bit and other bits.
1693       Value *SaOtherBits = IRB.CreateLShr(IRB.CreateShl(Sa, 1), 1);
1694       Value *SaSignBit = IRB.CreateXor(Sa, SaOtherBits);
1695       // Minimise the undefined shadow bit, maximise other undefined bits.
1696       return
1697         IRB.CreateOr(IRB.CreateAnd(A, IRB.CreateNot(SaSignBit)), SaOtherBits);
1698     } else {
1699       // Maximize undefined bits.
1700       return IRB.CreateOr(A, Sa);
1701     }
1702   }
1703
1704   /// \brief Instrument relational comparisons.
1705   ///
1706   /// This function does exact shadow propagation for all relational
1707   /// comparisons of integers, pointers and vectors of those.
1708   /// FIXME: output seems suboptimal when one of the operands is a constant
1709   void handleRelationalComparisonExact(ICmpInst &I) {
1710     IRBuilder<> IRB(&I);
1711     Value *A = I.getOperand(0);
1712     Value *B = I.getOperand(1);
1713     Value *Sa = getShadow(A);
1714     Value *Sb = getShadow(B);
1715
1716     // Get rid of pointers and vectors of pointers.
1717     // For ints (and vectors of ints), types of A and Sa match,
1718     // and this is a no-op.
1719     A = IRB.CreatePointerCast(A, Sa->getType());
1720     B = IRB.CreatePointerCast(B, Sb->getType());
1721
1722     // Let [a0, a1] be the interval of possible values of A, taking into account
1723     // its undefined bits. Let [b0, b1] be the interval of possible values of B.
1724     // Then (A cmp B) is defined iff (a0 cmp b1) == (a1 cmp b0).
1725     bool IsSigned = I.isSigned();
1726     Value *S1 = IRB.CreateICmp(I.getPredicate(),
1727                                getLowestPossibleValue(IRB, A, Sa, IsSigned),
1728                                getHighestPossibleValue(IRB, B, Sb, IsSigned));
1729     Value *S2 = IRB.CreateICmp(I.getPredicate(),
1730                                getHighestPossibleValue(IRB, A, Sa, IsSigned),
1731                                getLowestPossibleValue(IRB, B, Sb, IsSigned));
1732     Value *Si = IRB.CreateXor(S1, S2);
1733     setShadow(&I, Si);
1734     setOriginForNaryOp(I);
1735   }
1736
1737   /// \brief Instrument signed relational comparisons.
1738   ///
1739   /// Handle sign bit tests: x<0, x>=0, x<=-1, x>-1 by propagating the highest
1740   /// bit of the shadow. Everything else is delegated to handleShadowOr().
1741   void handleSignedRelationalComparison(ICmpInst &I) {
1742     Constant *constOp;
1743     Value *op = nullptr;
1744     CmpInst::Predicate pre;
1745     if ((constOp = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1)))) {
1746       op = I.getOperand(0);
1747       pre = I.getPredicate();
1748     } else if ((constOp = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(0)))) {
1749       op = I.getOperand(1);
1750       pre = I.getSwappedPredicate();
1751     } else {
1752       handleShadowOr(I);
1753       return;
1754     }
1755
1756     if ((constOp->isNullValue() &&
1757          (pre == CmpInst::ICMP_SLT || pre == CmpInst::ICMP_SGE)) ||
1758         (constOp->isAllOnesValue() &&
1759          (pre == CmpInst::ICMP_SGT || pre == CmpInst::ICMP_SLE))) {
1760       IRBuilder<> IRB(&I);
1761       Value *Shadow = IRB.CreateICmpSLT(getShadow(op), getCleanShadow(op),
1762                                         "_msprop_icmp_s");
1763       setShadow(&I, Shadow);
1764       setOrigin(&I, getOrigin(op));
1765     } else {
1766       handleShadowOr(I);
1767     }
1768   }
1769
1770   void visitICmpInst(ICmpInst &I) {
1771     if (!ClHandleICmp) {
1772       handleShadowOr(I);
1773       return;
1774     }
1775     if (I.isEquality()) {
1776       handleEqualityComparison(I);
1777       return;
1778     }
1779
1780     assert(I.isRelational());
1781     if (ClHandleICmpExact) {
1782       handleRelationalComparisonExact(I);
1783       return;
1784     }
1785     if (I.isSigned()) {
1786       handleSignedRelationalComparison(I);
1787       return;
1788     }
1789
1790     assert(I.isUnsigned());
1791     if ((isa<Constant>(I.getOperand(0)) || isa<Constant>(I.getOperand(1)))) {
1792       handleRelationalComparisonExact(I);
1793       return;
1794     }
1795
1796     handleShadowOr(I);
1797   }
1798
1799   void visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
1800     handleShadowOr(I);
1801   }
1802
1803   void handleShift(BinaryOperator &I) {
1804     IRBuilder<> IRB(&I);
1805     // If any of the S2 bits are poisoned, the whole thing is poisoned.
1806     // Otherwise perform the same shift on S1.
1807     Value *S1 = getShadow(&I, 0);
1808     Value *S2 = getShadow(&I, 1);
1809     Value *S2Conv = IRB.CreateSExt(IRB.CreateICmpNE(S2, getCleanShadow(S2)),
1810                                    S2->getType());
1811     Value *V2 = I.getOperand(1);
1812     Value *Shift = IRB.CreateBinOp(I.getOpcode(), S1, V2);
1813     setShadow(&I, IRB.CreateOr(Shift, S2Conv));
1814     setOriginForNaryOp(I);
1815   }
1816
1817   void visitShl(BinaryOperator &I) { handleShift(I); }
1818   void visitAShr(BinaryOperator &I) { handleShift(I); }
1819   void visitLShr(BinaryOperator &I) { handleShift(I); }
1820
1821   /// \brief Instrument llvm.memmove
1822   ///
1823   /// At this point we don't know if llvm.memmove will be inlined or not.
1824   /// If we don't instrument it and it gets inlined,
1825   /// our interceptor will not kick in and we will lose the memmove.
1826   /// If we instrument the call here, but it does not get inlined,
1827   /// we will memove the shadow twice: which is bad in case
1828   /// of overlapping regions. So, we simply lower the intrinsic to a call.
1829   ///
1830   /// Similar situation exists for memcpy and memset.
1831   void visitMemMoveInst(MemMoveInst &I) {
1832     IRBuilder<> IRB(&I);
1833     IRB.CreateCall(
1834         MS.MemmoveFn,
1835         {IRB.CreatePointerCast(I.getArgOperand(0), IRB.getInt8PtrTy()),
1836          IRB.CreatePointerCast(I.getArgOperand(1), IRB.getInt8PtrTy()),
1837          IRB.CreateIntCast(I.getArgOperand(2), MS.IntptrTy, false)});
1838     I.eraseFromParent();
1839   }
1840
1841   // Similar to memmove: avoid copying shadow twice.
1842   // This is somewhat unfortunate as it may slowdown small constant memcpys.
1843   // FIXME: consider doing manual inline for small constant sizes and proper
1844   // alignment.
1845   void visitMemCpyInst(MemCpyInst &I) {
1846     IRBuilder<> IRB(&I);
1847     IRB.CreateCall(
1848         MS.MemcpyFn,
1849         {IRB.CreatePointerCast(I.getArgOperand(0), IRB.getInt8PtrTy()),
1850          IRB.CreatePointerCast(I.getArgOperand(1), IRB.getInt8PtrTy()),
1851          IRB.CreateIntCast(I.getArgOperand(2), MS.IntptrTy, false)});
1852     I.eraseFromParent();
1853   }
1854
1855   // Same as memcpy.
1856   void visitMemSetInst(MemSetInst &I) {
1857     IRBuilder<> IRB(&I);
1858     IRB.CreateCall(
1859         MS.MemsetFn,
1860         {IRB.CreatePointerCast(I.getArgOperand(0), IRB.getInt8PtrTy()),
1861          IRB.CreateIntCast(I.getArgOperand(1), IRB.getInt32Ty(), false),
1862          IRB.CreateIntCast(I.getArgOperand(2), MS.IntptrTy, false)});
1863     I.eraseFromParent();
1864   }
1865
1866   void visitVAStartInst(VAStartInst &I) {
1867     VAHelper->visitVAStartInst(I);
1868   }
1869
1870   void visitVACopyInst(VACopyInst &I) {
1871     VAHelper->visitVACopyInst(I);
1872   }
1873
1874   enum IntrinsicKind {
1875     IK_DoesNotAccessMemory,
1876     IK_OnlyReadsMemory,
1877     IK_WritesMemory
1878   };
1879
1880   static IntrinsicKind getIntrinsicKind(Intrinsic::ID iid) {
1881     const int FMRB_DoesNotAccessMemory = IK_DoesNotAccessMemory;
1882     const int FMRB_OnlyReadsArgumentPointees = IK_OnlyReadsMemory;
1883     const int FMRB_OnlyReadsMemory = IK_OnlyReadsMemory;
1884     const int FMRB_OnlyAccessesArgumentPointees = IK_WritesMemory;
1885     const int FMRB_UnknownModRefBehavior = IK_WritesMemory;
1886 #define GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
1887 #define FunctionModRefBehavior IntrinsicKind
1888 #include "llvm/IR/Intrinsics.gen"
1889 #undef FunctionModRefBehavior
1890 #undef GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
1891   }
1892
1893   /// \brief Handle vector store-like intrinsics.
1894   ///
1895   /// Instrument intrinsics that look like a simple SIMD store: writes memory,
1896   /// has 1 pointer argument and 1 vector argument, returns void.
1897   bool handleVectorStoreIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
1898     IRBuilder<> IRB(&I);
1899     Value* Addr = I.getArgOperand(0);
1900     Value *Shadow = getShadow(&I, 1);
1901     Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, Shadow->getType(), IRB);
1902
1903     // We don't know the pointer alignment (could be unaligned SSE store!).
1904     // Have to assume to worst case.
1905     IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, 1);
1906
1907     if (ClCheckAccessAddress)
1908       insertShadowCheck(Addr, &I);
1909
1910     // FIXME: use ClStoreCleanOrigin
1911     // FIXME: factor out common code from materializeStores
1912     if (MS.TrackOrigins)
1913       IRB.CreateStore(getOrigin(&I, 1), getOriginPtr(Addr, IRB, 1));
1914     return true;
1915   }
1916
1917   /// \brief Handle vector load-like intrinsics.
1918   ///
1919   /// Instrument intrinsics that look like a simple SIMD load: reads memory,
1920   /// has 1 pointer argument, returns a vector.
1921   bool handleVectorLoadIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
1922     IRBuilder<> IRB(&I);
1923     Value *Addr = I.getArgOperand(0);
1924
1925     Type *ShadowTy = getShadowTy(&I);
1926     if (PropagateShadow) {
1927       Value *ShadowPtr = getShadowPtr(Addr, ShadowTy, IRB);
1928       // We don't know the pointer alignment (could be unaligned SSE load!).
1929       // Have to assume to worst case.
1930       setShadow(&I, IRB.CreateAlignedLoad(ShadowPtr, 1, "_msld"));
1931     } else {
1932       setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
1933     }
1934
1935     if (ClCheckAccessAddress)
1936       insertShadowCheck(Addr, &I);
1937
1938     if (MS.TrackOrigins) {
1939       if (PropagateShadow)
1940         setOrigin(&I, IRB.CreateLoad(getOriginPtr(Addr, IRB, 1)));
1941       else
1942         setOrigin(&I, getCleanOrigin());
1943     }
1944     return true;
1945   }
1946
1947   /// \brief Handle (SIMD arithmetic)-like intrinsics.
1948   ///
1949   /// Instrument intrinsics with any number of arguments of the same type,
1950   /// equal to the return type. The type should be simple (no aggregates or
1951   /// pointers; vectors are fine).
1952   /// Caller guarantees that this intrinsic does not access memory.
1953   bool maybeHandleSimpleNomemIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
1954     Type *RetTy = I.getType();
1955     if (!(RetTy->isIntOrIntVectorTy() ||
1956           RetTy->isFPOrFPVectorTy() ||
1957           RetTy->isX86_MMXTy()))
1958       return false;
1959
1960     unsigned NumArgOperands = I.getNumArgOperands();
1961
1962     for (unsigned i = 0; i < NumArgOperands; ++i) {
1963       Type *Ty = I.getArgOperand(i)->getType();
1964       if (Ty != RetTy)
1965         return false;
1966     }
1967
1968     IRBuilder<> IRB(&I);
1969     ShadowAndOriginCombiner SC(this, IRB);
1970     for (unsigned i = 0; i < NumArgOperands; ++i)
1971       SC.Add(I.getArgOperand(i));
1972     SC.Done(&I);
1973
1974     return true;
1975   }
1976
1977   /// \brief Heuristically instrument unknown intrinsics.
1978   ///
1979   /// The main purpose of this code is to do something reasonable with all
1980   /// random intrinsics we might encounter, most importantly - SIMD intrinsics.
1981   /// We recognize several classes of intrinsics by their argument types and
1982   /// ModRefBehaviour and apply special intrumentation when we are reasonably
1983   /// sure that we know what the intrinsic does.
1984   ///
1985   /// We special-case intrinsics where this approach fails. See llvm.bswap
1986   /// handling as an example of that.
1987   bool handleUnknownIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
1988     unsigned NumArgOperands = I.getNumArgOperands();
1989     if (NumArgOperands == 0)
1990       return false;
1991
1992     Intrinsic::ID iid = I.getIntrinsicID();
1993     IntrinsicKind IK = getIntrinsicKind(iid);
1994     bool OnlyReadsMemory = IK == IK_OnlyReadsMemory;
1995     bool WritesMemory = IK == IK_WritesMemory;
1996     assert(!(OnlyReadsMemory && WritesMemory));
1997
1998     if (NumArgOperands == 2 &&
1999         I.getArgOperand(0)->getType()->isPointerTy() &&
2000         I.getArgOperand(1)->getType()->isVectorTy() &&
2001         I.getType()->isVoidTy() &&
2002         WritesMemory) {
2003       // This looks like a vector store.
2004       return handleVectorStoreIntrinsic(I);
2005     }
2006
2007     if (NumArgOperands == 1 &&
2008         I.getArgOperand(0)->getType()->isPointerTy() &&
2009         I.getType()->isVectorTy() &&
2010         OnlyReadsMemory) {
2011       // This looks like a vector load.
2012       return handleVectorLoadIntrinsic(I);
2013     }
2014
2015     if (!OnlyReadsMemory && !WritesMemory)
2016       if (maybeHandleSimpleNomemIntrinsic(I))
2017         return true;
2018
2019     // FIXME: detect and handle SSE maskstore/maskload
2020     return false;
2021   }
2022
2023   void handleBswap(IntrinsicInst &I) {
2024     IRBuilder<> IRB(&I);
2025     Value *Op = I.getArgOperand(0);
2026     Type *OpType = Op->getType();
2027     Function *BswapFunc = Intrinsic::getDeclaration(
2028       F.getParent(), Intrinsic::bswap, makeArrayRef(&OpType, 1));
2029     setShadow(&I, IRB.CreateCall(BswapFunc, getShadow(Op)));
2030     setOrigin(&I, getOrigin(Op));
2031   }
2032
2033   // \brief Instrument vector convert instrinsic.
2034   //
2035   // This function instruments intrinsics like cvtsi2ss:
2036   // %Out = int_xxx_cvtyyy(%ConvertOp)
2037   // or
2038   // %Out = int_xxx_cvtyyy(%CopyOp, %ConvertOp)
2039   // Intrinsic converts \p NumUsedElements elements of \p ConvertOp to the same
2040   // number \p Out elements, and (if has 2 arguments) copies the rest of the
2041   // elements from \p CopyOp.
2042   // In most cases conversion involves floating-point value which may trigger a
2043   // hardware exception when not fully initialized. For this reason we require
2044   // \p ConvertOp[0:NumUsedElements] to be fully initialized and trap otherwise.
2045   // We copy the shadow of \p CopyOp[NumUsedElements:] to \p
2046   // Out[NumUsedElements:]. This means that intrinsics without \p CopyOp always
2047   // return a fully initialized value.
2048   void handleVectorConvertIntrinsic(IntrinsicInst &I, int NumUsedElements) {
2049     IRBuilder<> IRB(&I);
2050     Value *CopyOp, *ConvertOp;
2051
2052     switch (I.getNumArgOperands()) {
2053     case 3:
2054       assert(isa<ConstantInt>(I.getArgOperand(2)) && "Invalid rounding mode");
2055     case 2:
2056       CopyOp = I.getArgOperand(0);
2057       ConvertOp = I.getArgOperand(1);
2058       break;
2059     case 1:
2060       ConvertOp = I.getArgOperand(0);
2061       CopyOp = nullptr;
2062       break;
2063     default:
2064       llvm_unreachable("Cvt intrinsic with unsupported number of arguments.");
2065     }
2066
2067     // The first *NumUsedElements* elements of ConvertOp are converted to the
2068     // same number of output elements. The rest of the output is copied from
2069     // CopyOp, or (if not available) filled with zeroes.
2070     // Combine shadow for elements of ConvertOp that are used in this operation,
2071     // and insert a check.
2072     // FIXME: consider propagating shadow of ConvertOp, at least in the case of
2073     // int->any conversion.
2074     Value *ConvertShadow = getShadow(ConvertOp);
2075     Value *AggShadow = nullptr;
2076     if (ConvertOp->getType()->isVectorTy()) {
2077       AggShadow = IRB.CreateExtractElement(
2078           ConvertShadow, ConstantInt::get(IRB.getInt32Ty(), 0));
2079       for (int i = 1; i < NumUsedElements; ++i) {
2080         Value *MoreShadow = IRB.CreateExtractElement(
2081             ConvertShadow, ConstantInt::get(IRB.getInt32Ty(), i));
2082         AggShadow = IRB.CreateOr(AggShadow, MoreShadow);
2083       }
2084     } else {
2085       AggShadow = ConvertShadow;
2086     }
2087     assert(AggShadow->getType()->isIntegerTy());
2088     insertShadowCheck(AggShadow, getOrigin(ConvertOp), &I);
2089
2090     // Build result shadow by zero-filling parts of CopyOp shadow that come from
2091     // ConvertOp.
2092     if (CopyOp) {
2093       assert(CopyOp->getType() == I.getType());
2094       assert(CopyOp->getType()->isVectorTy());
2095       Value *ResultShadow = getShadow(CopyOp);
2096       Type *EltTy = ResultShadow->getType()->getVectorElementType();
2097       for (int i = 0; i < NumUsedElements; ++i) {
2098         ResultShadow = IRB.CreateInsertElement(
2099             ResultShadow, ConstantInt::getNullValue(EltTy),
2100             ConstantInt::get(IRB.getInt32Ty(), i));
2101       }
2102       setShadow(&I, ResultShadow);
2103       setOrigin(&I, getOrigin(CopyOp));
2104     } else {
2105       setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2106       setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2107     }
2108   }
2109
2110   // Given a scalar or vector, extract lower 64 bits (or less), and return all
2111   // zeroes if it is zero, and all ones otherwise.
2112   Value *Lower64ShadowExtend(IRBuilder<> &IRB, Value *S, Type *T) {
2113     if (S->getType()->isVectorTy())
2114       S = CreateShadowCast(IRB, S, IRB.getInt64Ty(), /* Signed */ true);
2115     assert(S->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 64);
2116     Value *S2 = IRB.CreateICmpNE(S, getCleanShadow(S));
2117     return CreateShadowCast(IRB, S2, T, /* Signed */ true);
2118   }
2119
2120   Value *VariableShadowExtend(IRBuilder<> &IRB, Value *S) {
2121     Type *T = S->getType();
2122     assert(T->isVectorTy());
2123     Value *S2 = IRB.CreateICmpNE(S, getCleanShadow(S));
2124     return IRB.CreateSExt(S2, T);
2125   }
2126
2127   // \brief Instrument vector shift instrinsic.
2128   //
2129   // This function instruments intrinsics like int_x86_avx2_psll_w.
2130   // Intrinsic shifts %In by %ShiftSize bits.
2131   // %ShiftSize may be a vector. In that case the lower 64 bits determine shift
2132   // size, and the rest is ignored. Behavior is defined even if shift size is
2133   // greater than register (or field) width.
2134   void handleVectorShiftIntrinsic(IntrinsicInst &I, bool Variable) {
2135     assert(I.getNumArgOperands() == 2);
2136     IRBuilder<> IRB(&I);
2137     // If any of the S2 bits are poisoned, the whole thing is poisoned.
2138     // Otherwise perform the same shift on S1.
2139     Value *S1 = getShadow(&I, 0);
2140     Value *S2 = getShadow(&I, 1);
2141     Value *S2Conv = Variable ? VariableShadowExtend(IRB, S2)
2142                              : Lower64ShadowExtend(IRB, S2, getShadowTy(&I));
2143     Value *V1 = I.getOperand(0);
2144     Value *V2 = I.getOperand(1);
2145     Value *Shift = IRB.CreateCall(I.getCalledValue(),
2146                                   {IRB.CreateBitCast(S1, V1->getType()), V2});
2147     Shift = IRB.CreateBitCast(Shift, getShadowTy(&I));
2148     setShadow(&I, IRB.CreateOr(Shift, S2Conv));
2149     setOriginForNaryOp(I);
2150   }
2151
2152   // \brief Get an X86_MMX-sized vector type.
2153   Type *getMMXVectorTy(unsigned EltSizeInBits) {
2154     const unsigned X86_MMXSizeInBits = 64;
2155     return VectorType::get(IntegerType::get(*MS.C, EltSizeInBits),
2156                            X86_MMXSizeInBits / EltSizeInBits);
2157   }
2158
2159   // \brief Returns a signed counterpart for an (un)signed-saturate-and-pack
2160   // intrinsic.
2161   Intrinsic::ID getSignedPackIntrinsic(Intrinsic::ID id) {
2162     switch (id) {
2163       case llvm::Intrinsic::x86_sse2_packsswb_128:
2164       case llvm::Intrinsic::x86_sse2_packuswb_128:
2165         return llvm::Intrinsic::x86_sse2_packsswb_128;
2166
2167       case llvm::Intrinsic::x86_sse2_packssdw_128:
2168       case llvm::Intrinsic::x86_sse41_packusdw:
2169         return llvm::Intrinsic::x86_sse2_packssdw_128;
2170
2171       case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packsswb:
2172       case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packuswb:
2173         return llvm::Intrinsic::x86_avx2_packsswb;
2174
2175       case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packssdw:
2176       case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packusdw:
2177         return llvm::Intrinsic::x86_avx2_packssdw;
2178
2179       case llvm::Intrinsic::x86_mmx_packsswb:
2180       case llvm::Intrinsic::x86_mmx_packuswb:
2181         return llvm::Intrinsic::x86_mmx_packsswb;
2182
2183       case llvm::Intrinsic::x86_mmx_packssdw:
2184         return llvm::Intrinsic::x86_mmx_packssdw;
2185       default:
2186         llvm_unreachable("unexpected intrinsic id");
2187     }
2188   }
2189
2190   // \brief Instrument vector pack instrinsic.
2191   //
2192   // This function instruments intrinsics like x86_mmx_packsswb, that
2193   // packs elements of 2 input vectors into half as many bits with saturation.
2194   // Shadow is propagated with the signed variant of the same intrinsic applied
2195   // to sext(Sa != zeroinitializer), sext(Sb != zeroinitializer).
2196   // EltSizeInBits is used only for x86mmx arguments.
2197   void handleVectorPackIntrinsic(IntrinsicInst &I, unsigned EltSizeInBits = 0) {
2198     assert(I.getNumArgOperands() == 2);
2199     bool isX86_MMX = I.getOperand(0)->getType()->isX86_MMXTy();
2200     IRBuilder<> IRB(&I);
2201     Value *S1 = getShadow(&I, 0);
2202     Value *S2 = getShadow(&I, 1);
2203     assert(isX86_MMX || S1->getType()->isVectorTy());
2204
2205     // SExt and ICmpNE below must apply to individual elements of input vectors.
2206     // In case of x86mmx arguments, cast them to appropriate vector types and
2207     // back.
2208     Type *T = isX86_MMX ? getMMXVectorTy(EltSizeInBits) : S1->getType();
2209     if (isX86_MMX) {
2210       S1 = IRB.CreateBitCast(S1, T);
2211       S2 = IRB.CreateBitCast(S2, T);
2212     }
2213     Value *S1_ext = IRB.CreateSExt(
2214         IRB.CreateICmpNE(S1, llvm::Constant::getNullValue(T)), T);
2215     Value *S2_ext = IRB.CreateSExt(
2216         IRB.CreateICmpNE(S2, llvm::Constant::getNullValue(T)), T);
2217     if (isX86_MMX) {
2218       Type *X86_MMXTy = Type::getX86_MMXTy(*MS.C);
2219       S1_ext = IRB.CreateBitCast(S1_ext, X86_MMXTy);
2220       S2_ext = IRB.CreateBitCast(S2_ext, X86_MMXTy);
2221     }
2222
2223     Function *ShadowFn = Intrinsic::getDeclaration(
2224         F.getParent(), getSignedPackIntrinsic(I.getIntrinsicID()));
2225
2226     Value *S =
2227         IRB.CreateCall(ShadowFn, {S1_ext, S2_ext}, "_msprop_vector_pack");
2228     if (isX86_MMX) S = IRB.CreateBitCast(S, getShadowTy(&I));
2229     setShadow(&I, S);
2230     setOriginForNaryOp(I);
2231   }
2232
2233   // \brief Instrument sum-of-absolute-differencies intrinsic.
2234   void handleVectorSadIntrinsic(IntrinsicInst &I) {
2235     const unsigned SignificantBitsPerResultElement = 16;
2236     bool isX86_MMX = I.getOperand(0)->getType()->isX86_MMXTy();
2237     Type *ResTy = isX86_MMX ? IntegerType::get(*MS.C, 64) : I.getType();
2238     unsigned ZeroBitsPerResultElement =
2239         ResTy->getScalarSizeInBits() - SignificantBitsPerResultElement;
2240
2241     IRBuilder<> IRB(&I);
2242     Value *S = IRB.CreateOr(getShadow(&I, 0), getShadow(&I, 1));
2243     S = IRB.CreateBitCast(S, ResTy);
2244     S = IRB.CreateSExt(IRB.CreateICmpNE(S, Constant::getNullValue(ResTy)),
2245                        ResTy);
2246     S = IRB.CreateLShr(S, ZeroBitsPerResultElement);
2247     S = IRB.CreateBitCast(S, getShadowTy(&I));
2248     setShadow(&I, S);
2249     setOriginForNaryOp(I);
2250   }
2251
2252   // \brief Instrument multiply-add intrinsic.
2253   void handleVectorPmaddIntrinsic(IntrinsicInst &I,
2254                                   unsigned EltSizeInBits = 0) {
2255     bool isX86_MMX = I.getOperand(0)->getType()->isX86_MMXTy();
2256     Type *ResTy = isX86_MMX ? getMMXVectorTy(EltSizeInBits * 2) : I.getType();
2257     IRBuilder<> IRB(&I);
2258     Value *S = IRB.CreateOr(getShadow(&I, 0), getShadow(&I, 1));
2259     S = IRB.CreateBitCast(S, ResTy);
2260     S = IRB.CreateSExt(IRB.CreateICmpNE(S, Constant::getNullValue(ResTy)),
2261                        ResTy);
2262     S = IRB.CreateBitCast(S, getShadowTy(&I));
2263     setShadow(&I, S);
2264     setOriginForNaryOp(I);
2265   }
2266
2267   void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &I) {
2268     switch (I.getIntrinsicID()) {
2269     case llvm::Intrinsic::bswap:
2270       handleBswap(I);
2271       break;
2272     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtsd2usi64:
2273     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtsd2usi:
2274     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtss2usi64:
2275     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtss2usi:
2276     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvttss2usi64:
2277     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvttss2usi:
2278     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2usi64:
2279     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2usi:
2280     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtusi2sd:
2281     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtusi2ss:
2282     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtusi642sd:
2283     case llvm::Intrinsic::x86_avx512_cvtusi642ss:
2284     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
2285     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
2286     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2ss:
2287     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtsi2sd:
2288     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtsi642sd:
2289     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtss2sd:
2290     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
2291     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
2292     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvtsi2ss:
2293     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvtsi642ss:
2294     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
2295     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
2296     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
2297     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
2298       handleVectorConvertIntrinsic(I, 1);
2299       break;
2300     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtdq2pd:
2301     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_cvtps2pd:
2302     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvtps2pi:
2303     case llvm::Intrinsic::x86_sse_cvttps2pi:
2304       handleVectorConvertIntrinsic(I, 2);
2305       break;
2306     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psll_w:
2307     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psll_d:
2308     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psll_q:
2309     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_pslli_w:
2310     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_pslli_d:
2311     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_pslli_q:
2312     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrl_w:
2313     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrl_d:
2314     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrl_q:
2315     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psra_w:
2316     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psra_d:
2317     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrli_w:
2318     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrli_d:
2319     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrli_q:
2320     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrai_w:
2321     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrai_d:
2322     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psll_w:
2323     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psll_d:
2324     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psll_q:
2325     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_pslli_w:
2326     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_pslli_d:
2327     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_pslli_q:
2328     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrl_w:
2329     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrl_d:
2330     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrl_q:
2331     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psra_w:
2332     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psra_d:
2333     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrli_w:
2334     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrli_d:
2335     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrli_q:
2336     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrai_w:
2337     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psrai_d:
2338     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psll_w:
2339     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psll_d:
2340     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psll_q:
2341     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_pslli_w:
2342     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_pslli_d:
2343     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_pslli_q:
2344     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrl_w:
2345     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrl_d:
2346     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrl_q:
2347     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psra_w:
2348     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psra_d:
2349     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrli_w:
2350     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrli_d:
2351     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrli_q:
2352     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrai_w:
2353     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psrai_d:
2354       handleVectorShiftIntrinsic(I, /* Variable */ false);
2355       break;
2356     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psllv_d:
2357     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psllv_d_256:
2358     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psllv_q:
2359     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psllv_q_256:
2360     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrlv_d:
2361     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrlv_d_256:
2362     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrlv_q:
2363     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrlv_q_256:
2364     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrav_d:
2365     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psrav_d_256:
2366       handleVectorShiftIntrinsic(I, /* Variable */ true);
2367       break;
2368
2369     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_packsswb_128:
2370     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_packssdw_128:
2371     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_packuswb_128:
2372     case llvm::Intrinsic::x86_sse41_packusdw:
2373     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packsswb:
2374     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packssdw:
2375     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packuswb:
2376     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_packusdw:
2377       handleVectorPackIntrinsic(I);
2378       break;
2379
2380     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_packsswb:
2381     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_packuswb:
2382       handleVectorPackIntrinsic(I, 16);
2383       break;
2384
2385     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_packssdw:
2386       handleVectorPackIntrinsic(I, 32);
2387       break;
2388
2389     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_psad_bw:
2390     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_psad_bw:
2391     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_psad_bw:
2392       handleVectorSadIntrinsic(I);
2393       break;
2394
2395     case llvm::Intrinsic::x86_sse2_pmadd_wd:
2396     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_pmadd_wd:
2397     case llvm::Intrinsic::x86_ssse3_pmadd_ub_sw_128:
2398     case llvm::Intrinsic::x86_avx2_pmadd_ub_sw:
2399       handleVectorPmaddIntrinsic(I);
2400       break;
2401
2402     case llvm::Intrinsic::x86_ssse3_pmadd_ub_sw:
2403       handleVectorPmaddIntrinsic(I, 8);
2404       break;
2405
2406     case llvm::Intrinsic::x86_mmx_pmadd_wd:
2407       handleVectorPmaddIntrinsic(I, 16);
2408       break;
2409
2410     default:
2411       if (!handleUnknownIntrinsic(I))
2412         visitInstruction(I);
2413       break;
2414     }
2415   }
2416
2417   void visitCallSite(CallSite CS) {
2418     Instruction &I = *CS.getInstruction();
2419     assert((CS.isCall() || CS.isInvoke()) && "Unknown type of CallSite");
2420     if (CS.isCall()) {
2421       CallInst *Call = cast<CallInst>(&I);
2422
2423       // For inline asm, do the usual thing: check argument shadow and mark all
2424       // outputs as clean. Note that any side effects of the inline asm that are
2425       // not immediately visible in its constraints are not handled.
2426       if (Call->isInlineAsm()) {
2427         visitInstruction(I);
2428         return;
2429       }
2430
2431       assert(!isa<IntrinsicInst>(&I) && "intrinsics are handled elsewhere");
2432
2433       // We are going to insert code that relies on the fact that the callee
2434       // will become a non-readonly function after it is instrumented by us. To
2435       // prevent this code from being optimized out, mark that function
2436       // non-readonly in advance.
2437       if (Function *Func = Call->getCalledFunction()) {
2438         // Clear out readonly/readnone attributes.
2439         AttrBuilder B;
2440         B.addAttribute(Attribute::ReadOnly)
2441           .addAttribute(Attribute::ReadNone);
2442         Func->removeAttributes(AttributeSet::FunctionIndex,
2443                                AttributeSet::get(Func->getContext(),
2444                                                  AttributeSet::FunctionIndex,
2445                                                  B));
2446       }
2447     }
2448     IRBuilder<> IRB(&I);
2449
2450     unsigned ArgOffset = 0;
2451     DEBUG(dbgs() << "  CallSite: " << I << "\n");
2452     for (CallSite::arg_iterator ArgIt = CS.arg_begin(), End = CS.arg_end();
2453          ArgIt != End; ++ArgIt) {
2454       Value *A = *ArgIt;
2455       unsigned i = ArgIt - CS.arg_begin();
2456       if (!A->getType()->isSized()) {
2457         DEBUG(dbgs() << "Arg " << i << " is not sized: " << I << "\n");
2458         continue;
2459       }
2460       unsigned Size = 0;
2461       Value *Store = nullptr;
2462       // Compute the Shadow for arg even if it is ByVal, because
2463       // in that case getShadow() will copy the actual arg shadow to
2464       // __msan_param_tls.
2465       Value *ArgShadow = getShadow(A);
2466       Value *ArgShadowBase = getShadowPtrForArgument(A, IRB, ArgOffset);
2467       DEBUG(dbgs() << "  Arg#" << i << ": " << *A <<
2468             " Shadow: " << *ArgShadow << "\n");
2469       bool ArgIsInitialized = false;
2470       const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
2471       if (CS.paramHasAttr(i + 1, Attribute::ByVal)) {
2472         assert(A->getType()->isPointerTy() &&
2473                "ByVal argument is not a pointer!");
2474         Size = DL.getTypeAllocSize(A->getType()->getPointerElementType());
2475         if (ArgOffset + Size > kParamTLSSize) break;
2476         unsigned ParamAlignment = CS.getParamAlignment(i + 1);
2477         unsigned Alignment = std::min(ParamAlignment, kShadowTLSAlignment);
2478         Store = IRB.CreateMemCpy(ArgShadowBase,
2479                                  getShadowPtr(A, Type::getInt8Ty(*MS.C), IRB),
2480                                  Size, Alignment);
2481       } else {
2482         Size = DL.getTypeAllocSize(A->getType());
2483         if (ArgOffset + Size > kParamTLSSize) break;
2484         Store = IRB.CreateAlignedStore(ArgShadow, ArgShadowBase,
2485                                        kShadowTLSAlignment);
2486         Constant *Cst = dyn_cast<Constant>(ArgShadow);
2487         if (Cst && Cst->isNullValue()) ArgIsInitialized = true;
2488       }
2489       if (MS.TrackOrigins && !ArgIsInitialized)
2490         IRB.CreateStore(getOrigin(A),
2491                         getOriginPtrForArgument(A, IRB, ArgOffset));
2492       (void)Store;
2493       assert(Size != 0 && Store != nullptr);
2494       DEBUG(dbgs() << "  Param:" << *Store << "\n");
2495       ArgOffset += RoundUpToAlignment(Size, 8);
2496     }
2497     DEBUG(dbgs() << "  done with call args\n");
2498
2499     FunctionType *FT =
2500       cast<FunctionType>(CS.getCalledValue()->getType()->getContainedType(0));
2501     if (FT->isVarArg()) {
2502       VAHelper->visitCallSite(CS, IRB);
2503     }
2504
2505     // Now, get the shadow for the RetVal.
2506     if (!I.getType()->isSized()) return;
2507     // Don't emit the epilogue for musttail call returns.
2508     if (CS.isCall() && cast<CallInst>(&I)->isMustTailCall()) return;
2509     IRBuilder<> IRBBefore(&I);
2510     // Until we have full dynamic coverage, make sure the retval shadow is 0.
2511     Value *Base = getShadowPtrForRetval(&I, IRBBefore);
2512     IRBBefore.CreateAlignedStore(getCleanShadow(&I), Base, kShadowTLSAlignment);
2513     Instruction *NextInsn = nullptr;
2514     if (CS.isCall()) {
2515       NextInsn = I.getNextNode();
2516     } else {
2517       BasicBlock *NormalDest = cast<InvokeInst>(&I)->getNormalDest();
2518       if (!NormalDest->getSinglePredecessor()) {
2519         // FIXME: this case is tricky, so we are just conservative here.
2520         // Perhaps we need to split the edge between this BB and NormalDest,
2521         // but a naive attempt to use SplitEdge leads to a crash.
2522         setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2523         setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2524         return;
2525       }
2526       NextInsn = NormalDest->getFirstInsertionPt();
2527       assert(NextInsn &&
2528              "Could not find insertion point for retval shadow load");
2529     }
2530     IRBuilder<> IRBAfter(NextInsn);
2531     Value *RetvalShadow =
2532       IRBAfter.CreateAlignedLoad(getShadowPtrForRetval(&I, IRBAfter),
2533                                  kShadowTLSAlignment, "_msret");
2534     setShadow(&I, RetvalShadow);
2535     if (MS.TrackOrigins)
2536       setOrigin(&I, IRBAfter.CreateLoad(getOriginPtrForRetval(IRBAfter)));
2537   }
2538
2539   bool isAMustTailRetVal(Value *RetVal) {
2540     if (auto *I = dyn_cast<BitCastInst>(RetVal)) {
2541       RetVal = I->getOperand(0);
2542     }
2543     if (auto *I = dyn_cast<CallInst>(RetVal)) {
2544       return I->isMustTailCall();
2545     }
2546     return false;
2547   }
2548
2549   void visitReturnInst(ReturnInst &I) {
2550     IRBuilder<> IRB(&I);
2551     Value *RetVal = I.getReturnValue();
2552     if (!RetVal) return;
2553     // Don't emit the epilogue for musttail call returns.
2554     if (isAMustTailRetVal(RetVal)) return;
2555     Value *ShadowPtr = getShadowPtrForRetval(RetVal, IRB);
2556     if (CheckReturnValue) {
2557       insertShadowCheck(RetVal, &I);
2558       Value *Shadow = getCleanShadow(RetVal);
2559       IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, kShadowTLSAlignment);
2560     } else {
2561       Value *Shadow = getShadow(RetVal);
2562       IRB.CreateAlignedStore(Shadow, ShadowPtr, kShadowTLSAlignment);
2563       // FIXME: make it conditional if ClStoreCleanOrigin==0
2564       if (MS.TrackOrigins)
2565         IRB.CreateStore(getOrigin(RetVal), getOriginPtrForRetval(IRB));
2566     }
2567   }
2568
2569   void visitPHINode(PHINode &I) {
2570     IRBuilder<> IRB(&I);
2571     if (!PropagateShadow) {
2572       setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2573       setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2574       return;
2575     }
2576
2577     ShadowPHINodes.push_back(&I);
2578     setShadow(&I, IRB.CreatePHI(getShadowTy(&I), I.getNumIncomingValues(),
2579                                 "_msphi_s"));
2580     if (MS.TrackOrigins)
2581       setOrigin(&I, IRB.CreatePHI(MS.OriginTy, I.getNumIncomingValues(),
2582                                   "_msphi_o"));
2583   }
2584
2585   void visitAllocaInst(AllocaInst &I) {
2586     setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2587     setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2588     IRBuilder<> IRB(I.getNextNode());
2589     const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
2590     uint64_t Size = DL.getTypeAllocSize(I.getAllocatedType());
2591     if (PoisonStack && ClPoisonStackWithCall) {
2592       IRB.CreateCall(MS.MsanPoisonStackFn,
2593                      {IRB.CreatePointerCast(&I, IRB.getInt8PtrTy()),
2594                       ConstantInt::get(MS.IntptrTy, Size)});
2595     } else {
2596       Value *ShadowBase = getShadowPtr(&I, Type::getInt8PtrTy(*MS.C), IRB);
2597       Value *PoisonValue = IRB.getInt8(PoisonStack ? ClPoisonStackPattern : 0);
2598       IRB.CreateMemSet(ShadowBase, PoisonValue, Size, I.getAlignment());
2599     }
2600
2601     if (PoisonStack && MS.TrackOrigins) {
2602       SmallString<2048> StackDescriptionStorage;
2603       raw_svector_ostream StackDescription(StackDescriptionStorage);
2604       // We create a string with a description of the stack allocation and
2605       // pass it into __msan_set_alloca_origin.
2606       // It will be printed by the run-time if stack-originated UMR is found.
2607       // The first 4 bytes of the string are set to '----' and will be replaced
2608       // by __msan_va_arg_overflow_size_tls at the first call.
2609       StackDescription << "----" << I.getName() << "@" << F.getName();
2610       Value *Descr =
2611           createPrivateNonConstGlobalForString(*F.getParent(),
2612                                                StackDescription.str());
2613
2614       IRB.CreateCall(MS.MsanSetAllocaOrigin4Fn,
2615                      {IRB.CreatePointerCast(&I, IRB.getInt8PtrTy()),
2616                       ConstantInt::get(MS.IntptrTy, Size),
2617                       IRB.CreatePointerCast(Descr, IRB.getInt8PtrTy()),
2618                       IRB.CreatePointerCast(&F, MS.IntptrTy)});
2619     }
2620   }
2621
2622   void visitSelectInst(SelectInst& I) {
2623     IRBuilder<> IRB(&I);
2624     // a = select b, c, d
2625     Value *B = I.getCondition();
2626     Value *C = I.getTrueValue();
2627     Value *D = I.getFalseValue();
2628     Value *Sb = getShadow(B);
2629     Value *Sc = getShadow(C);
2630     Value *Sd = getShadow(D);
2631
2632     // Result shadow if condition shadow is 0.
2633     Value *Sa0 = IRB.CreateSelect(B, Sc, Sd);
2634     Value *Sa1;
2635     if (I.getType()->isAggregateType()) {
2636       // To avoid "sign extending" i1 to an arbitrary aggregate type, we just do
2637       // an extra "select". This results in much more compact IR.
2638       // Sa = select Sb, poisoned, (select b, Sc, Sd)
2639       Sa1 = getPoisonedShadow(getShadowTy(I.getType()));
2640     } else {
2641       // Sa = select Sb, [ (c^d) | Sc | Sd ], [ b ? Sc : Sd ]
2642       // If Sb (condition is poisoned), look for bits in c and d that are equal
2643       // and both unpoisoned.
2644       // If !Sb (condition is unpoisoned), simply pick one of Sc and Sd.
2645
2646       // Cast arguments to shadow-compatible type.
2647       C = CreateAppToShadowCast(IRB, C);
2648       D = CreateAppToShadowCast(IRB, D);
2649
2650       // Result shadow if condition shadow is 1.
2651       Sa1 = IRB.CreateOr(IRB.CreateXor(C, D), IRB.CreateOr(Sc, Sd));
2652     }
2653     Value *Sa = IRB.CreateSelect(Sb, Sa1, Sa0, "_msprop_select");
2654     setShadow(&I, Sa);
2655     if (MS.TrackOrigins) {
2656       // Origins are always i32, so any vector conditions must be flattened.
2657       // FIXME: consider tracking vector origins for app vectors?
2658       if (B->getType()->isVectorTy()) {
2659         Type *FlatTy = getShadowTyNoVec(B->getType());
2660         B = IRB.CreateICmpNE(IRB.CreateBitCast(B, FlatTy),
2661                                 ConstantInt::getNullValue(FlatTy));
2662         Sb = IRB.CreateICmpNE(IRB.CreateBitCast(Sb, FlatTy),
2663                                       ConstantInt::getNullValue(FlatTy));
2664       }
2665       // a = select b, c, d
2666       // Oa = Sb ? Ob : (b ? Oc : Od)
2667       setOrigin(
2668           &I, IRB.CreateSelect(Sb, getOrigin(I.getCondition()),
2669                                IRB.CreateSelect(B, getOrigin(I.getTrueValue()),
2670                                                 getOrigin(I.getFalseValue()))));
2671     }
2672   }
2673
2674   void visitLandingPadInst(LandingPadInst &I) {
2675     // Do nothing.
2676     // See http://code.google.com/p/memory-sanitizer/issues/detail?id=1
2677     setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2678     setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2679   }
2680
2681   void visitCleanupPadInst(CleanupPadInst &I) {
2682     setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2683     setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2684   }
2685
2686   void visitCatchPad(CatchPadInst &I) {
2687     setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2688     setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2689   }
2690
2691   void visitTerminatePad(TerminatePadInst &I) {
2692     DEBUG(dbgs() << "TerminatePad: " << I << "\n");
2693     // Nothing to do here.
2694   }
2695
2696   void visitCatchEndPadInst(CatchEndPadInst &I) {
2697     DEBUG(dbgs() << "CatchEndPad: " << I << "\n");
2698     // Nothing to do here.
2699   }
2700
2701   void visitCleanupEndPadInst(CleanupEndPadInst &I) {
2702     DEBUG(dbgs() << "CleanupEndPad: " << I << "\n");
2703     // Nothing to do here.
2704   }
2705
2706   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I) {
2707     handleShadowOr(I);
2708   }
2709
2710   void visitExtractValueInst(ExtractValueInst &I) {
2711     IRBuilder<> IRB(&I);
2712     Value *Agg = I.getAggregateOperand();
2713     DEBUG(dbgs() << "ExtractValue:  " << I << "\n");
2714     Value *AggShadow = getShadow(Agg);
2715     DEBUG(dbgs() << "   AggShadow:  " << *AggShadow << "\n");
2716     Value *ResShadow = IRB.CreateExtractValue(AggShadow, I.getIndices());
2717     DEBUG(dbgs() << "   ResShadow:  " << *ResShadow << "\n");
2718     setShadow(&I, ResShadow);
2719     setOriginForNaryOp(I);
2720   }
2721
2722   void visitInsertValueInst(InsertValueInst &I) {
2723     IRBuilder<> IRB(&I);
2724     DEBUG(dbgs() << "InsertValue:  " << I << "\n");
2725     Value *AggShadow = getShadow(I.getAggregateOperand());
2726     Value *InsShadow = getShadow(I.getInsertedValueOperand());
2727     DEBUG(dbgs() << "   AggShadow:  " << *AggShadow << "\n");
2728     DEBUG(dbgs() << "   InsShadow:  " << *InsShadow << "\n");
2729     Value *Res = IRB.CreateInsertValue(AggShadow, InsShadow, I.getIndices());
2730     DEBUG(dbgs() << "   Res:        " << *Res << "\n");
2731     setShadow(&I, Res);
2732     setOriginForNaryOp(I);
2733   }
2734
2735   void dumpInst(Instruction &I) {
2736     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I)) {
2737       errs() << "ZZZ call " << CI->getCalledFunction()->getName() << "\n";
2738     } else {
2739       errs() << "ZZZ " << I.getOpcodeName() << "\n";
2740     }
2741     errs() << "QQQ " << I << "\n";
2742   }
2743
2744   void visitResumeInst(ResumeInst &I) {
2745     DEBUG(dbgs() << "Resume: " << I << "\n");
2746     // Nothing to do here.
2747   }
2748
2749   void visitCleanupReturnInst(CleanupReturnInst &CRI) {
2750     DEBUG(dbgs() << "CleanupReturn: " << CRI << "\n");
2751     // Nothing to do here.
2752   }
2753
2754   void visitCatchReturnInst(CatchReturnInst &CRI) {
2755     DEBUG(dbgs() << "CatchReturn: " << CRI << "\n");
2756     // Nothing to do here.
2757   }
2758
2759   void visitInstruction(Instruction &I) {
2760     // Everything else: stop propagating and check for poisoned shadow.
2761     if (ClDumpStrictInstructions)
2762       dumpInst(I);
2763     DEBUG(dbgs() << "DEFAULT: " << I << "\n");
2764     for (size_t i = 0, n = I.getNumOperands(); i < n; i++)
2765       insertShadowCheck(I.getOperand(i), &I);
2766     setShadow(&I, getCleanShadow(&I));
2767     setOrigin(&I, getCleanOrigin());
2768   }
2769 };
2770
2771 /// \brief AMD64-specific implementation of VarArgHelper.
2772 struct VarArgAMD64Helper : public VarArgHelper {
2773   // An unfortunate workaround for asymmetric lowering of va_arg stuff.
2774   // See a comment in visitCallSite for more details.
2775   static const unsigned AMD64GpEndOffset = 48;  // AMD64 ABI Draft 0.99.6 p3.5.7
2776   static const unsigned AMD64FpEndOffset = 176;
2777
2778   Function &F;
2779   MemorySanitizer &MS;
2780   MemorySanitizerVisitor &MSV;
2781   Value *VAArgTLSCopy;
2782   Value *VAArgOverflowSize;
2783
2784   SmallVector<CallInst*, 16> VAStartInstrumentationList;
2785
2786   VarArgAMD64Helper(Function &F, MemorySanitizer &MS,
2787                     MemorySanitizerVisitor &MSV)
2788     : F(F), MS(MS), MSV(MSV), VAArgTLSCopy(nullptr),
2789       VAArgOverflowSize(nullptr) {}
2790
2791   enum ArgKind { AK_GeneralPurpose, AK_FloatingPoint, AK_Memory };
2792
2793   ArgKind classifyArgument(Value* arg) {
2794     // A very rough approximation of X86_64 argument classification rules.
2795     Type *T = arg->getType();
2796     if (T->isFPOrFPVectorTy() || T->isX86_MMXTy())
2797       return AK_FloatingPoint;
2798     if (T->isIntegerTy() && T->getPrimitiveSizeInBits() <= 64)
2799       return AK_GeneralPurpose;
2800     if (T->isPointerTy())
2801       return AK_GeneralPurpose;
2802     return AK_Memory;
2803   }
2804
2805   // For VarArg functions, store the argument shadow in an ABI-specific format
2806   // that corresponds to va_list layout.
2807   // We do this because Clang lowers va_arg in the frontend, and this pass
2808   // only sees the low level code that deals with va_list internals.
2809   // A much easier alternative (provided that Clang emits va_arg instructions)
2810   // would have been to associate each live instance of va_list with a copy of
2811   // MSanParamTLS, and extract shadow on va_arg() call in the argument list
2812   // order.
2813   void visitCallSite(CallSite &CS, IRBuilder<> &IRB) override {
2814     unsigned GpOffset = 0;
2815     unsigned FpOffset = AMD64GpEndOffset;
2816     unsigned OverflowOffset = AMD64FpEndOffset;
2817     const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
2818     for (CallSite::arg_iterator ArgIt = CS.arg_begin(), End = CS.arg_end();
2819          ArgIt != End; ++ArgIt) {
2820       Value *A = *ArgIt;
2821       unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(ArgIt);
2822       bool IsByVal = CS.paramHasAttr(ArgNo + 1, Attribute::ByVal);
2823       if (IsByVal) {
2824         // ByVal arguments always go to the overflow area.
2825         assert(A->getType()->isPointerTy());
2826         Type *RealTy = A->getType()->getPointerElementType();
2827         uint64_t ArgSize = DL.getTypeAllocSize(RealTy);
2828         Value *Base = getShadowPtrForVAArgument(RealTy, IRB, OverflowOffset);
2829         OverflowOffset += RoundUpToAlignment(ArgSize, 8);
2830         IRB.CreateMemCpy(Base, MSV.getShadowPtr(A, IRB.getInt8Ty(), IRB),
2831                          ArgSize, kShadowTLSAlignment);
2832       } else {
2833         ArgKind AK = classifyArgument(A);
2834         if (AK == AK_GeneralPurpose && GpOffset >= AMD64GpEndOffset)
2835           AK = AK_Memory;
2836         if (AK == AK_FloatingPoint && FpOffset >= AMD64FpEndOffset)
2837           AK = AK_Memory;
2838         Value *Base;
2839         switch (AK) {
2840           case AK_GeneralPurpose:
2841             Base = getShadowPtrForVAArgument(A->getType(), IRB, GpOffset);
2842             GpOffset += 8;
2843             break;
2844           case AK_FloatingPoint:
2845             Base = getShadowPtrForVAArgument(A->getType(), IRB, FpOffset);
2846             FpOffset += 16;
2847             break;
2848           case AK_Memory:
2849             uint64_t ArgSize = DL.getTypeAllocSize(A->getType());
2850             Base = getShadowPtrForVAArgument(A->getType(), IRB, OverflowOffset);
2851             OverflowOffset += RoundUpToAlignment(ArgSize, 8);
2852         }
2853         IRB.CreateAlignedStore(MSV.getShadow(A), Base, kShadowTLSAlignment);
2854       }
2855     }
2856     Constant *OverflowSize =
2857       ConstantInt::get(IRB.getInt64Ty(), OverflowOffset - AMD64FpEndOffset);
2858     IRB.CreateStore(OverflowSize, MS.VAArgOverflowSizeTLS);
2859   }
2860
2861   /// \brief Compute the shadow address for a given va_arg.
2862   Value *getShadowPtrForVAArgument(Type *Ty, IRBuilder<> &IRB,
2863                                    int ArgOffset) {
2864     Value *Base = IRB.CreatePointerCast(MS.VAArgTLS, MS.IntptrTy);
2865     Base = IRB.CreateAdd(Base, ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ArgOffset));
2866     return IRB.CreateIntToPtr(Base, PointerType::get(MSV.getShadowTy(Ty), 0),
2867                               "_msarg");
2868   }
2869
2870   void visitVAStartInst(VAStartInst &I) override {
2871     if (F.getCallingConv() == CallingConv::X86_64_Win64)
2872       return;
2873     IRBuilder<> IRB(&I);
2874     VAStartInstrumentationList.push_back(&I);
2875     Value *VAListTag = I.getArgOperand(0);
2876     Value *ShadowPtr = MSV.getShadowPtr(VAListTag, IRB.getInt8Ty(), IRB);
2877
2878     // Unpoison the whole __va_list_tag.
2879     // FIXME: magic ABI constants.
2880     IRB.CreateMemSet(ShadowPtr, Constant::getNullValue(IRB.getInt8Ty()),
2881                      /* size */24, /* alignment */8, false);
2882   }
2883
2884   void visitVACopyInst(VACopyInst &I) override {
2885     if (F.getCallingConv() == CallingConv::X86_64_Win64)
2886       return;
2887     IRBuilder<> IRB(&I);
2888     Value *VAListTag = I.getArgOperand(0);
2889     Value *ShadowPtr = MSV.getShadowPtr(VAListTag, IRB.getInt8Ty(), IRB);
2890
2891     // Unpoison the whole __va_list_tag.
2892     // FIXME: magic ABI constants.
2893     IRB.CreateMemSet(ShadowPtr, Constant::getNullValue(IRB.getInt8Ty()),
2894                      /* size */24, /* alignment */8, false);
2895   }
2896
2897   void finalizeInstrumentation() override {
2898     assert(!VAArgOverflowSize && !VAArgTLSCopy &&
2899            "finalizeInstrumentation called twice");
2900     if (!VAStartInstrumentationList.empty()) {
2901       // If there is a va_start in this function, make a backup copy of
2902       // va_arg_tls somewhere in the function entry block.
2903       IRBuilder<> IRB(F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
2904       VAArgOverflowSize = IRB.CreateLoad(MS.VAArgOverflowSizeTLS);
2905       Value *CopySize =
2906         IRB.CreateAdd(ConstantInt::get(MS.IntptrTy, AMD64FpEndOffset),
2907                       VAArgOverflowSize);
2908       VAArgTLSCopy = IRB.CreateAlloca(Type::getInt8Ty(*MS.C), CopySize);
2909       IRB.CreateMemCpy(VAArgTLSCopy, MS.VAArgTLS, CopySize, 8);
2910     }
2911
2912     // Instrument va_start.
2913     // Copy va_list shadow from the backup copy of the TLS contents.
2914     for (size_t i = 0, n = VAStartInstrumentationList.size(); i < n; i++) {
2915       CallInst *OrigInst = VAStartInstrumentationList[i];
2916       IRBuilder<> IRB(OrigInst->getNextNode());
2917       Value *VAListTag = OrigInst->getArgOperand(0);
2918
2919       Value *RegSaveAreaPtrPtr =
2920         IRB.CreateIntToPtr(
2921           IRB.CreateAdd(IRB.CreatePtrToInt(VAListTag, MS.IntptrTy),
2922                         ConstantInt::get(MS.IntptrTy, 16)),
2923           Type::getInt64PtrTy(*MS.C));
2924       Value *RegSaveAreaPtr = IRB.CreateLoad(RegSaveAreaPtrPtr);
2925       Value *RegSaveAreaShadowPtr =
2926         MSV.getShadowPtr(RegSaveAreaPtr, IRB.getInt8Ty(), IRB);
2927       IRB.CreateMemCpy(RegSaveAreaShadowPtr, VAArgTLSCopy,
2928                        AMD64FpEndOffset, 16);
2929
2930       Value *OverflowArgAreaPtrPtr =
2931         IRB.CreateIntToPtr(
2932           IRB.CreateAdd(IRB.CreatePtrToInt(VAListTag, MS.IntptrTy),
2933                         ConstantInt::get(MS.IntptrTy, 8)),
2934           Type::getInt64PtrTy(*MS.C));
2935       Value *OverflowArgAreaPtr = IRB.CreateLoad(OverflowArgAreaPtrPtr);
2936       Value *OverflowArgAreaShadowPtr =
2937         MSV.getShadowPtr(OverflowArgAreaPtr, IRB.getInt8Ty(), IRB);
2938       Value *SrcPtr = IRB.CreateConstGEP1_32(IRB.getInt8Ty(), VAArgTLSCopy,
2939                                              AMD64FpEndOffset);
2940       IRB.CreateMemCpy(OverflowArgAreaShadowPtr, SrcPtr, VAArgOverflowSize, 16);
2941     }
2942   }
2943 };
2944
2945 /// \brief MIPS64-specific implementation of VarArgHelper.
2946 struct VarArgMIPS64Helper : public VarArgHelper {
2947   Function &F;
2948   MemorySanitizer &MS;
2949   MemorySanitizerVisitor &MSV;
2950   Value *VAArgTLSCopy;
2951   Value *VAArgSize;
2952
2953   SmallVector<CallInst*, 16> VAStartInstrumentationList;
2954
2955   VarArgMIPS64Helper(Function &F, MemorySanitizer &MS,
2956                     MemorySanitizerVisitor &MSV)
2957     : F(F), MS(MS), MSV(MSV), VAArgTLSCopy(nullptr),
2958       VAArgSize(nullptr) {}
2959
2960   void visitCallSite(CallSite &CS, IRBuilder<> &IRB) override {
2961     unsigned VAArgOffset = 0;
2962     const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
2963     for (CallSite::arg_iterator ArgIt = CS.arg_begin() + 1, End = CS.arg_end();
2964          ArgIt != End; ++ArgIt) {
2965       Value *A = *ArgIt;
2966       Value *Base;
2967       uint64_t ArgSize = DL.getTypeAllocSize(A->getType());
2968 #if defined(__MIPSEB__) || defined(MIPSEB)
2969       // Adjusting the shadow for argument with size < 8 to match the placement
2970       // of bits in big endian system
2971       if (ArgSize < 8)
2972         VAArgOffset += (8 - ArgSize);
2973 #endif
2974       Base = getShadowPtrForVAArgument(A->getType(), IRB, VAArgOffset);
2975       VAArgOffset += ArgSize;
2976       VAArgOffset = RoundUpToAlignment(VAArgOffset, 8);
2977       IRB.CreateAlignedStore(MSV.getShadow(A), Base, kShadowTLSAlignment);
2978     }
2979
2980     Constant *TotalVAArgSize = ConstantInt::get(IRB.getInt64Ty(), VAArgOffset);
2981     // Here using VAArgOverflowSizeTLS as VAArgSizeTLS to avoid creation of
2982     // a new class member i.e. it is the total size of all VarArgs.
2983     IRB.CreateStore(TotalVAArgSize, MS.VAArgOverflowSizeTLS);
2984   }
2985
2986   /// \brief Compute the shadow address for a given va_arg.
2987   Value *getShadowPtrForVAArgument(Type *Ty, IRBuilder<> &IRB,
2988                                    int ArgOffset) {
2989     Value *Base = IRB.CreatePointerCast(MS.VAArgTLS, MS.IntptrTy);
2990     Base = IRB.CreateAdd(Base, ConstantInt::get(MS.IntptrTy, ArgOffset));
2991     return IRB.CreateIntToPtr(Base, PointerType::get(MSV.getShadowTy(Ty), 0),
2992                               "_msarg");
2993   }
2994
2995   void visitVAStartInst(VAStartInst &I) override {
2996     IRBuilder<> IRB(&I);
2997     VAStartInstrumentationList.push_back(&I);
2998     Value *VAListTag = I.getArgOperand(0);
2999     Value *ShadowPtr = MSV.getShadowPtr(VAListTag, IRB.getInt8Ty(), IRB);
3000     IRB.CreateMemSet(ShadowPtr, Constant::getNullValue(IRB.getInt8Ty()),
3001                      /* size */8, /* alignment */8, false);
3002   }
3003
3004   void visitVACopyInst(VACopyInst &I) override {
3005     IRBuilder<> IRB(&I);
3006     Value *VAListTag = I.getArgOperand(0);
3007     Value *ShadowPtr = MSV.getShadowPtr(VAListTag, IRB.getInt8Ty(), IRB);
3008     // Unpoison the whole __va_list_tag.
3009     // FIXME: magic ABI constants.
3010     IRB.CreateMemSet(ShadowPtr, Constant::getNullValue(IRB.getInt8Ty()),
3011                      /* size */8, /* alignment */8, false);
3012   }
3013
3014   void finalizeInstrumentation() override {
3015     assert(!VAArgSize && !VAArgTLSCopy &&
3016            "finalizeInstrumentation called twice");
3017     IRBuilder<> IRB(F.getEntryBlock().getFirstNonPHI());
3018     VAArgSize = IRB.CreateLoad(MS.VAArgOverflowSizeTLS);
3019     Value *CopySize = IRB.CreateAdd(ConstantInt::get(MS.IntptrTy, 0),
3020                                     VAArgSize);
3021
3022     if (!VAStartInstrumentationList.empty()) {
3023       // If there is a va_start in this function, make a backup copy of
3024       // va_arg_tls somewhere in the function entry block.
3025       VAArgTLSCopy = IRB.CreateAlloca(Type::getInt8Ty(*MS.C), CopySize);
3026       IRB.CreateMemCpy(VAArgTLSCopy, MS.VAArgTLS, CopySize, 8);
3027     }
3028
3029     // Instrument va_start.
3030     // Copy va_list shadow from the backup copy of the TLS contents.
3031     for (size_t i = 0, n = VAStartInstrumentationList.size(); i < n; i++) {
3032       CallInst *OrigInst = VAStartInstrumentationList[i];
3033       IRBuilder<> IRB(OrigInst->getNextNode());
3034       Value *VAListTag = OrigInst->getArgOperand(0);
3035       Value *RegSaveAreaPtrPtr =
3036         IRB.CreateIntToPtr(IRB.CreatePtrToInt(VAListTag, MS.IntptrTy),
3037                         Type::getInt64PtrTy(*MS.C));
3038       Value *RegSaveAreaPtr = IRB.CreateLoad(RegSaveAreaPtrPtr);
3039       Value *RegSaveAreaShadowPtr =
3040       MSV.getShadowPtr(RegSaveAreaPtr, IRB.getInt8Ty(), IRB);
3041       IRB.CreateMemCpy(RegSaveAreaShadowPtr, VAArgTLSCopy, CopySize, 8);
3042     }
3043   }
3044 };
3045
3046 /// \brief A no-op implementation of VarArgHelper.
3047 struct VarArgNoOpHelper : public VarArgHelper {
3048   VarArgNoOpHelper(Function &F, MemorySanitizer &MS,
3049                    MemorySanitizerVisitor &MSV) {}
3050
3051   void visitCallSite(CallSite &CS, IRBuilder<> &IRB) override {}
3052
3053   void visitVAStartInst(VAStartInst &I) override {}
3054
3055   void visitVACopyInst(VACopyInst &I) override {}
3056
3057   void finalizeInstrumentation() override {}
3058 };
3059
3060 VarArgHelper *CreateVarArgHelper(Function &Func, MemorySanitizer &Msan,
3061                                  MemorySanitizerVisitor &Visitor) {
3062   // VarArg handling is only implemented on AMD64. False positives are possible
3063   // on other platforms.
3064   llvm::Triple TargetTriple(Func.getParent()->getTargetTriple());
3065   if (TargetTriple.getArch() == llvm::Triple::x86_64)
3066     return new VarArgAMD64Helper(Func, Msan, Visitor);
3067   else if (TargetTriple.getArch() == llvm::Triple::mips64 ||
3068            TargetTriple.getArch() == llvm::Triple::mips64el)
3069     return new VarArgMIPS64Helper(Func, Msan, Visitor);
3070   else
3071     return new VarArgNoOpHelper(Func, Msan, Visitor);
3072 }
3073
3074 }  // namespace
3075
3076 bool MemorySanitizer::runOnFunction(Function &F) {
3077   if (&F == MsanCtorFunction)
3078     return false;
3079   MemorySanitizerVisitor Visitor(F, *this);
3080
3081   // Clear out readonly/readnone attributes.
3082   AttrBuilder B;
3083   B.addAttribute(Attribute::ReadOnly)
3084     .addAttribute(Attribute::ReadNone);
3085   F.removeAttributes(AttributeSet::FunctionIndex,
3086                      AttributeSet::get(F.getContext(),
3087                                        AttributeSet::FunctionIndex, B));
3088
3089   return Visitor.runOnFunction();
3090 }