mono/mini/mini-gc.c

   1 /*
   2  * mini-gc.c: GC interface for the mono JIT
   3  *
   4  * Author:
   5  *   Zoltan Varga (vargaz@gmail.com)
   6  *
   7  * Copyright 2009 Novell, Inc (http://www.novell.com)
   8  * Copyright 2011 Xamarin, Inc (http://www.xamarin.com)
   9  */
  10
  11 #include "config.h"
  12 #include "mini-gc.h"
  13 #include <mono/metadata/gc-internal.h>
  14
  15 //#if 0
  16 #if defined(MONO_ARCH_GC_MAPS_SUPPORTED)
  17
  18 #include <mono/metadata/gc-internal.h>
  19 #include <mono/utils/mono-counters.h>
  20
  21 #if SIZEOF_VOID_P == 4
  22 typedef guint32 mword;
  23 #else
  24 typedef guint64 mword;
  25 #endif
  26
  27 #define SIZEOF_SLOT ((int)sizeof (mgreg_t))
  28
  29 #define GC_BITS_PER_WORD (sizeof (mword) * 8)
  30
  31 /* Contains state needed by the GC Map construction code */
  32 typedef struct {
  33         /*
  34          * This contains information about stack slots initialized in the prolog, encoded using
  35          * (slot_index << 16) | slot_type. The slot_index is relative to the CFA, i.e. 0
  36          * means cfa+0, 1 means cfa-4/8, etc.
  37          */
  38         GSList *stack_slots_from_cfa;
  39         /* Same for stack slots relative to the frame pointer */
  40         GSList *stack_slots_from_fp;
  41
  42         /* Number of slots in the map */
  43         int nslots;
  44         /* The number of registers in the map */
  45         int nregs;
  46         /* Min and Max offsets of the stack frame relative to fp */
  47         int min_offset, max_offset;
  48         /* Same for the locals area */
  49         int locals_min_offset, locals_max_offset;
  50
  51         /* The call sites where this frame can be stopped during GC */
  52         GCCallSite **callsites;
  53         /* The number of call sites */
  54         int ncallsites;
  55
  56         /*
  57          * The width of the stack bitmaps in bytes. This is not equal to the bitmap width at
  58      * runtime, since it includes columns which are 0.
  59          */
  60         int stack_bitmap_width;
  61         /*
  62          * A bitmap whose width equals nslots, and whose height equals ncallsites.
  63          * The bitmap contains a 1 if the corresponding stack slot has type SLOT_REF at the
  64          * given callsite.
  65          */
  66         guint8 *stack_ref_bitmap;
  67         /* Same for SLOT_PIN */
  68         guint8 *stack_pin_bitmap;
  69
  70         /*
  71          * Similar bitmaps for registers. These have width MONO_MAX_IREGS in bits.
  72          */
  73         int reg_bitmap_width;
  74         guint8 *reg_ref_bitmap;
  75         guint8 *reg_pin_bitmap;
  76 } MonoCompileGC;
  77
  78 #define ALIGN_TO(val,align) ((((mgreg_t)val) + ((align) - 1)) & ~((align) - 1))
  79
  80 #undef DEBUG
  81
  82 #if 0
  83 /* We don't support debug levels, its all-or-nothing */
  84 #define DEBUG(s) do { s; fflush (logfile); } while (0)
  85 #define DEBUG_ENABLED 1
  86 #else
  87 #define DEBUG(s)
  88 #endif
  89
  90 #ifdef DEBUG_ENABLED
  91 //#if 1
  92 #define DEBUG_PRECISE(s) do { s; } while (0)
  93 #define DEBUG_PRECISE_ENABLED
  94 #else
  95 #define DEBUG_PRECISE(s)
  96 #endif
  97
  98 /*
  99  * Contains information collected during the conservative stack marking pass,
 100  * used during the precise pass. This helps to avoid doing a stack walk twice, which
 101  * is expensive.
 102  */
 103 typedef struct {
 104         guint8 *bitmap;
 105         int nslots;
 106     int frame_start_offset;
 107         int nreg_locations;
 108         /* Relative to stack_start */
 109         int reg_locations [MONO_MAX_IREGS];
 110 #ifdef DEBUG_PRECISE_ENABLED
 111         MonoJitInfo *ji;
 112         gpointer fp;
 113         int regs [MONO_MAX_IREGS];
 114 #endif
 115 } FrameInfo;
 116
 117 /* Max number of frames stored in the TLS data */
 118 #define MAX_FRAMES 50
 119
 120 /*
 121  * Per-thread data kept by this module. This is stored in the GC and passed to us as
 122  * parameters, instead of being stored in a TLS variable, since during a collection,
 123  * only the collection thread is active.
 124  */
 125 typedef struct {
 126         MonoThreadUnwindState unwind_state;
 127         MonoThreadInfo *info;
 128         /* For debugging */
 129         mgreg_t tid;
 130         gpointer ref_to_track;
 131         /* Number of frames collected during the !precise pass */
 132         int nframes;
 133         FrameInfo frames [MAX_FRAMES];
 134 } TlsData;
 135
 136 /* These are constant so don't store them in the GC Maps */
 137 /* Number of registers stored in gc maps */
 138 #define NREGS MONO_MAX_IREGS
 139
 140 /*
 141  * The GC Map itself.
 142  * Contains information needed to mark a stack frame.
 143  * This is a transient structure, created from a compressed representation on-demand.
 144  */
 145 typedef struct {
 146         /*
 147          * The offsets of the GC tracked area inside the stack frame relative to the frame pointer.
 148          * This includes memory which is NOREF thus doesn't need GC maps.
 149          */
 150         int start_offset;
 151         int end_offset;
 152         /*
 153          * The offset relative to frame_offset where the the memory described by the GC maps
 154          * begins.
 155          */
 156         int map_offset;
 157         /* The number of stack slots in the map */
 158         int nslots;
 159         /* The frame pointer register */
 160         guint8 frame_reg;
 161         /* The size of each callsite table entry */
 162         guint8 callsite_entry_size;
 163         guint has_pin_slots : 1;
 164         guint has_ref_slots : 1;
 165         guint has_ref_regs : 1;
 166         guint has_pin_regs : 1;
 167
 168         /* The offsets below are into an external bitmaps array */
 169
 170         /*
 171          * A bitmap whose width is equal to bitmap_width, and whose height is equal to ncallsites.
 172          * The bitmap contains a 1 if the corresponding stack slot has type SLOT_REF at the
 173          * given callsite.
 174          */
 175         guint32 stack_ref_bitmap_offset;
 176         /*
 177          * Same for SLOT_PIN. It is possible that the same bit is set in both bitmaps at
 178      * different callsites, if the slot starts out as PIN, and later changes to REF.
 179          */
 180         guint32 stack_pin_bitmap_offset;
 181
 182         /*
 183          * Corresponding bitmaps for registers
 184          * These have width equal to the number of bits set in reg_ref_mask/reg_pin_mask.
 185          * FIXME: Merge these with the normal bitmaps, i.e. reserve the first x slots for them ?
 186          */
 187         guint32 reg_pin_bitmap_offset;
 188         guint32 reg_ref_bitmap_offset;
 189
 190         guint32 used_int_regs, reg_ref_mask, reg_pin_mask;
 191
 192         /* The number of bits set in the two masks above */
 193         guint8 nref_regs, npin_regs;
 194
 195         /*
 196          * A bit array marking slots which contain refs.
 197          * This is used only for debugging.
 198          */
 199         //guint8 *ref_slots;
 200
 201         /* Callsite offsets */
 202         /* These can take up a lot of space, so encode them compactly */
 203         union {
 204                 guint8 *offsets8;
 205                 guint16 *offsets16;
 206                 guint32 *offsets32;
 207         } callsites;
 208         int ncallsites;
 209 } GCMap;
 210
 211 /*
 212  * A compressed version of GCMap. This is what gets stored in MonoJitInfo.
 213  */
 214 typedef struct {
 215         //guint8 *ref_slots;
 216         //guint8 encoded_size;
 217
 218         /*
 219          * The arrays below are embedded after the struct.
 220          * Their address needs to be computed.
 221          */
 222
 223         /* The fixed fields of the GCMap encoded using LEB128 */
 224         guint8 encoded [MONO_ZERO_LEN_ARRAY];
 225
 226         /* An array of ncallsites entries, each entry is callsite_entry_size bytes long */
 227         guint8 callsites [MONO_ZERO_LEN_ARRAY];
 228
 229         /* The GC bitmaps */
 230         guint8 bitmaps [MONO_ZERO_LEN_ARRAY];
 231 } GCEncodedMap;
 232
 233 static int precise_frame_count [2], precise_frame_limit = -1;
 234 static gboolean precise_frame_limit_inited;
 235
 236 /* Stats */
 237 typedef struct {
 238         int scanned_stacks;
 239         int scanned;
 240         int scanned_precisely;
 241         int scanned_conservatively;
 242         int scanned_registers;
 243         int scanned_native;
 244         int scanned_other;
 245
 246         int all_slots;
 247         int noref_slots;
 248         int ref_slots;
 249         int pin_slots;
 250
 251         int gc_maps_size;
 252         int gc_callsites_size;
 253         int gc_callsites8_size;
 254         int gc_callsites16_size;
 255         int gc_callsites32_size;
 256         int gc_bitmaps_size;
 257         int gc_map_struct_size;
 258         int tlsdata_size;
 259 } JITGCStats;
 260
 261 static JITGCStats stats;
 262
 263 static FILE *logfile;
 264
 265 static gboolean enable_gc_maps_for_aot;
 266
 267 void
 268 mini_gc_enable_gc_maps_for_aot (void)
 269 {
 270         enable_gc_maps_for_aot = TRUE;
 271 }
 272
 273 // FIXME: Move these to a shared place
 274
 275 static inline void
 276 encode_uleb128 (guint32 value, guint8 *buf, guint8 **endbuf)
 277 {
 278         guint8 *p = buf;
 279
 280         do {
 281                 guint8 b = value & 0x7f;
 282                 value >>= 7;
 283                 if (value != 0) /* more bytes to come */
 284                         b |= 0x80;
 285                 *p ++ = b;
 286         } while (value);
 287
 288         *endbuf = p;
 289 }
 290
 291 static G_GNUC_UNUSED void
 292 encode_sleb128 (gint32 value, guint8 *buf, guint8 **endbuf)
 293 {
 294         gboolean more = 1;
 295         gboolean negative = (value < 0);
 296         guint32 size = 32;
 297         guint8 byte;
 298         guint8 *p = buf;
 299
 300         while (more) {
 301                 byte = value & 0x7f;
 302                 value >>= 7;
 303                 /* the following is unnecessary if the
 304                  * implementation of >>= uses an arithmetic rather
 305                  * than logical shift for a signed left operand
 306                  */
 307                 if (negative)
 308                         /* sign extend */
 309                         value |= - (1 <<(size - 7));
 310                 /* sign bit of byte is second high order bit (0x40) */
 311                 if ((value == 0 && !(byte & 0x40)) ||
 312                         (value == -1 && (byte & 0x40)))
 313                         more = 0;
 314                 else
 315                         byte |= 0x80;
 316                 *p ++= byte;
 317         }
 318
 319         *endbuf = p;
 320 }
 321
 322 static inline guint32
 323 decode_uleb128 (guint8 *buf, guint8 **endbuf)
 324 {
 325         guint8 *p = buf;
 326         guint32 res = 0;
 327         int shift = 0;
 328
 329         while (TRUE) {
 330                 guint8 b = *p;
 331                 p ++;
 332
 333                 res = res | (((int)(b & 0x7f)) << shift);
 334                 if (!(b & 0x80))
 335                         break;
 336                 shift += 7;
 337         }
 338
 339         *endbuf = p;
 340
 341         return res;
 342 }
 343
 344 static inline gint32
 345 decode_sleb128 (guint8 *buf, guint8 **endbuf)
 346 {
 347         guint8 *p = buf;
 348         gint32 res = 0;
 349         int shift = 0;
 350
 351         while (TRUE) {
 352                 guint8 b = *p;
 353                 p ++;
 354
 355                 res = res | (((int)(b & 0x7f)) << shift);
 356                 shift += 7;
 357                 if (!(b & 0x80)) {
 358                         if (shift < 32 && (b & 0x40))
 359                                 res |= - (1 << shift);
 360                         break;
 361                 }
 362         }
 363
 364         *endbuf = p;
 365
 366         return res;
 367 }
 368
 369 static int
 370 encode_frame_reg (int frame_reg)
 371 {
 372 #ifdef TARGET_AMD64
 373         if (frame_reg == AMD64_RSP)
 374                 return 0;
 375         else if (frame_reg == AMD64_RBP)
 376                 return 1;
 377 #elif defined(TARGET_X86)
 378         if (frame_reg == X86_EBP)
 379                 return 0;
 380         else if (frame_reg == X86_ESP)
 381                 return 1;
 382 #elif defined(TARGET_ARM)
 383         if (frame_reg == ARMREG_SP)
 384                 return 0;
 385         else if (frame_reg == ARMREG_FP)
 386                 return 1;
 387 #elif defined(TARGET_S390X)
 388         if (frame_reg == S390_SP)
 389                 return 0;
 390         else if (frame_reg == S390_FP)
 391                 return 1;
 392 #else
 393         NOT_IMPLEMENTED;
 394 #endif
 395         g_assert_not_reached ();
 396         return -1;
 397 }
 398
 399 static int
 400 decode_frame_reg (int encoded)
 401 {
 402 #ifdef TARGET_AMD64
 403         if (encoded == 0)
 404                 return AMD64_RSP;
 405         else if (encoded == 1)
 406                 return AMD64_RBP;
 407 #elif defined(TARGET_X86)
 408         if (encoded == 0)
 409                 return X86_EBP;
 410         else if (encoded == 1)
 411                 return X86_ESP;
 412 #elif defined(TARGET_ARM)
 413         if (encoded == 0)
 414                 return ARMREG_SP;
 415         else if (encoded == 1)
 416                 return ARMREG_FP;
 417 #elif defined(TARGET_S390X)
 418         if (encoded == 0)
 419                 return S390_SP;
 420         else if (encoded == 1)
 421                 return S390_FP;
 422 #else
 423         NOT_IMPLEMENTED;
 424 #endif
 425         g_assert_not_reached ();
 426         return -1;
 427 }
 428
 429 #ifdef TARGET_AMD64
 430 #ifdef HOST_WIN32
 431 static int callee_saved_regs [] = { AMD64_RBP, AMD64_RBX, AMD64_R12, AMD64_R13, AMD64_R14, AMD64_R15, AMD64_RDI, AMD64_RSI };
 432 #else
 433 static int callee_saved_regs [] = { AMD64_RBP, AMD64_RBX, AMD64_R12, AMD64_R13, AMD64_R14, AMD64_R15 };
 434 #endif
 435 #elif defined(TARGET_X86)
 436 static int callee_saved_regs [] = { X86_EBX, X86_ESI, X86_EDI };
 437 #elif defined(TARGET_ARM)
 438 static int callee_saved_regs [] = { ARMREG_V1, ARMREG_V2, ARMREG_V3, ARMREG_V4, ARMREG_V5, ARMREG_V7, ARMREG_FP };
 439 #elif defined(TARGET_S390X)
 440 static int callee_saved_regs [] = { s390_r6, s390_r7, s390_r8, s390_r9, s390_r10, s390_r11, s390_r12, s390_r13, s390_r14 };
 441 #endif
 442
 443 static guint32
 444 encode_regmask (guint32 regmask)
 445 {
 446         int i;
 447         guint32 res;
 448
 449         res = 0;
 450         for (i = 0; i < sizeof (callee_saved_regs) / sizeof (int); ++i) {
 451                 if (regmask & (1 << callee_saved_regs [i])) {
 452                         res |= (1 << i);
 453                         regmask -= (1 << callee_saved_regs [i]);
 454                 }
 455         }
 456         g_assert (regmask == 0);
 457         return res;
 458 }
 459
 460 static guint32
 461 decode_regmask (guint32 regmask)
 462 {
 463         int i;
 464         guint32 res;
 465
 466         res = 0;
 467         for (i = 0; i < sizeof (callee_saved_regs) / sizeof (int); ++i)
 468                 if (regmask & (1 << i))
 469                         res |= (1 << callee_saved_regs [i]);
 470         return res;
 471 }
 472
 473 /*
 474  * encode_gc_map:
 475  *
 476  *   Encode the fixed fields of MAP into a buffer pointed to by BUF.
 477  */
 478 static void
 479 encode_gc_map (GCMap *map, guint8 *buf, guint8 **endbuf)
 480 {
 481         guint32 flags, freg;
 482
 483         encode_sleb128 (map->start_offset / SIZEOF_SLOT, buf, &buf);
 484         encode_sleb128 (map->end_offset / SIZEOF_SLOT, buf, &buf);
 485         encode_sleb128 (map->map_offset / SIZEOF_SLOT, buf, &buf);
 486         encode_uleb128 (map->nslots, buf, &buf);
 487         g_assert (map->callsite_entry_size <= 4);
 488         freg = encode_frame_reg (map->frame_reg);
 489         g_assert (freg < 2);
 490         flags = (map->has_ref_slots ? 1 : 0) | (map->has_pin_slots ? 2 : 0) | (map->has_ref_regs ? 4 : 0) | (map->has_pin_regs ? 8 : 0) | ((map->callsite_entry_size - 1) << 4) | (freg << 6);
 491         encode_uleb128 (flags, buf, &buf);
 492         encode_uleb128 (encode_regmask (map->used_int_regs), buf, &buf);
 493         if (map->has_ref_regs)
 494                 encode_uleb128 (encode_regmask (map->reg_ref_mask), buf, &buf);
 495         if (map->has_pin_regs)
 496                 encode_uleb128 (encode_regmask (map->reg_pin_mask), buf, &buf);
 497         encode_uleb128 (map->ncallsites, buf, &buf);
 498
 499         *endbuf = buf;
 500 }
 501
 502 /*
 503  * decode_gc_map:
 504  *
 505  *   Decode the encoded GC map representation in BUF and store the result into MAP.
 506  */
 507 static void
 508 decode_gc_map (guint8 *buf, GCMap *map, guint8 **endbuf)
 509 {
 510         guint32 flags;
 511         int stack_bitmap_size, reg_ref_bitmap_size, reg_pin_bitmap_size, offset, freg;
 512         int i, n;
 513
 514         map->start_offset = decode_sleb128 (buf, &buf) * SIZEOF_SLOT;
 515         map->end_offset = decode_sleb128 (buf, &buf) * SIZEOF_SLOT;
 516         map->map_offset = decode_sleb128 (buf, &buf) * SIZEOF_SLOT;
 517         map->nslots = decode_uleb128 (buf, &buf);
 518         flags = decode_uleb128 (buf, &buf);
 519         map->has_ref_slots = (flags & 1) ? 1 : 0;
 520         map->has_pin_slots = (flags & 2) ? 1 : 0;
 521         map->has_ref_regs = (flags & 4) ? 1 : 0;
 522         map->has_pin_regs = (flags & 8) ? 1 : 0;
 523         map->callsite_entry_size = ((flags >> 4) & 0x3) + 1;
 524         freg = flags >> 6;
 525         map->frame_reg = decode_frame_reg (freg);
 526         map->used_int_regs = decode_regmask (decode_uleb128 (buf, &buf));
 527         if (map->has_ref_regs) {
 528                 map->reg_ref_mask = decode_regmask (decode_uleb128 (buf, &buf));
 529                 n = 0;
 530                 for (i = 0; i < NREGS; ++i)
 531                         if (map->reg_ref_mask & (1 << i))
 532                                 n ++;
 533                 map->nref_regs = n;
 534         }
 535         if (map->has_pin_regs) {
 536                 map->reg_pin_mask = decode_regmask (decode_uleb128 (buf, &buf));
 537                 n = 0;
 538                 for (i = 0; i < NREGS; ++i)
 539                         if (map->reg_pin_mask & (1 << i))
 540                                 n ++;
 541                 map->npin_regs = n;
 542         }
 543         map->ncallsites = decode_uleb128 (buf, &buf);
 544
 545         stack_bitmap_size = (ALIGN_TO (map->nslots, 8) / 8) * map->ncallsites;
 546         reg_ref_bitmap_size = (ALIGN_TO (map->nref_regs, 8) / 8) * map->ncallsites;
 547         reg_pin_bitmap_size = (ALIGN_TO (map->npin_regs, 8) / 8) * map->ncallsites;
 548         offset = 0;
 549         map->stack_ref_bitmap_offset = offset;
 550         if (map->has_ref_slots)
 551                 offset += stack_bitmap_size;
 552         map->stack_pin_bitmap_offset = offset;
 553         if (map->has_pin_slots)
 554                 offset += stack_bitmap_size;
 555         map->reg_ref_bitmap_offset = offset;
 556         if (map->has_ref_regs)
 557                 offset += reg_ref_bitmap_size;
 558         map->reg_pin_bitmap_offset = offset;
 559         if (map->has_pin_regs)
 560                 offset += reg_pin_bitmap_size;
 561
 562         *endbuf = buf;
 563 }
 564
 565 static gpointer
 566 thread_attach_func (void)
 567 {
 568         TlsData *tls;
 569
 570         tls = g_new0 (TlsData, 1);
 571         tls->tid = GetCurrentThreadId ();
 572         tls->info = mono_thread_info_current ();
 573         stats.tlsdata_size += sizeof (TlsData);
 574
 575         return tls;
 576 }
 577
 578 static void
 579 thread_detach_func (gpointer user_data)
 580 {
 581         TlsData *tls = user_data;
 582
 583         g_free (tls);
 584 }
 585
 586 static void
 587 thread_suspend_func (gpointer user_data, void *sigctx, MonoContext *ctx)
 588 {
 589         TlsData *tls = user_data;
 590
 591         if (!tls) {
 592                 /* Happens during startup */
 593                 return;
 594         }
 595
 596         if (tls->tid != GetCurrentThreadId ()) {
 597                 /* Happens on osx because threads are not suspended using signals */
 598                 gboolean res;
 599
 600                 g_assert (tls->info);
 601 #ifdef TARGET_WIN32
 602                 return;
 603 #else
 604                 res = mono_thread_state_init_from_handle (&tls->unwind_state, (MonoNativeThreadId)tls->tid, tls->info->native_handle);
 605 #endif
 606         } else {
 607                 tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_LMF] = mono_get_lmf ();
 608                 if (sigctx) {
 609 #ifdef MONO_ARCH_HAVE_SIGCTX_TO_MONOCTX
 610                         mono_arch_sigctx_to_monoctx (sigctx, &tls->unwind_state.ctx);
 611                         tls->unwind_state.valid = TRUE;
 612 #else
 613                         tls->unwind_state.valid = FALSE;
 614 #endif
 615                 } else if (ctx) {
 616                         memcpy (&tls->unwind_state.ctx, ctx, sizeof (MonoContext));
 617                         tls->unwind_state.valid = TRUE;
 618                 } else {
 619                         tls->unwind_state.valid = FALSE;
 620                 }
 621                 tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_JIT_TLS] = mono_native_tls_get_value (mono_jit_tls_id);
 622                 tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_DOMAIN] = mono_domain_get ();
 623         }
 624
 625         if (!tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_DOMAIN]) {
 626                 /* Happens during startup */
 627                 tls->unwind_state.valid = FALSE;
 628                 return;
 629         }
 630 }
 631
 632 #define DEAD_REF ((gpointer)(gssize)0x2a2a2a2a2a2a2a2aULL)
 633
 634 static inline void
 635 set_bit (guint8 *bitmap, int width, int y, int x)
 636 {
 637         bitmap [(width * y) + (x / 8)] |= (1 << (x % 8));
 638 }
 639
 640 static inline void
 641 clear_bit (guint8 *bitmap, int width, int y, int x)
 642 {
 643         bitmap [(width * y) + (x / 8)] &= ~(1 << (x % 8));
 644 }
 645
 646 static inline int
 647 get_bit (guint8 *bitmap, int width, int y, int x)
 648 {
 649         return bitmap [(width * y) + (x / 8)] & (1 << (x % 8));
 650 }
 651
 652 static const char*
 653 slot_type_to_string (GCSlotType type)
 654 {
 655         switch (type) {
 656         case SLOT_REF:
 657                 return "ref";
 658         case SLOT_NOREF:
 659                 return "noref";
 660         case SLOT_PIN:
 661                 return "pin";
 662         default:
 663                 g_assert_not_reached ();
 664                 return NULL;
 665         }
 666 }
 667
 668 static inline mgreg_t
 669 get_frame_pointer (MonoContext *ctx, int frame_reg)
 670 {
 671 #if defined(TARGET_AMD64)
 672                 if (frame_reg == AMD64_RSP)
 673                         return ctx->rsp;
 674                 else if (frame_reg == AMD64_RBP)
 675                         return ctx->rbp;
 676 #elif defined(TARGET_X86)
 677                 if (frame_reg == X86_ESP)
 678                         return ctx->esp;
 679                 else if (frame_reg == X86_EBP)
 680                         return ctx->ebp;
 681 #elif defined(TARGET_ARM)
 682                 if (frame_reg == ARMREG_SP)
 683                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_SP (ctx);
 684                 else if (frame_reg == ARMREG_FP)
 685                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_BP (ctx);
 686 #elif defined(TARGET_S390X)
 687                 if (frame_reg == S390_SP)
 688                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_SP (ctx);
 689                 else if (frame_reg == S390_FP)
 690                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_BP (ctx);
 691 #endif
 692                 g_assert_not_reached ();
 693                 return 0;
 694 }
 695
 696 /*
 697  * conservatively_pass:
 698  *
 699  *   Mark a thread stack conservatively and collect information needed by the precise pass.
 700  */
 701 static void
 702 conservative_pass (TlsData *tls, guint8 *stack_start, guint8 *stack_end)
 703 {
 704         MonoJitInfo *ji;
 705         MonoContext ctx, new_ctx;
 706         MonoLMF *lmf;
 707         guint8 *stack_limit;
 708         gboolean last = TRUE;
 709         GCMap *map;
 710         GCMap map_tmp;
 711         GCEncodedMap *emap;
 712         guint8* fp, *p, *real_frame_start, *frame_start, *frame_end;
 713         int i, pc_offset, cindex, bitmap_width;
 714         int scanned = 0, scanned_precisely, scanned_conservatively, scanned_registers;
 715         gboolean res;
 716         StackFrameInfo frame;
 717         mgreg_t *reg_locations [MONO_MAX_IREGS];
 718         mgreg_t *new_reg_locations [MONO_MAX_IREGS];
 719         guint8 *bitmaps;
 720         FrameInfo *fi;
 721         guint32 precise_regmask;
 722
 723         if (tls) {
 724                 tls->nframes = 0;
 725                 tls->ref_to_track = NULL;
 726         }
 727
 728         /* tls == NULL can happen during startup */
 729         if (mono_thread_internal_current () == NULL || !tls) {
 730                 mono_gc_conservatively_scan_area (stack_start, stack_end);
 731                 stats.scanned_stacks += stack_end - stack_start;
 732                 return;
 733         }
 734
 735         lmf = tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_LMF];
 736         frame.domain = NULL;
 737
 738         /* Number of bytes scanned based on GC map data */
 739         scanned = 0;
 740         /* Number of bytes scanned precisely based on GC map data */
 741         scanned_precisely = 0;
 742         /* Number of bytes scanned conservatively based on GC map data */
 743         scanned_conservatively = 0;
 744         /* Number of bytes scanned conservatively in register save areas */
 745         scanned_registers = 0;
 746
 747         /* This is one past the last address which we have scanned */
 748         stack_limit = stack_start;
 749
 750         if (!tls->unwind_state.valid)
 751                 memset (&new_ctx, 0, sizeof (ctx));
 752         else
 753                 memcpy (&new_ctx, &tls->unwind_state.ctx, sizeof (MonoContext));
 754
 755         memset (reg_locations, 0, sizeof (reg_locations));
 756         memset (new_reg_locations, 0, sizeof (new_reg_locations));
 757
 758         while (TRUE) {
 759                 if (!tls->unwind_state.valid)
 760                         break;
 761
 762                 memcpy (&ctx, &new_ctx, sizeof (ctx));
 763
 764                 for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
 765                         if (new_reg_locations [i]) {
 766                                 /*
 767                                  * If the current frame saves the register, it means it might modify its
 768                                  * value, thus the old location might not contain the same value, so
 769                                  * we have to mark it conservatively.
 770                                  */
 771                                 if (reg_locations [i]) {
 772                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 773                                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 774                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 775                                 }
 776
 777                                 reg_locations [i] = new_reg_locations [i];
 778
 779                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s is now at location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 780                         }
 781                 }
 782
 783                 g_assert ((mgreg_t)stack_limit % SIZEOF_SLOT == 0);
 784
 785                 res = mono_find_jit_info_ext (frame.domain ? frame.domain : tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_DOMAIN], tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_JIT_TLS], NULL, &ctx, &new_ctx, NULL, &lmf, new_reg_locations, &frame);
 786                 if (!res)
 787                         break;
 788
 789                 ji = frame.ji;
 790
 791                 // FIXME: For skipped frames, scan the param area of the parent frame conservatively ?
 792
 793                 if (frame.type == FRAME_TYPE_MANAGED_TO_NATIVE) {
 794                         /*
 795                          * These frames are problematic for several reasons:
 796                          * - they are unwound through an LMF, and we have no precise register tracking for those.
 797                          * - the LMF might not contain a precise ip, so we can't compute the call site.
 798                          * - the LMF only unwinds to the wrapper frame, so we get these methods twice.
 799                          */
 800                         DEBUG (fprintf (logfile, "Mark(0): <Managed-to-native transition>\n"));
 801                         for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
 802                                 if (reg_locations [i]) {
 803                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 804                                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 805                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 806                                 }
 807                                 reg_locations [i] = NULL;
 808                                 new_reg_locations [i] = NULL;
 809                         }
 810                         ctx = new_ctx;
 811                         continue;
 812                 }
 813
 814                 /* The last frame can be in any state so mark conservatively */
 815                 if (last) {
 816                         if (ji) {
 817                                 DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (ji->method, TRUE); fprintf (logfile, "Mark(0): %s+0x%x (%p)\n", fname, pc_offset, (gpointer)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx)); g_free (fname));
 818                         }
 819                         DEBUG (fprintf (logfile, "\t <Last frame>\n"));
 820                         last = FALSE;
 821                         /*
 822                          * new_reg_locations is not precise when a method is interrupted during its epilog, so clear it.
 823                          */
 824                         for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
 825                                 if (reg_locations [i]) {
 826                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 827                                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 828                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 829                                 }
 830                                 if (new_reg_locations [i]) {
 831                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), new_reg_locations [i]));
 832                                         mono_gc_conservatively_scan_area (new_reg_locations [i], (char*)new_reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 833                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 834                                 }
 835                                 reg_locations [i] = NULL;
 836                                 new_reg_locations [i] = NULL;
 837                         }
 838                         continue;
 839                 }
 840
 841                 pc_offset = (guint8*)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx) - (guint8*)ji->code_start;
 842
 843                 /* These frames are very problematic */
 844                 if (ji->method->wrapper_type == MONO_WRAPPER_MANAGED_TO_NATIVE) {
 845                         DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (ji->method, TRUE); fprintf (logfile, "Mark(0): %s+0x%x (%p)\n", fname, pc_offset, (gpointer)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx)); g_free (fname));
 846                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tSkip.\n"));
 847                         continue;
 848                 }
 849
 850                 /* All the other frames are at a call site */
 851
 852                 if (tls->nframes == MAX_FRAMES) {
 853                         /*
 854                          * Can't save information since the array is full. So scan the rest of the
 855                          * stack conservatively.
 856                          */
 857                         DEBUG (fprintf (logfile, "Mark (0): Frame stack full.\n"));
 858                         break;
 859                 }
 860
 861                 /* Scan the frame of this method */
 862
 863                 /*
 864                  * A frame contains the following:
 865                  * - saved registers
 866                  * - saved args
 867                  * - locals
 868                  * - spill area
 869                  * - localloc-ed memory
 870                  */
 871                 g_assert (pc_offset >= 0);
 872
 873                 emap = ji->gc_info;
 874
 875                 if (!emap) {
 876                         DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (ji->method, TRUE); fprintf (logfile, "Mark(0): %s+0x%x (%p)\n", fname, pc_offset, (gpointer)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx)); g_free (fname));
 877                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tNo GC Map.\n"));
 878                         continue;
 879                 }
 880
 881                 /* The embedded callsite table requires this */
 882                 g_assert (((mgreg_t)emap % 4) == 0);
 883
 884                 /*
 885                  * Debugging aid to control the number of frames scanned precisely
 886                  */
 887                 if (!precise_frame_limit_inited) {
 888                         if (g_getenv ("MONO_PRECISE_COUNT"))
 889                                 precise_frame_limit = atoi (g_getenv ("MONO_PRECISE_COUNT"));
 890                         precise_frame_limit_inited = TRUE;
 891                 }
 892
 893                 if (precise_frame_limit != -1) {
 894                         if (precise_frame_count [FALSE] == precise_frame_limit)
 895                                 printf ("LAST PRECISE FRAME: %s\n", mono_method_full_name (ji->method, TRUE));
 896                         if (precise_frame_count [FALSE] > precise_frame_limit)
 897                                 continue;
 898                 }
 899                 precise_frame_count [FALSE] ++;
 900
 901                 /* Decode the encoded GC map */
 902                 map = &map_tmp;
 903                 memset (map, 0, sizeof (GCMap));
 904                 decode_gc_map (&emap->encoded [0], map, &p);
 905                 p = (guint8*)ALIGN_TO (p, map->callsite_entry_size);
 906                 map->callsites.offsets8 = p;
 907                 p += map->callsite_entry_size * map->ncallsites;
 908                 bitmaps = p;
 909
 910                 fp = (guint8*)get_frame_pointer (&ctx, map->frame_reg);
 911
 912                 real_frame_start = fp + map->start_offset;
 913                 frame_start = fp + map->start_offset + map->map_offset;
 914                 frame_end = fp + map->end_offset;
 915
 916                 DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (ji->method, TRUE); fprintf (logfile, "Mark(0): %s+0x%x (%p) limit=%p fp=%p frame=%p-%p (%d)\n", fname, pc_offset, (gpointer)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx), stack_limit, fp, frame_start, frame_end, (int)(frame_end - frame_start)); g_free (fname));
 917
 918                 /* Find the callsite index */
 919                 if (map->callsite_entry_size == 1) {
 920                         for (i = 0; i < map->ncallsites; ++i)
 921                                 /* ip points inside the call instruction */
 922                                 if (map->callsites.offsets8 [i] == pc_offset + 1)
 923                                         break;
 924                 } else if (map->callsite_entry_size == 2) {
 925                         // FIXME: Use a binary search
 926                         for (i = 0; i < map->ncallsites; ++i)
 927                                 /* ip points inside the call instruction */
 928                                 if (map->callsites.offsets16 [i] == pc_offset + 1)
 929                                         break;
 930                 } else {
 931                         // FIXME: Use a binary search
 932                         for (i = 0; i < map->ncallsites; ++i)
 933                                 /* ip points inside the call instruction */
 934                                 if (map->callsites.offsets32 [i] == pc_offset + 1)
 935                                         break;
 936                 }
 937                 if (i == map->ncallsites) {
 938                         printf ("Unable to find ip offset 0x%x in callsite list of %s.\n", pc_offset + 1, mono_method_full_name (ji->method, TRUE));
 939                         g_assert_not_reached ();
 940                 }
 941                 cindex = i;
 942
 943                 /*
 944                  * This is not neccessary true on x86 because frames have a different size at each
 945                  * call site.
 946                  */
 947                 //g_assert (real_frame_start >= stack_limit);
 948
 949                 if (real_frame_start > stack_limit) {
 950                         /* This scans the previously skipped frames as well */
 951                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan area %p-%p (%d).\n", stack_limit, real_frame_start, (int)(real_frame_start - stack_limit)));
 952                         mono_gc_conservatively_scan_area (stack_limit, real_frame_start);
 953                         stats.scanned_other += real_frame_start - stack_limit;
 954                 }
 955
 956                 /* Mark stack slots */
 957                 if (map->has_pin_slots) {
 958                         int bitmap_width = ALIGN_TO (map->nslots, 8) / 8;
 959                         guint8 *pin_bitmap = &bitmaps [map->stack_pin_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
 960                         guint8 *p;
 961                         gboolean pinned;
 962
 963                         p = frame_start;
 964                         for (i = 0; i < map->nslots; ++i) {
 965                                 pinned = pin_bitmap [i / 8] & (1 << (i % 8));
 966                                 if (pinned) {
 967                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan slot %s0x%x(fp)=%p.\n", (guint8*)p > (guint8*)fp ? "" : "-", ABS ((int)((gssize)p - (gssize)fp)), p));
 968                                         mono_gc_conservatively_scan_area (p, p + SIZEOF_SLOT);
 969                                         scanned_conservatively += SIZEOF_SLOT;
 970                                 } else {
 971                                         scanned_precisely += SIZEOF_SLOT;
 972                                 }
 973                                 p += SIZEOF_SLOT;
 974                         }
 975                 } else {
 976                         scanned_precisely += (map->nslots * SIZEOF_SLOT);
 977                 }
 978
 979                 /* The area outside of start-end is NOREF */
 980                 scanned_precisely += (map->end_offset - map->start_offset) - (map->nslots * SIZEOF_SLOT);
 981
 982                 /* Mark registers */
 983                 precise_regmask = map->used_int_regs | (1 << map->frame_reg);
 984                 if (map->has_pin_regs) {
 985                         int bitmap_width = ALIGN_TO (map->npin_regs, 8) / 8;
 986                         guint8 *pin_bitmap = &bitmaps [map->reg_pin_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
 987                         int bindex = 0;
 988                         for (i = 0; i < NREGS; ++i) {
 989                                 if (!(map->used_int_regs & (1 << i)))
 990                                         continue;
 991
 992                                 if (!(map->reg_pin_mask & (1 << i)))
 993                                         continue;
 994
 995                                 if (pin_bitmap [bindex / 8] & (1 << (bindex % 8))) {
 996                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at 0x%p is pinning.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 997                                         precise_regmask &= ~(1 << i);
 998                                 }
 999                                 bindex ++;
1000                         }
1001                 }
1002
1003                 scanned += map->end_offset - map->start_offset;
1004
1005                 g_assert (scanned == scanned_precisely + scanned_conservatively);
1006
1007                 stack_limit = frame_end;
1008
1009                 /* Save information for the precise pass */
1010                 fi = &tls->frames [tls->nframes];
1011                 fi->nslots = map->nslots;
1012                 bitmap_width = ALIGN_TO (map->nslots, 8) / 8;
1013                 if (map->has_ref_slots)
1014                         fi->bitmap = &bitmaps [map->stack_ref_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
1015                 else
1016                         fi->bitmap = NULL;
1017                 fi->frame_start_offset = frame_start - stack_start;
1018                 fi->nreg_locations = 0;
1019                 DEBUG_PRECISE (fi->ji = ji);
1020                 DEBUG_PRECISE (fi->fp = fp);
1021
1022                 if (map->has_ref_regs) {
1023                         int bitmap_width = ALIGN_TO (map->nref_regs, 8) / 8;
1024                         guint8 *ref_bitmap = &bitmaps [map->reg_ref_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
1025                         int bindex = 0;
1026                         for (i = 0; i < NREGS; ++i) {
1027                                 if (!(map->reg_ref_mask & (1 << i)))
1028                                         continue;
1029
1030                                 if (reg_locations [i] && (ref_bitmap [bindex / 8] & (1 << (bindex % 8)))) {
1031                                         DEBUG_PRECISE (fi->regs [fi->nreg_locations] = i);
1032                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at 0x%p is ref.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
1033                                         fi->reg_locations [fi->nreg_locations] = (guint8*)reg_locations [i] - stack_start;
1034                                         fi->nreg_locations ++;
1035                                 }
1036                                 bindex ++;
1037                         }
1038                 }
1039
1040                 /*
1041                  * Clear locations of precisely tracked registers.
1042                  */
1043                 if (precise_regmask) {
1044                         for (i = 0; i < NREGS; ++i) {
1045                                 if (precise_regmask & (1 << i)) {
1046                                         /*
1047                                          * The method uses this register, and we have precise info for it.
1048                                          * This means the location will be scanned precisely.
1049                                          * Tell the code at the beginning of the loop that this location is
1050                                          * processed.
1051                                          */
1052                                         if (reg_locations [i])
1053                                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s at location %p (==%p) is precise.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i], (gpointer)*reg_locations [i]));
1054                                         reg_locations [i] = NULL;
1055                                 }
1056                         }
1057                 }
1058
1059                 tls->nframes ++;
1060         }
1061
1062         /* Scan the remaining register save locations */
1063         for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
1064                 if (reg_locations [i]) {
1065                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg location %p.\n", reg_locations [i]));
1066                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
1067                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
1068                 }
1069                 if (new_reg_locations [i]) {
1070                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg location %p.\n", new_reg_locations [i]));
1071                         mono_gc_conservatively_scan_area (new_reg_locations [i], (char*)new_reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
1072                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
1073                 }
1074         }
1075
1076         if (stack_limit < stack_end) {
1077                 DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan remaining stack %p-%p (%d).\n", stack_limit, stack_end, (int)(stack_end - stack_limit)));
1078                 mono_gc_conservatively_scan_area (stack_limit, stack_end);
1079                 stats.scanned_native += stack_end - stack_limit;
1080         }
1081
1082         DEBUG (fprintf (logfile, "Marked %d bytes, p=%d,c=%d out of %d.\n", scanned, scanned_precisely, scanned_conservatively, (int)(stack_end - stack_start)));
1083
1084         stats.scanned_stacks += stack_end - stack_start;
1085         stats.scanned += scanned;
1086         stats.scanned_precisely += scanned_precisely;
1087         stats.scanned_conservatively += scanned_conservatively;
1088         stats.scanned_registers += scanned_registers;
1089
1090         //mono_gc_conservatively_scan_area (stack_start, stack_end);
1091 }
1092
1093 /*
1094  * precise_pass:
1095  *
1096  *   Mark a thread stack precisely based on information saved during the conservative
1097  * pass.
1098  */
1099 static void
1100 precise_pass (TlsData *tls, guint8 *stack_start, guint8 *stack_end)
1101 {
1102         int findex, i;
1103         FrameInfo *fi;
1104         guint8 *frame_start;
1105
1106         if (!tls)
1107                 return;
1108
1109         if (!tls->unwind_state.valid)
1110                 return;
1111
1112         for (findex = 0; findex < tls->nframes; findex ++) {
1113                 /* Load information saved by the !precise pass */
1114                 fi = &tls->frames [findex];
1115                 frame_start = stack_start + fi->frame_start_offset;
1116
1117                 DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (fi->ji->method, TRUE); fprintf (logfile, "Mark(1): %s\n", fname); g_free (fname));
1118
1119                 /*
1120                  * FIXME: Add a function to mark using a bitmap, to avoid doing a
1121                  * call for each object.
1122                  */
1123
1124                 /* Mark stack slots */
1125                 if (fi->bitmap) {
1126                         guint8 *ref_bitmap = fi->bitmap;
1127                         gboolean live;
1128
1129                         for (i = 0; i < fi->nslots; ++i) {
1130                                 MonoObject **ptr = (MonoObject**)(frame_start + (i * SIZEOF_SLOT));
1131
1132                                 live = ref_bitmap [i / 8] & (1 << (i % 8));
1133
1134                                 if (live) {
1135                                         MonoObject *obj = *ptr;
1136                                         if (obj) {
1137                                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\tref %s0x%x(fp)=%p: %p ->", (guint8*)ptr >= (guint8*)fi->fp ? "" : "-", ABS ((int)((gssize)ptr - (gssize)fi->fp)), ptr, obj));
1138                                                 *ptr = mono_gc_scan_object (obj);
1139                                                 DEBUG (fprintf (logfile, " %p.\n", *ptr));
1140                                         } else {
1141                                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\tref %s0x%x(fp)=%p: %p.\n", (guint8*)ptr >= (guint8*)fi->fp ? "" : "-", ABS ((int)((gssize)ptr - (gssize)fi->fp)), ptr, obj));
1142                                         }
1143                                 } else {
1144 #if 0
1145                                         /*
1146                                          * This is disabled because the pointer takes up a lot of space.
1147                                          * Stack slots might be shared between ref and non-ref variables ?
1148                                          */
1149                                         if (map->ref_slots [i / 8] & (1 << (i % 8))) {
1150                                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\tref %s0x%x(fp)=%p: dead (%p)\n", (guint8*)ptr >= (guint8*)fi->fp ? "" : "-", ABS ((int)((gssize)ptr - (gssize)fi->fp)), ptr, *ptr));
1151                                                 /*
1152                                                  * Fail fast if the live range is incorrect, and
1153                                                  * the JITted code tries to access this object
1154                                                  */
1155                                                 *ptr = DEAD_REF;
1156                                         }
1157 #endif
1158                                 }
1159                         }
1160                 }
1161
1162                 /* Mark registers */
1163
1164                 /*
1165                  * Registers are different from stack slots, they have no address where they
1166                  * are stored. Instead, some frame below this frame in the stack saves them
1167                  * in its prolog to the stack. We can mark this location precisely.
1168                  */
1169                 for (i = 0; i < fi->nreg_locations; ++i) {
1170                         /*
1171                          * reg_locations [i] contains the address of the stack slot where
1172                          * a reg was last saved, so mark that slot.
1173                          */
1174                         MonoObject **ptr = (MonoObject**)((guint8*)stack_start + fi->reg_locations [i]);
1175                         MonoObject *obj = *ptr;
1176
1177                         if (obj) {
1178                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at %p: %p ->", mono_arch_regname (fi->regs [i]), ptr, obj));
1179                                 *ptr = mono_gc_scan_object (obj);
1180                                 DEBUG (fprintf (logfile, " %p.\n", *ptr));
1181                         } else {
1182                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at %p: %p\n", mono_arch_regname (fi->regs [i]), ptr, obj));
1183                         }
1184                 }
1185         }
1186
1187         /*
1188          * Debugging aid to check for missed refs.
1189          */
1190         if (tls->ref_to_track) {
1191                 mgreg_t *p;
1192
1193                 for (p = (mgreg_t*)stack_start; p < (mgreg_t*)stack_end; ++p)
1194                         if (*p == (mgreg_t)tls->ref_to_track)
1195                                 printf ("REF AT %p.\n", p);
1196         }
1197 }
1198
1199 /*
1200  * thread_mark_func:
1201  *
1202  *   This is called by the GC twice to mark a thread stack. PRECISE is FALSE at the first
1203  * call, and TRUE at the second. USER_DATA points to a TlsData
1204  * structure filled up by thread_suspend_func.
1205  */
1206 static void
1207 thread_mark_func (gpointer user_data, guint8 *stack_start, guint8 *stack_end, gboolean precise)
1208 {
1209         TlsData *tls = user_data;
1210
1211         DEBUG (fprintf (logfile, "****************************************\n"));
1212         DEBUG (fprintf (logfile, "*** %s stack marking for thread %p (%p-%p) ***\n", precise ? "Precise" : "Conservative", tls ? GUINT_TO_POINTER (tls->tid) : NULL, stack_start, stack_end));
1213         DEBUG (fprintf (logfile, "****************************************\n"));
1214
1215         if (!precise)
1216                 conservative_pass (tls, stack_start, stack_end);
1217         else
1218                 precise_pass (tls, stack_start, stack_end);
1219 }
1220
1221 #ifndef DISABLE_JIT
1222
1223 static void
1224 mini_gc_init_gc_map (MonoCompile *cfg)
1225 {
1226         if (COMPILE_LLVM (cfg))
1227                 return;
1228
1229         if (!mono_gc_is_moving ())
1230                 return;
1231
1232         if (cfg->compile_aot) {
1233                 if (!enable_gc_maps_for_aot)
1234                         return;
1235         } else if (!mono_gc_precise_stack_mark_enabled ())
1236                 return;
1237
1238 #if 1
1239         /* Debugging support */
1240         {
1241                 static int precise_count;
1242
1243                 precise_count ++;
1244                 if (g_getenv ("MONO_GCMAP_COUNT")) {
1245                         if (precise_count == atoi (g_getenv ("MONO_GCMAP_COUNT")))
1246                                 printf ("LAST: %s\n", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
1247                         if (precise_count > atoi (g_getenv ("MONO_GCMAP_COUNT")))
1248                                 return;
1249                 }
1250         }
1251 #endif
1252
1253         cfg->compute_gc_maps = TRUE;
1254
1255         cfg->gc_info = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, sizeof (MonoCompileGC));
1256 }
1257
1258 /*
1259  * mini_gc_set_slot_type_from_fp:
1260  *
1261  *   Set the GC slot type of the stack slot identified by SLOT_OFFSET, which should be
1262  * relative to the frame pointer. By default, all stack slots are type PIN, so there is no
1263  * need to call this function for those slots.
1264  */
1265 void
1266 mini_gc_set_slot_type_from_fp (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
1267 {
1268         MonoCompileGC *gcfg = (MonoCompileGC*)cfg->gc_info;
1269
1270         if (!cfg->compute_gc_maps)
1271                 return;
1272
1273         g_assert (slot_offset % SIZEOF_SLOT == 0);
1274
1275         gcfg->stack_slots_from_fp = g_slist_prepend_mempool (cfg->mempool, gcfg->stack_slots_from_fp, GINT_TO_POINTER (((slot_offset) << 16) | type));
1276 }
1277
1278 /*
1279  * mini_gc_set_slot_type_from_cfa:
1280  *
1281  *   Set the GC slot type of the stack slot identified by SLOT_OFFSET, which should be
1282  * relative to the DWARF CFA value. This should be called from mono_arch_emit_prolog ().
1283  * If type is STACK_REF, the slot is assumed to be live from the end of the prolog until
1284  * the end of the method. By default, all stack slots are type PIN, so there is no need to
1285  * call this function for those slots.
1286  */
1287 void
1288 mini_gc_set_slot_type_from_cfa (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
1289 {
1290         MonoCompileGC *gcfg = (MonoCompileGC*)cfg->gc_info;
1291         int slot = - (slot_offset / SIZEOF_SLOT);
1292
1293         if (!cfg->compute_gc_maps)
1294                 return;
1295
1296         g_assert (slot_offset <= 0);
1297         g_assert (slot_offset % SIZEOF_SLOT == 0);
1298
1299         gcfg->stack_slots_from_cfa = g_slist_prepend_mempool (cfg->mempool, gcfg->stack_slots_from_cfa, GUINT_TO_POINTER (((slot) << 16) | type));
1300 }
1301
1302 static inline int
1303 fp_offset_to_slot (MonoCompile *cfg, int offset)
1304 {
1305         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1306
1307         return (offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
1308 }
1309
1310 static inline int
1311 slot_to_fp_offset (MonoCompile *cfg, int slot)
1312 {
1313         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1314
1315         return (slot * SIZEOF_SLOT) + gcfg->min_offset;
1316 }
1317
1318 static inline MONO_ALWAYS_INLINE void
1319 set_slot (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int callsite_index, GCSlotType type)
1320 {
1321         g_assert (slot >= 0 && slot < gcfg->nslots);
1322
1323         if (type == SLOT_PIN) {
1324                 clear_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1325                 set_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1326         } else if (type == SLOT_REF) {
1327                 set_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1328                 clear_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1329         } else if (type == SLOT_NOREF) {
1330                 clear_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1331                 clear_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1332         }
1333 }
1334
1335 static inline void
1336 set_slot_everywhere (MonoCompileGC *gcfg, int slot, GCSlotType type)
1337 {
1338         int width, pos;
1339         guint8 *ref_bitmap, *pin_bitmap;
1340
1341         /*
1342         int cindex;
1343
1344         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1345                 set_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1346         */
1347         ref_bitmap = gcfg->stack_ref_bitmap;
1348         pin_bitmap = gcfg->stack_pin_bitmap;
1349         width = gcfg->stack_bitmap_width;
1350         pos = width * slot;
1351
1352         if (type == SLOT_PIN) {
1353                 memset (ref_bitmap + pos, 0, width);
1354                 memset (pin_bitmap + pos, 0xff, width);
1355         } else if (type == SLOT_REF) {
1356                 memset (ref_bitmap + pos, 0xff, width);
1357                 memset (pin_bitmap + pos, 0, width);
1358         } else if (type == SLOT_NOREF) {
1359                 memset (ref_bitmap + pos, 0, width);
1360                 memset (pin_bitmap + pos, 0, width);
1361         }
1362 }
1363
1364 static inline void
1365 set_slot_in_range (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int from, int to, GCSlotType type)
1366 {
1367         int cindex;
1368
1369         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1370                 int callsite_offset = gcfg->callsites [cindex]->pc_offset;
1371                 if (callsite_offset >= from && callsite_offset < to)
1372                         set_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1373         }
1374 }
1375
1376 static inline void
1377 set_reg_slot (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int callsite_index, GCSlotType type)
1378 {
1379         g_assert (slot >= 0 && slot < gcfg->nregs);
1380
1381         if (type == SLOT_PIN) {
1382                 clear_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1383                 set_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1384         } else if (type == SLOT_REF) {
1385                 set_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1386                 clear_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1387         } else if (type == SLOT_NOREF) {
1388                 clear_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1389                 clear_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1390         }
1391 }
1392
1393 static inline void
1394 set_reg_slot_everywhere (MonoCompileGC *gcfg, int slot, GCSlotType type)
1395 {
1396         int cindex;
1397
1398         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1399                 set_reg_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1400 }
1401
1402 static inline void
1403 set_reg_slot_in_range (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int from, int to, GCSlotType type)
1404 {
1405         int cindex;
1406
1407         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1408                 int callsite_offset = gcfg->callsites [cindex]->pc_offset;
1409                 if (callsite_offset >= from && callsite_offset < to)
1410                         set_reg_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1411         }
1412 }
1413
1414 static void
1415 process_spill_slots (MonoCompile *cfg)
1416 {
1417         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1418         MonoBasicBlock *bb;
1419         GSList *l;
1420         int i;
1421
1422         /* Mark all ref/pin spill slots as NOREF by default outside of their live range */
1423         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
1424                 for (l = bb->spill_slot_defs; l; l = l->next) {
1425                         MonoInst *def = l->data;
1426                         int spill_slot = def->inst_c0;
1427                         int bank = def->inst_c1;
1428                         int offset = cfg->spill_info [bank][spill_slot].offset;
1429                         int slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1430
1431                         if (bank == MONO_REG_INT_MP || bank == MONO_REG_INT_REF)
1432                                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, SLOT_NOREF);
1433                 }
1434         }
1435
1436         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
1437                 for (l = bb->spill_slot_defs; l; l = l->next) {
1438                         MonoInst *def = l->data;
1439                         int spill_slot = def->inst_c0;
1440                         int bank = def->inst_c1;
1441                         int offset = cfg->spill_info [bank][spill_slot].offset;
1442                         int slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1443                         GCSlotType type;
1444
1445                         if (bank == MONO_REG_INT_MP)
1446                                 type = SLOT_PIN;
1447                         else
1448                                 type = SLOT_REF;
1449
1450                         /*
1451                          * Extend the live interval for the GC tracked spill slots
1452                          * defined in this bblock.
1453                          * FIXME: This is not needed.
1454                          */
1455                         set_slot_in_range (gcfg, slot, def->backend.pc_offset, bb->native_offset + bb->native_length, type);
1456
1457                         if (cfg->verbose_level > 1)
1458                                 printf ("\t%s spill slot at %s0x%x(fp) (slot = %d)\n", slot_type_to_string (type), offset >= 0 ? "" : "-", ABS (offset), slot);
1459                 }
1460         }
1461
1462         /* Set fp spill slots to NOREF */
1463         for (i = 0; i < cfg->spill_info_len [MONO_REG_DOUBLE]; ++i) {
1464                 int offset = cfg->spill_info [MONO_REG_DOUBLE][i].offset;
1465                 int slot;
1466
1467                 if (offset == -1)
1468                         continue;
1469
1470                 slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1471
1472                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, SLOT_NOREF);
1473                 /* FIXME: 32 bit */
1474                 if (cfg->verbose_level > 1)
1475                         printf ("\tfp spill slot at %s0x%x(fp) (slot = %d)\n", offset >= 0 ? "" : "-", ABS (offset), slot);
1476         }
1477
1478         /* Set int spill slots to NOREF */
1479         for (i = 0; i < cfg->spill_info_len [MONO_REG_INT]; ++i) {
1480                 int offset = cfg->spill_info [MONO_REG_INT][i].offset;
1481                 int slot;
1482
1483                 if (offset == -1)
1484                         continue;
1485
1486                 slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1487
1488                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, SLOT_NOREF);
1489                 if (cfg->verbose_level > 1)
1490                         printf ("\tint spill slot at %s0x%x(fp) (slot = %d)\n", offset >= 0 ? "" : "-", ABS (offset), slot);
1491         }
1492 }
1493
1494 /*
1495  * process_other_slots:
1496  *
1497  *   Process stack slots registered using mini_gc_set_slot_type_... ().
1498  */
1499 static void
1500 process_other_slots (MonoCompile *cfg)
1501 {
1502         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1503         GSList *l;
1504
1505         /* Relative to the CFA */
1506         for (l = gcfg->stack_slots_from_cfa; l; l = l->next) {
1507                 guint data = GPOINTER_TO_UINT (l->data);
1508                 int cfa_slot = data >> 16;
1509                 GCSlotType type = data & 0xff;
1510                 int slot;
1511
1512                 /*
1513                  * Map the cfa relative slot to an fp relative slot.
1514                  * slot_addr == cfa - <cfa_slot>*4/8
1515                  * fp + cfa_offset == cfa
1516                  * -> slot_addr == fp + (cfa_offset - <cfa_slot>*4/8)
1517                  */
1518                 slot = (cfg->cfa_offset / SIZEOF_SLOT) - cfa_slot - (gcfg->min_offset / SIZEOF_SLOT);
1519
1520                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, type);
1521
1522                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1523                         int fp_offset = slot_to_fp_offset (cfg, slot);
1524                         if (type == SLOT_NOREF)
1525                                 printf ("\tnoref slot at %s0x%x(fp) (slot = %d) (cfa - 0x%x)\n", fp_offset >= 0 ? "" : "-", ABS (fp_offset), slot, (int)(cfa_slot * SIZEOF_SLOT));
1526                 }
1527         }
1528
1529         /* Relative to the FP */
1530         for (l = gcfg->stack_slots_from_fp; l; l = l->next) {
1531                 gint data = GPOINTER_TO_INT (l->data);
1532                 int offset = data >> 16;
1533                 GCSlotType type = data & 0xff;
1534                 int slot;
1535
1536                 slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1537
1538                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, type);
1539
1540                 /* Liveness for these slots is handled by process_spill_slots () */
1541
1542                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1543                         if (type == SLOT_REF)
1544                                 printf ("\tref slot at fp+0x%x (slot = %d)\n", offset, slot);
1545                         else if (type == SLOT_NOREF)
1546                                 printf ("\tnoref slot at 0x%x(fp) (slot = %d)\n", offset, slot);
1547                 }
1548         }
1549 }
1550
1551 static gsize*
1552 get_vtype_bitmap (MonoType *t, int *numbits)
1553 {
1554         MonoClass *klass = mono_class_from_mono_type (t);
1555
1556         if (klass->generic_container || mono_class_is_open_constructed_type (t)) {
1557                 /* FIXME: Generic sharing */
1558                 return NULL;
1559         } else {
1560                 mono_class_compute_gc_descriptor (klass);
1561
1562                 return mono_gc_get_bitmap_for_descr (klass->gc_descr, numbits);
1563         }
1564 }
1565
1566 static inline const char*
1567 get_offset_sign (int offset)
1568 {
1569         return offset < 0 ? "-" : "+";
1570 }
1571
1572 static inline int
1573 get_offset_val (int offset)
1574 {
1575         return offset < 0 ? (- offset) : offset;
1576 }
1577
1578 static void
1579 process_variables (MonoCompile *cfg)
1580 {
1581         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1582         MonoMethodSignature *sig = mono_method_signature (cfg->method);
1583         int i, locals_min_slot, locals_max_slot, cindex;
1584         MonoBasicBlock *bb;
1585         MonoInst *tmp;
1586         int *pc_offsets;
1587         int locals_min_offset = gcfg->locals_min_offset;
1588         int locals_max_offset = gcfg->locals_max_offset;
1589
1590         /* Slots for locals are NOREF by default */
1591         locals_min_slot = (locals_min_offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
1592         locals_max_slot = (locals_max_offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
1593         for (i = locals_min_slot; i < locals_max_slot; ++i) {
1594                 set_slot_everywhere (gcfg, i, SLOT_NOREF);
1595         }
1596
1597         /*
1598          * Compute the offset where variables are initialized in the first bblock, if any.
1599          */
1600         pc_offsets = g_new0 (int, cfg->next_vreg);
1601
1602         bb = cfg->bb_entry->next_bb;
1603         MONO_BB_FOR_EACH_INS (bb, tmp) {
1604                 if (tmp->opcode == OP_GC_LIVENESS_DEF) {
1605                         int vreg = tmp->inst_c1;
1606                         if (pc_offsets [vreg] == 0) {
1607                                 g_assert (tmp->backend.pc_offset > 0);
1608                                 pc_offsets [vreg] = tmp->backend.pc_offset;
1609                         }
1610                 }
1611         }
1612
1613         /*
1614          * Stack slots holding arguments are initialized in the prolog.
1615          * This means we can treat them alive for the whole method.
1616          */
1617         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++) {
1618                 MonoInst *ins = cfg->varinfo [i];
1619                 MonoType *t = ins->inst_vtype;
1620                 MonoMethodVar *vmv;
1621                 guint32 pos;
1622                 gboolean byref, is_this = FALSE;
1623                 gboolean is_arg = i < cfg->locals_start;
1624
1625                 if (ins == cfg->ret) {
1626                         if (!(ins->opcode == OP_REGOFFSET && MONO_TYPE_ISSTRUCT (t)))
1627                                 continue;
1628                 }
1629
1630                 vmv = MONO_VARINFO (cfg, i);
1631
1632                 /* For some reason, 'this' is byref */
1633                 if (sig->hasthis && ins == cfg->args [0] && !cfg->method->klass->valuetype) {
1634                         t = &cfg->method->klass->byval_arg;
1635                         is_this = TRUE;
1636                 }
1637
1638                 byref = t->byref;
1639
1640                 if (ins->opcode == OP_REGVAR) {
1641                         int hreg;
1642                         GCSlotType slot_type;
1643
1644                         t = mini_type_get_underlying_type (NULL, t);
1645
1646                         hreg = ins->dreg;
1647                         g_assert (hreg < MONO_MAX_IREGS);
1648
1649                         if (byref)
1650                                 slot_type = SLOT_PIN;
1651                         else
1652                                 slot_type = mini_type_is_reference (cfg, t) ? SLOT_REF : SLOT_NOREF;
1653
1654                         if (slot_type == SLOT_PIN) {
1655                                 /* These have no live interval, be conservative */
1656                                 set_reg_slot_everywhere (gcfg, hreg, slot_type);
1657                         } else {
1658                                 /*
1659                                  * Unlike variables allocated to the stack, we generate liveness info
1660                                  * for noref vars in registers in mono_spill_global_vars (), because
1661                                  * knowing that a register doesn't contain a ref allows us to mark its save
1662                                  * locations precisely.
1663                                  */
1664                                 for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1665                                         if (gcfg->callsites [cindex]->liveness [i / 8] & (1 << (i % 8)))
1666                                                 set_reg_slot (gcfg, hreg, cindex, slot_type);
1667                         }
1668
1669                         if (cfg->verbose_level > 1) {
1670                                 printf ("\t%s %sreg %s(R%d)\n", slot_type_to_string (slot_type), is_arg ? "arg " : "", mono_arch_regname (hreg), vmv->vreg);
1671                         }
1672
1673                         continue;
1674                 }
1675
1676                 if (ins->opcode != OP_REGOFFSET)
1677                         continue;
1678
1679                 if (ins->inst_offset % SIZEOF_SLOT != 0)
1680                         continue;
1681
1682                 pos = fp_offset_to_slot (cfg, ins->inst_offset);
1683
1684                 if (is_arg && ins->flags & MONO_INST_IS_DEAD) {
1685                         /* These do not get stored in the prolog */
1686                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_NOREF);
1687
1688                         if (cfg->verbose_level > 1) {
1689                                 printf ("\tdead arg at fp%s0x%x (slot = %d): %s\n", get_offset_sign (ins->inst_offset), get_offset_val (ins->inst_offset), pos, mono_type_full_name (ins->inst_vtype));
1690                         }
1691                         continue;
1692                 }
1693
1694                 if (MONO_TYPE_ISSTRUCT (t)) {
1695                         int numbits = 0, j;
1696                         gsize *bitmap = NULL;
1697                         gboolean pin = FALSE;
1698                         int size;
1699                         int size_in_slots;
1700
1701                         if (ins->backend.is_pinvoke)
1702                                 size = mono_class_native_size (ins->klass, NULL);
1703                         else
1704                                 size = mono_class_value_size (ins->klass, NULL);
1705                         size_in_slots = ALIGN_TO (size, SIZEOF_SLOT) / SIZEOF_SLOT;
1706
1707                         if (cfg->verbose_level > 1)
1708                                 printf ("\tvtype R%d at %s0x%x(fp)-%s0x%x(fp) (slot %d-%d): %s\n", vmv->vreg, get_offset_sign (ins->inst_offset), get_offset_val (ins->inst_offset), get_offset_sign (ins->inst_offset), get_offset_val (ins->inst_offset + (size_in_slots * SIZEOF_SLOT)), pos, pos + size_in_slots, mono_type_full_name (ins->inst_vtype));
1709
1710                         if (!ins->klass->has_references) {
1711                                 if (is_arg) {
1712                                         for (j = 0; j < size_in_slots; ++j)
1713                                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos + j, SLOT_NOREF);
1714                                 }
1715                                 continue;
1716                         }
1717
1718                         bitmap = get_vtype_bitmap (t, &numbits);
1719                         if (!bitmap)
1720                                 pin = TRUE;
1721
1722                         /*
1723                          * Most vtypes are marked volatile because of the LDADDR instructions,
1724                          * and they have no liveness information since they are decomposed
1725                          * before the liveness pass. We emit OP_GC_LIVENESS_DEF instructions for
1726                          * them during VZERO decomposition.
1727                          */
1728                         if (!is_arg) {
1729                                 if (!pc_offsets [vmv->vreg])
1730                                         pin = TRUE;
1731
1732                                 if (ins->backend.is_pinvoke)
1733                                         pin = TRUE;
1734                         }
1735
1736                         if (bitmap) {
1737                                 for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1738                                         if (gcfg->callsites [cindex]->pc_offset > pc_offsets [vmv->vreg]) {
1739                                                 for (j = 0; j < numbits; ++j) {
1740                                                         if (bitmap [j / GC_BITS_PER_WORD] & ((gsize)1 << (j % GC_BITS_PER_WORD))) {
1741                                                                 /* The descriptor is for the boxed object */
1742                                                                 set_slot (gcfg, (pos + j - (sizeof (MonoObject) / SIZEOF_SLOT)), cindex, pin ? SLOT_PIN : SLOT_REF);
1743                                                         }
1744                                                 }
1745                                         }
1746                                 }
1747
1748                                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1749                                         for (j = 0; j < numbits; ++j) {
1750                                                 if (bitmap [j / GC_BITS_PER_WORD] & ((gsize)1 << (j % GC_BITS_PER_WORD)))
1751                                                         printf ("\t\t%s slot at 0x%x(fp) (slot = %d)\n", pin ? "pin" : "ref", (int)(ins->inst_offset + (j * SIZEOF_SLOT)), (int)(pos + j - (sizeof (MonoObject) / SIZEOF_SLOT)));
1752                                         }
1753                                 }
1754                         } else {
1755                                 if (cfg->verbose_level > 1)
1756                                         printf ("\t\tpinned\n");
1757                                 for (j = 0; j < size_in_slots; ++j) {
1758                                         set_slot_everywhere (gcfg, pos + j, SLOT_PIN);
1759                                 }
1760                         }
1761
1762                         g_free (bitmap);
1763
1764                         continue;
1765                 }
1766
1767                 if (!is_arg && (ins->inst_offset < gcfg->min_offset || ins->inst_offset >= gcfg->max_offset))
1768                         /* Vret addr etc. */
1769                         continue;
1770
1771                 if (t->byref) {
1772                         if (is_arg) {
1773                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_PIN);
1774                         } else {
1775                                 for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1776                                         if (gcfg->callsites [cindex]->liveness [i / 8] & (1 << (i % 8)))
1777                                                 set_slot (gcfg, pos, cindex, SLOT_PIN);
1778                         }
1779                         if (cfg->verbose_level > 1)
1780                                 printf ("\tbyref at %s0x%x(fp) (R%d, slot = %d): %s\n", ins->inst_offset < 0 ? "-" : "", (ins->inst_offset < 0) ? -(int)ins->inst_offset : (int)ins->inst_offset, vmv->vreg, pos, mono_type_full_name (ins->inst_vtype));
1781                         continue;
1782                 }
1783
1784                 /*
1785                  * This is currently disabled, but could be enabled to debug crashes.
1786                  */
1787 #if 0
1788                 if (t->type == MONO_TYPE_I) {
1789                         /*
1790                          * Variables created in mono_handle_global_vregs have type I, but they
1791                          * could hold GC refs since the vregs they were created from might not been
1792                          * marked as holding a GC ref. So be conservative.
1793                          */
1794                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_PIN);
1795                         continue;
1796                 }
1797 #endif
1798
1799                 t = mini_type_get_underlying_type (NULL, t);
1800
1801                 if (!mini_type_is_reference (cfg, t)) {
1802                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_NOREF);
1803                         if (cfg->verbose_level > 1)
1804                                 printf ("\tnoref%s at %s0x%x(fp) (R%d, slot = %d): %s\n", (is_arg ? " arg" : ""), ins->inst_offset < 0 ? "-" : "", (ins->inst_offset < 0) ? -(int)ins->inst_offset : (int)ins->inst_offset, vmv->vreg, pos, mono_type_full_name (ins->inst_vtype));
1805                         if (!t->byref && sizeof (mgreg_t) == 4 && (t->type == MONO_TYPE_I8 || t->type == MONO_TYPE_U8 || t->type == MONO_TYPE_R8)) {
1806                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos + 1, SLOT_NOREF);
1807                                 if (cfg->verbose_level > 1)
1808                                         printf ("\tnoref at %s0x%x(fp) (R%d, slot = %d): %s\n", ins->inst_offset < 0 ? "-" : "", (ins->inst_offset < 0) ? -(int)(ins->inst_offset + 4) : (int)ins->inst_offset + 4, vmv->vreg, pos + 1, mono_type_full_name (ins->inst_vtype));
1809                         }
1810                         continue;
1811                 }
1812
1813                 /* 'this' is marked INDIRECT for gshared methods */
1814                 if (ins->flags & (MONO_INST_VOLATILE | MONO_INST_INDIRECT) && !is_this) {
1815                         /*
1816                          * For volatile variables, treat them alive from the point they are
1817                          * initialized in the first bblock until the end of the method.
1818                          */
1819                         if (is_arg) {
1820                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_REF);
1821                         } else if (pc_offsets [vmv->vreg]) {
1822                                 set_slot_in_range (gcfg, pos, 0, pc_offsets [vmv->vreg], SLOT_PIN);
1823                                 set_slot_in_range (gcfg, pos, pc_offsets [vmv->vreg], cfg->code_size, SLOT_REF);
1824                         } else {
1825                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_PIN);
1826                         }
1827                         if (cfg->verbose_level > 1)
1828                                 printf ("\tvolatile ref at %s0x%x(fp) (R%d, slot = %d): %s\n", ins->inst_offset < 0 ? "-" : "", (ins->inst_offset < 0) ? -(int)ins->inst_offset : (int)ins->inst_offset, vmv->vreg, pos, mono_type_full_name (ins->inst_vtype));
1829                         continue;
1830                 }
1831
1832                 if (is_arg) {
1833                         /* Live for the whole method */
1834                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_REF);
1835                 } else {
1836                         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1837                                 if (gcfg->callsites [cindex]->liveness [i / 8] & (1 << (i % 8)))
1838                                         set_slot (gcfg, pos, cindex, SLOT_REF);
1839                 }
1840
1841                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1842                         printf ("\tref%s at %s0x%x(fp) (R%d, slot = %d): %s\n", (is_arg ? " arg" : ""), ins->inst_offset < 0 ? "-" : "", (ins->inst_offset < 0) ? -(int)ins->inst_offset : (int)ins->inst_offset, vmv->vreg, pos, mono_type_full_name (ins->inst_vtype));
1843                 }
1844         }
1845
1846         g_free (pc_offsets);
1847 }
1848
1849 static int
1850 sp_offset_to_fp_offset (MonoCompile *cfg, int sp_offset)
1851 {
1852         /*
1853          * Convert a sp relative offset to a slot index. This is
1854          * platform specific.
1855          */
1856 #ifdef TARGET_AMD64
1857         /* fp = sp + offset */
1858         g_assert (cfg->frame_reg == AMD64_RBP);
1859         return (- cfg->arch.sp_fp_offset + sp_offset);
1860 #elif defined(TARGET_X86)
1861         /* The offset is computed from the sp at the start of the call sequence */
1862         g_assert (cfg->frame_reg == X86_EBP);
1863         return (- cfg->arch.sp_fp_offset - sp_offset);
1864 #else
1865         NOT_IMPLEMENTED;
1866         return -1;
1867 #endif
1868 }
1869
1870 static void
1871 process_param_area_slots (MonoCompile *cfg)
1872 {
1873         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1874         int cindex, i;
1875         gboolean *is_param;
1876
1877         /*
1878          * These slots are used for passing parameters during calls. They are sp relative, not
1879          * fp relative, so they are harder to handle.
1880          */
1881         if (cfg->flags & MONO_CFG_HAS_ALLOCA)
1882                 /* The distance between fp and sp is not constant */
1883                 return;
1884
1885         is_param = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->nslots * sizeof (gboolean));
1886
1887         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1888                 GCCallSite *callsite = gcfg->callsites [cindex];
1889                 GSList *l;
1890
1891                 for (l = callsite->param_slots; l; l = l->next) {
1892                         MonoInst *def = l->data;
1893                         MonoType *t = def->inst_vtype;
1894                         int sp_offset = def->inst_offset;
1895                         int fp_offset = sp_offset_to_fp_offset (cfg, sp_offset);
1896                         int slot = fp_offset_to_slot (cfg, fp_offset);
1897                         guint32 align;
1898                         guint32 size;
1899
1900                         if (MONO_TYPE_ISSTRUCT (t)) {
1901                                 size = mini_type_stack_size_full (cfg->generic_sharing_context, t, &align, FALSE);
1902                         } else {
1903                                 size = sizeof (mgreg_t);
1904                         }
1905
1906                         for (i = 0; i < size / sizeof (mgreg_t); ++i) {
1907                                 g_assert (slot + i >= 0 && slot + i < gcfg->nslots);
1908                                 is_param [slot + i] = TRUE;
1909                         }
1910                 }
1911         }
1912
1913         /* All param area slots are noref by default */
1914         for (i = 0; i < gcfg->nslots; ++i) {
1915                 if (is_param [i])
1916                         set_slot_everywhere (gcfg, i, SLOT_NOREF);
1917         }
1918
1919         /*
1920          * We treat param area slots as being part of the callee's frame, to be able to handle tail calls which overwrite
1921          * the argument area of the caller.
1922          */
1923 }
1924
1925 static void
1926 process_finally_clauses (MonoCompile *cfg)
1927 {
1928         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1929         GCCallSite **callsites;
1930         int ncallsites;
1931         gboolean has_finally;
1932         int i, j, nslots, nregs;
1933
1934         ncallsites = gcfg->ncallsites;
1935         nslots = gcfg->nslots;
1936         nregs = gcfg->nregs;
1937         callsites = gcfg->callsites;
1938
1939         /*
1940          * The calls to the finally clauses don't show up in the cfg. See
1941          * test_0_liveness_8 ().
1942          * Variables accessed inside the finally clause are already marked VOLATILE by
1943          * mono_liveness_handle_exception_clauses (). Variables not accessed inside the finally clause have
1944          * correct liveness outside the finally clause. So mark them PIN inside the finally clauses.
1945          */
1946         has_finally = FALSE;
1947         for (i = 0; i < cfg->header->num_clauses; ++i) {
1948                 MonoExceptionClause *clause = &cfg->header->clauses [i];
1949
1950                 if (clause->flags == MONO_EXCEPTION_CLAUSE_FINALLY) {
1951                         has_finally = TRUE;
1952                 }
1953         }
1954         if (has_finally) {
1955                 if (cfg->verbose_level > 1)
1956                         printf ("\tMethod has finally clauses, pessimizing live ranges.\n");
1957                 for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
1958                         MonoBasicBlock *bb = callsites [j]->bb;
1959                         MonoExceptionClause *clause;
1960                         gboolean is_in_finally = FALSE;
1961
1962                         for (i = 0; i < cfg->header->num_clauses; ++i) {
1963                                 clause = &cfg->header->clauses [i];
1964
1965                                 if (MONO_OFFSET_IN_HANDLER (clause, bb->real_offset)) {
1966                                         if (clause->flags == MONO_EXCEPTION_CLAUSE_FINALLY) {
1967                                                 is_in_finally = TRUE;
1968                                                 break;
1969                                         }
1970                                 }
1971                         }
1972
1973                         if (is_in_finally) {
1974                                 for (i = 0; i < nslots; ++i)
1975                                         set_slot (gcfg, i, j, SLOT_PIN);
1976                                 for (i = 0; i < nregs; ++i)
1977                                         set_reg_slot (gcfg, i, j, SLOT_PIN);
1978                         }
1979                 }
1980         }
1981 }
1982
1983 static void
1984 compute_frame_size (MonoCompile *cfg)
1985 {
1986         int i, locals_min_offset, locals_max_offset, cfa_min_offset, cfa_max_offset;
1987         int min_offset, max_offset;
1988         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1989         MonoMethodSignature *sig = mono_method_signature (cfg->method);
1990         GSList *l;
1991
1992         /* Compute min/max offsets from the fp */
1993
1994         /* Locals */
1995 #if defined(TARGET_AMD64) || defined(TARGET_X86) || defined(TARGET_ARM) || defined(TARGET_S390X)
1996         locals_min_offset = ALIGN_TO (cfg->locals_min_stack_offset, SIZEOF_SLOT);
1997         locals_max_offset = cfg->locals_max_stack_offset;
1998 #else
1999         /* min/max stack offset needs to be computed in mono_arch_allocate_vars () */
2000         NOT_IMPLEMENTED;
2001 #endif
2002
2003         locals_min_offset = ALIGN_TO (locals_min_offset, SIZEOF_SLOT);
2004         locals_max_offset = ALIGN_TO (locals_max_offset, SIZEOF_SLOT);
2005
2006         min_offset = locals_min_offset;
2007         max_offset = locals_max_offset;
2008
2009         /* Arguments */
2010         for (i = 0; i < sig->param_count + sig->hasthis; ++i) {
2011                 MonoInst *ins = cfg->args [i];
2012
2013                 if (ins->opcode == OP_REGOFFSET) {
2014                         int size, size_in_slots;
2015                         size = mini_type_stack_size_full (cfg->generic_sharing_context, ins->inst_vtype, NULL, ins->backend.is_pinvoke);
2016                         size_in_slots = ALIGN_TO (size, SIZEOF_SLOT) / SIZEOF_SLOT;
2017
2018                         min_offset = MIN (min_offset, ins->inst_offset);
2019                         max_offset = MAX ((int)max_offset, (int)(ins->inst_offset + (size_in_slots * SIZEOF_SLOT)));
2020                 }
2021         }
2022
2023         /* Cfa slots */
2024         g_assert (cfg->frame_reg == cfg->cfa_reg);
2025         g_assert (cfg->cfa_offset > 0);
2026         cfa_min_offset = 0;
2027         cfa_max_offset = cfg->cfa_offset;
2028
2029         min_offset = MIN (min_offset, cfa_min_offset);
2030         max_offset = MAX (max_offset, cfa_max_offset);
2031
2032         /* Fp relative slots */
2033         for (l = gcfg->stack_slots_from_fp; l; l = l->next) {
2034                 gint data = GPOINTER_TO_INT (l->data);
2035                 int offset = data >> 16;
2036
2037                 min_offset = MIN (min_offset, offset);
2038         }
2039
2040         /* Spill slots */
2041         if (!(cfg->flags & MONO_CFG_HAS_SPILLUP)) {
2042                 int stack_offset = ALIGN_TO (cfg->stack_offset, SIZEOF_SLOT);
2043                 min_offset = MIN (min_offset, (-stack_offset));
2044         }
2045
2046         /* Param area slots */
2047 #ifdef TARGET_AMD64
2048         min_offset = MIN (min_offset, -cfg->arch.sp_fp_offset);
2049 #elif defined(TARGET_X86)
2050         min_offset = MIN (min_offset, - (cfg->arch.sp_fp_offset + cfg->arch.param_area_size));
2051 #elif defined(TARGET_ARM)
2052         // FIXME:
2053 #elif defined(TARGET_s390X)
2054         // FIXME:
2055 #else
2056         NOT_IMPLEMENTED;
2057 #endif
2058
2059         gcfg->min_offset = min_offset;
2060         gcfg->max_offset = max_offset;
2061         gcfg->locals_min_offset = locals_min_offset;
2062         gcfg->locals_max_offset = locals_max_offset;
2063 }
2064
2065 static void
2066 init_gcfg (MonoCompile *cfg)
2067 {
2068         int i, nregs, nslots;
2069         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
2070         GCCallSite **callsites;
2071         int ncallsites;
2072         MonoBasicBlock *bb;
2073         GSList *l;
2074
2075         /*
2076          * Collect callsites
2077          */
2078         ncallsites = 0;
2079         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
2080                 ncallsites += g_slist_length (bb->gc_callsites);
2081         }
2082         callsites = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, ncallsites * sizeof (GCCallSite*));
2083         i = 0;
2084         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
2085                 for (l = bb->gc_callsites; l; l = l->next)
2086                         callsites [i++] = l->data;
2087         }
2088
2089         /* The callsites should already be ordered by pc offset */
2090         for (i = 1; i < ncallsites; ++i)
2091                 g_assert (callsites [i - 1]->pc_offset < callsites [i]->pc_offset);
2092
2093         /*
2094          * The stack frame looks like this:
2095          *
2096          * <fp + max_offset> == cfa ->  <end of previous frame>
2097          *                              <other stack slots>
2098          *                              <locals>
2099          *                              <other stack slots>
2100          * fp + min_offset          ->
2101          * ...
2102          * fp                       ->
2103          */
2104
2105         if (cfg->verbose_level > 1)
2106                 printf ("GC Map for %s: 0x%x-0x%x\n", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE), gcfg->min_offset, gcfg->max_offset);
2107
2108         nslots = (gcfg->max_offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
2109         nregs = NREGS;
2110
2111         gcfg->nslots = nslots;
2112         gcfg->nregs = nregs;
2113         gcfg->callsites = callsites;
2114         gcfg->ncallsites = ncallsites;
2115         gcfg->stack_bitmap_width = ALIGN_TO (ncallsites, 8) / 8;
2116         gcfg->reg_bitmap_width = ALIGN_TO (ncallsites, 8) / 8;
2117         gcfg->stack_ref_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->stack_bitmap_width * nslots);
2118         gcfg->stack_pin_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->stack_bitmap_width * nslots);
2119         gcfg->reg_ref_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->reg_bitmap_width * nregs);
2120         gcfg->reg_pin_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->reg_bitmap_width * nregs);
2121
2122         /* All slots start out as PIN */
2123         memset (gcfg->stack_pin_bitmap, 0xff, gcfg->stack_bitmap_width * nregs);
2124         for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2125                 /*
2126                  * By default, registers are NOREF.
2127                  * It is possible for a callee to save them before being defined in this method,
2128                  * but the saved value is dead too, so it doesn't need to be marked.
2129                  */
2130                 if ((cfg->used_int_regs & (1 << i)))
2131                         set_reg_slot_everywhere (gcfg, i, SLOT_NOREF);
2132         }
2133 }
2134
2135 static inline gboolean
2136 has_bit_set (guint8 *bitmap, int width, int slot)
2137 {
2138         int i;
2139         int pos = width * slot;
2140
2141         for (i = 0; i < width; ++i) {
2142                 if (bitmap [pos + i])
2143                         break;
2144         }
2145         return i < width;
2146 }
2147
2148 static void
2149 create_map (MonoCompile *cfg)
2150 {
2151         GCMap *map;
2152         int i, j, nregs, nslots, nref_regs, npin_regs, alloc_size, bitmaps_size, bitmaps_offset;
2153         int ntypes [16];
2154         int stack_bitmap_width, stack_bitmap_size, reg_ref_bitmap_width, reg_ref_bitmap_size;
2155         int reg_pin_bitmap_width, reg_pin_bitmap_size, bindex;
2156         int start, end;
2157         gboolean has_ref_slots, has_pin_slots, has_ref_regs, has_pin_regs;
2158         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
2159         GCCallSite **callsites;
2160         int ncallsites;
2161         guint8 *bitmap, *bitmaps;
2162         guint32 reg_ref_mask, reg_pin_mask;
2163
2164         ncallsites = gcfg->ncallsites;
2165         nslots = gcfg->nslots;
2166         nregs = gcfg->nregs;
2167         callsites = gcfg->callsites;
2168
2169         /*
2170          * Compute the real size of the bitmap i.e. ignore NOREF columns at the beginning and at
2171          * the end. Also, compute whenever the map needs ref/pin bitmaps, and collect stats.
2172          */
2173         has_ref_slots = FALSE;
2174         has_pin_slots = FALSE;
2175         start = -1;
2176         end = -1;
2177         memset (ntypes, 0, sizeof (ntypes));
2178         for (i = 0; i < nslots; ++i) {
2179                 gboolean has_ref = FALSE;
2180                 gboolean has_pin = FALSE;
2181
2182                 if (has_bit_set (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i))
2183                         has_pin = TRUE;
2184                 if (has_bit_set (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i))
2185                         has_ref = TRUE;
2186
2187                 if (has_ref)
2188                         has_ref_slots = TRUE;
2189                 if (has_pin)
2190                         has_pin_slots = TRUE;
2191
2192                 if (has_ref)
2193                         ntypes [SLOT_REF] ++;
2194                 else if (has_pin)
2195                         ntypes [SLOT_PIN] ++;
2196                 else
2197                         ntypes [SLOT_NOREF] ++;
2198
2199                 if (has_ref || has_pin) {
2200                         if (start == -1)
2201                                 start = i;
2202                         end = i + 1;
2203                 }
2204         }
2205         if (start == -1) {
2206                 start = end = nslots;
2207         } else {
2208                 g_assert (start != -1);
2209                 g_assert (start < end);
2210         }
2211
2212         has_ref_regs = FALSE;
2213         has_pin_regs = FALSE;
2214         reg_ref_mask = 0;
2215         reg_pin_mask = 0;
2216         nref_regs = 0;
2217         npin_regs = 0;
2218         for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2219                 gboolean has_ref = FALSE;
2220                 gboolean has_pin = FALSE;
2221
2222                 if (!(cfg->used_int_regs & (1 << i)))
2223                         continue;
2224
2225                 if (has_bit_set (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i))
2226                         has_pin = TRUE;
2227                 if (has_bit_set (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i))
2228                         has_ref = TRUE;
2229
2230                 if (has_ref) {
2231                         reg_ref_mask |= (1 << i);
2232                         has_ref_regs = TRUE;
2233                         nref_regs ++;
2234                 }
2235                 if (has_pin) {
2236                         reg_pin_mask |= (1 << i);
2237                         has_pin_regs = TRUE;
2238                         npin_regs ++;
2239                 }
2240         }
2241
2242         if (cfg->verbose_level > 1)
2243                 printf ("Slots: %d Start: %d End: %d Refs: %d NoRefs: %d Pin: %d Callsites: %d\n", nslots, start, end, ntypes [SLOT_REF], ntypes [SLOT_NOREF], ntypes [SLOT_PIN], ncallsites);
2244
2245         /* Create the GC Map */
2246
2247         /* The work bitmaps have one row for each slot, since this is how we access them during construction */
2248         stack_bitmap_width = ALIGN_TO (end - start, 8) / 8;
2249         stack_bitmap_size = stack_bitmap_width * ncallsites;
2250         reg_ref_bitmap_width = ALIGN_TO (nref_regs, 8) / 8;
2251         reg_ref_bitmap_size = reg_ref_bitmap_width * ncallsites;
2252         reg_pin_bitmap_width = ALIGN_TO (npin_regs, 8) / 8;
2253         reg_pin_bitmap_size = reg_pin_bitmap_width * ncallsites;
2254         bitmaps_size = (has_ref_slots ? stack_bitmap_size : 0) + (has_pin_slots ? stack_bitmap_size : 0) + (has_ref_regs ? reg_ref_bitmap_size : 0) + (has_pin_regs ? reg_pin_bitmap_size : 0);
2255
2256         map = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, sizeof (GCMap));
2257
2258         map->frame_reg = cfg->frame_reg;
2259         map->start_offset = gcfg->min_offset;
2260         map->end_offset = gcfg->min_offset + (nslots * SIZEOF_SLOT);
2261         map->map_offset = start * SIZEOF_SLOT;
2262         map->nslots = end - start;
2263         map->has_ref_slots = has_ref_slots;
2264         map->has_pin_slots = has_pin_slots;
2265         map->has_ref_regs = has_ref_regs;
2266         map->has_pin_regs = has_pin_regs;
2267         g_assert (nregs < 32);
2268         map->used_int_regs = cfg->used_int_regs;
2269         map->reg_ref_mask = reg_ref_mask;
2270         map->reg_pin_mask = reg_pin_mask;
2271         map->nref_regs = nref_regs;
2272         map->npin_regs = npin_regs;
2273
2274         bitmaps = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, bitmaps_size);
2275
2276         bitmaps_offset = 0;
2277         if (has_ref_slots) {
2278                 map->stack_ref_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2279                 bitmaps_offset += stack_bitmap_size;
2280
2281                 bitmap = &bitmaps [map->stack_ref_bitmap_offset];
2282                 for (i = 0; i < nslots; ++i) {
2283                         for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2284                                 if (get_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i, j))
2285                                         set_bit (bitmap, stack_bitmap_width, j, i - start);
2286                         }
2287                 }
2288         }
2289         if (has_pin_slots) {
2290                 map->stack_pin_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2291                 bitmaps_offset += stack_bitmap_size;
2292
2293                 bitmap = &bitmaps [map->stack_pin_bitmap_offset];
2294                 for (i = 0; i < nslots; ++i) {
2295                         for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2296                                 if (get_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i, j))
2297                                         set_bit (bitmap, stack_bitmap_width, j, i - start);
2298                         }
2299                 }
2300         }
2301         if (has_ref_regs) {
2302                 map->reg_ref_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2303                 bitmaps_offset += reg_ref_bitmap_size;
2304
2305                 bitmap = &bitmaps [map->reg_ref_bitmap_offset];
2306                 bindex = 0;
2307                 for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2308                         if (reg_ref_mask & (1 << i)) {
2309                                 for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2310                                         if (get_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i, j))
2311                                                 set_bit (bitmap, reg_ref_bitmap_width, j, bindex);
2312                                 }
2313                                 bindex ++;
2314                         }
2315                 }
2316         }
2317         if (has_pin_regs) {
2318                 map->reg_pin_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2319                 bitmaps_offset += reg_pin_bitmap_size;
2320
2321                 bitmap = &bitmaps [map->reg_pin_bitmap_offset];
2322                 bindex = 0;
2323                 for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2324                         if (reg_pin_mask & (1 << i)) {
2325                                 for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2326                                         if (get_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i, j))
2327                                                 set_bit (bitmap, reg_pin_bitmap_width, j, bindex);
2328                                 }
2329                                 bindex ++;
2330                         }
2331                 }
2332         }
2333
2334         /* Call sites */
2335         map->ncallsites = ncallsites;
2336         if (cfg->code_len < 256)
2337                 map->callsite_entry_size = 1;
2338         else if (cfg->code_len < 65536)
2339                 map->callsite_entry_size = 2;
2340         else
2341                 map->callsite_entry_size = 4;
2342
2343         /* Encode the GC Map */
2344         {
2345                 guint8 buf [256];
2346                 guint8 *endbuf;
2347                 GCEncodedMap *emap;
2348                 int encoded_size;
2349                 guint8 *p;
2350
2351                 encode_gc_map (map, buf, &endbuf);
2352                 g_assert (endbuf - buf < 256);
2353
2354                 encoded_size = endbuf - buf;
2355                 alloc_size = sizeof (GCEncodedMap) + ALIGN_TO (encoded_size, map->callsite_entry_size) + (map->callsite_entry_size * map->ncallsites) + bitmaps_size;
2356
2357                 emap = mono_domain_alloc0 (cfg->domain, alloc_size);
2358                 //emap->ref_slots = map->ref_slots;
2359
2360                 /* Encoded fixed fields */
2361                 p = &emap->encoded [0];
2362                 //emap->encoded_size = encoded_size;
2363                 memcpy (p, buf, encoded_size);
2364                 p += encoded_size;
2365
2366                 /* Callsite table */
2367                 p = (guint8*)ALIGN_TO ((mgreg_t)p, map->callsite_entry_size);
2368                 if (map->callsite_entry_size == 1) {
2369                         guint8 *offsets = p;
2370                         for (i = 0; i < ncallsites; ++i)
2371                                 offsets [i] = callsites [i]->pc_offset;
2372                         stats.gc_callsites8_size += ncallsites * sizeof (guint8);
2373                 } else if (map->callsite_entry_size == 2) {
2374                         guint16 *offsets = (guint16*)p;
2375                         for (i = 0; i < ncallsites; ++i)
2376                                 offsets [i] = callsites [i]->pc_offset;
2377                         stats.gc_callsites16_size += ncallsites * sizeof (guint16);
2378                 } else {
2379                         guint32 *offsets = (guint32*)p;
2380                         for (i = 0; i < ncallsites; ++i)
2381                                 offsets [i] = callsites [i]->pc_offset;
2382                         stats.gc_callsites32_size += ncallsites * sizeof (guint32);
2383                 }
2384                 p += ncallsites * map->callsite_entry_size;
2385
2386                 /* Bitmaps */
2387                 memcpy (p, bitmaps, bitmaps_size);
2388                 p += bitmaps_size;
2389
2390                 g_assert ((guint8*)p - (guint8*)emap <= alloc_size);
2391
2392                 stats.gc_maps_size += alloc_size;
2393                 stats.gc_callsites_size += ncallsites * map->callsite_entry_size;
2394                 stats.gc_bitmaps_size += bitmaps_size;
2395                 stats.gc_map_struct_size += sizeof (GCEncodedMap) + encoded_size;
2396
2397                 cfg->jit_info->gc_info = emap;
2398
2399                 cfg->gc_map = (guint8*)emap;
2400                 cfg->gc_map_size = alloc_size;
2401         }
2402
2403         stats.all_slots += nslots;
2404         stats.ref_slots += ntypes [SLOT_REF];
2405         stats.noref_slots += ntypes [SLOT_NOREF];
2406         stats.pin_slots += ntypes [SLOT_PIN];
2407 }
2408
2409 void
2410 mini_gc_create_gc_map (MonoCompile *cfg)
2411 {
2412         if (!cfg->compute_gc_maps)
2413                 return;
2414
2415         /*
2416          * During marking, all frames except the top frame are at a call site, and we mark the
2417          * top frame conservatively. This means that we only need to compute and record
2418          * GC maps for call sites.
2419          */
2420
2421         if (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_LIVENESS))
2422                 /* Without liveness info, the live ranges are not precise enough */
2423                 return;
2424
2425         mono_analyze_liveness_gc (cfg);
2426
2427         compute_frame_size (cfg);
2428
2429         init_gcfg (cfg);
2430
2431         process_spill_slots (cfg);
2432         process_other_slots (cfg);
2433         process_param_area_slots (cfg);
2434         process_variables (cfg);
2435         process_finally_clauses (cfg);
2436
2437         create_map (cfg);
2438 }
2439
2440 #endif /* DISABLE_JIT */
2441
2442 static void
2443 parse_debug_options (void)
2444 {
2445         char **opts, **ptr;
2446         char *env;
2447
2448         env = g_getenv ("MONO_GCMAP_DEBUG");
2449         if (!env)
2450                 return;
2451
2452         opts = g_strsplit (env, ",", -1);
2453         for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
2454                 /* No options yet */
2455                 fprintf (stderr, "Invalid format for the MONO_GCMAP_DEBUG env variable: '%s'\n", env);
2456                 exit (1);
2457         }
2458         g_strfreev (opts);
2459 }
2460
2461 void
2462 mini_gc_init (void)
2463 {
2464         MonoGCCallbacks cb;
2465
2466         memset (&cb, 0, sizeof (cb));
2467         cb.thread_attach_func = thread_attach_func;
2468         cb.thread_detach_func = thread_detach_func;
2469         cb.thread_suspend_func = thread_suspend_func;
2470         /* Comment this out to disable precise stack marking */
2471         cb.thread_mark_func = thread_mark_func;
2472         mono_gc_set_gc_callbacks (&cb);
2473
2474         logfile = mono_gc_get_logfile ();
2475
2476         parse_debug_options ();
2477
2478         mono_counters_register ("GC Maps size",
2479                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_maps_size);
2480         mono_counters_register ("GC Call Sites size",
2481                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites_size);
2482         mono_counters_register ("GC Bitmaps size",
2483                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_bitmaps_size);
2484         mono_counters_register ("GC Map struct size",
2485                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_map_struct_size);
2486         mono_counters_register ("GC Call Sites encoded using 8 bits",
2487                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites8_size);
2488         mono_counters_register ("GC Call Sites encoded using 16 bits",
2489                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites16_size);
2490         mono_counters_register ("GC Call Sites encoded using 32 bits",
2491                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites32_size);
2492
2493         mono_counters_register ("GC Map slots (all)",
2494                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.all_slots);
2495         mono_counters_register ("GC Map slots (ref)",
2496                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.ref_slots);
2497         mono_counters_register ("GC Map slots (noref)",
2498                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.noref_slots);
2499         mono_counters_register ("GC Map slots (pin)",
2500                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.pin_slots);
2501
2502         mono_counters_register ("GC TLS Data size",
2503                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.tlsdata_size);
2504
2505         mono_counters_register ("Stack space scanned (all)",
2506                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_stacks);
2507         mono_counters_register ("Stack space scanned (native)",
2508                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_native);
2509         mono_counters_register ("Stack space scanned (other)",
2510                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_other);
2511         mono_counters_register ("Stack space scanned (using GC Maps)",
2512                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned);
2513         mono_counters_register ("Stack space scanned (precise)",
2514                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_precisely);
2515         mono_counters_register ("Stack space scanned (pin)",
2516                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_conservatively);
2517         mono_counters_register ("Stack space scanned (pin registers)",
2518                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_registers);
2519 }
2520
2521 #else
2522
2523 void
2524 mini_gc_enable_gc_maps_for_aot (void)
2525 {
2526 }
2527
2528 void
2529 mini_gc_init (void)
2530 {
2531 }
2532
2533 #ifndef DISABLE_JIT
2534
2535 static void
2536 mini_gc_init_gc_map (MonoCompile *cfg)
2537 {
2538 }
2539
2540 void
2541 mini_gc_create_gc_map (MonoCompile *cfg)
2542 {
2543 }
2544
2545 void
2546 mini_gc_set_slot_type_from_fp (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
2547 {
2548 }
2549
2550 void
2551 mini_gc_set_slot_type_from_cfa (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
2552 {
2553 }
2554
2555 #endif /* DISABLE_JIT */
2556
2557 #endif
2558
2559 #ifndef DISABLE_JIT
2560
2561 /*
2562  * mini_gc_init_cfg:
2563  *
2564  *   Set GC specific options in CFG.
2565  */
2566 void
2567 mini_gc_init_cfg (MonoCompile *cfg)
2568 {
2569         if (mono_gc_is_moving ()) {
2570                 cfg->disable_ref_noref_stack_slot_share = TRUE;
2571                 cfg->gen_write_barriers = TRUE;
2572         }
2573
2574         mini_gc_init_gc_map (cfg);
2575 }
2576
2577 #endif /* DISABLE_JIT */
2578
2579 /*
2580  * Problems with the current code:
2581  * - the stack walk is slow
2582  * - vtypes/refs used in EH regions are treated conservatively
2583  * - if the code is finished, less pinning will be done, causing problems because
2584  *   we promote all surviving objects to old-gen.
2585  * - the unwind code can't handle a method stopped inside a finally region, it thinks the caller is
2586  *   another method, but in reality it is either the exception handling code or the CALL_HANDLER opcode.
2587  *   This manifests in "Unable to find ip offset x in callsite list" assertions.
2588  * - the unwind code also can't handle frames which are in the epilog, since the unwind info is not
2589  *   precise there.
2590  */
2591
2592 /*
2593  * Ideas for creating smaller GC maps:
2594  * - remove empty columns from the bitmaps. This requires adding a mask bit array for
2595  *   each bitmap.
2596  * - merge reg and stack slot bitmaps, so the unused bits at the end of the reg bitmap are
2597  *   not wasted.
2598  * - if the bitmap width is not a multiple of 8, the remaining bits are wasted.
2599  * - group ref and non-ref stack slots together in mono_allocate_stack_slots ().
2600  * - add an index for the callsite table so that each entry can be encoded as a 1 byte difference
2601  *   from an index entry.
2602  */