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_ARM64)
 440 // FIXME:
 441 static int callee_saved_regs [] = { };
 442 #elif defined(TARGET_S390X)
 443 static int callee_saved_regs [] = { s390_r6, s390_r7, s390_r8, s390_r9, s390_r10, s390_r11, s390_r12, s390_r13, s390_r14 };
 444 #endif
 445
 446 static guint32
 447 encode_regmask (guint32 regmask)
 448 {
 449         int i;
 450         guint32 res;
 451
 452         res = 0;
 453         for (i = 0; i < sizeof (callee_saved_regs) / sizeof (int); ++i) {
 454                 if (regmask & (1 << callee_saved_regs [i])) {
 455                         res |= (1 << i);
 456                         regmask -= (1 << callee_saved_regs [i]);
 457                 }
 458         }
 459         g_assert (regmask == 0);
 460         return res;
 461 }
 462
 463 static guint32
 464 decode_regmask (guint32 regmask)
 465 {
 466         int i;
 467         guint32 res;
 468
 469         res = 0;
 470         for (i = 0; i < sizeof (callee_saved_regs) / sizeof (int); ++i)
 471                 if (regmask & (1 << i))
 472                         res |= (1 << callee_saved_regs [i]);
 473         return res;
 474 }
 475
 476 /*
 477  * encode_gc_map:
 478  *
 479  *   Encode the fixed fields of MAP into a buffer pointed to by BUF.
 480  */
 481 static void
 482 encode_gc_map (GCMap *map, guint8 *buf, guint8 **endbuf)
 483 {
 484         guint32 flags, freg;
 485
 486         encode_sleb128 (map->start_offset / SIZEOF_SLOT, buf, &buf);
 487         encode_sleb128 (map->end_offset / SIZEOF_SLOT, buf, &buf);
 488         encode_sleb128 (map->map_offset / SIZEOF_SLOT, buf, &buf);
 489         encode_uleb128 (map->nslots, buf, &buf);
 490         g_assert (map->callsite_entry_size <= 4);
 491         freg = encode_frame_reg (map->frame_reg);
 492         g_assert (freg < 2);
 493         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);
 494         encode_uleb128 (flags, buf, &buf);
 495         encode_uleb128 (encode_regmask (map->used_int_regs), buf, &buf);
 496         if (map->has_ref_regs)
 497                 encode_uleb128 (encode_regmask (map->reg_ref_mask), buf, &buf);
 498         if (map->has_pin_regs)
 499                 encode_uleb128 (encode_regmask (map->reg_pin_mask), buf, &buf);
 500         encode_uleb128 (map->ncallsites, buf, &buf);
 501
 502         *endbuf = buf;
 503 }
 504
 505 /*
 506  * decode_gc_map:
 507  *
 508  *   Decode the encoded GC map representation in BUF and store the result into MAP.
 509  */
 510 static void
 511 decode_gc_map (guint8 *buf, GCMap *map, guint8 **endbuf)
 512 {
 513         guint32 flags;
 514         int stack_bitmap_size, reg_ref_bitmap_size, reg_pin_bitmap_size, offset, freg;
 515         int i, n;
 516
 517         map->start_offset = decode_sleb128 (buf, &buf) * SIZEOF_SLOT;
 518         map->end_offset = decode_sleb128 (buf, &buf) * SIZEOF_SLOT;
 519         map->map_offset = decode_sleb128 (buf, &buf) * SIZEOF_SLOT;
 520         map->nslots = decode_uleb128 (buf, &buf);
 521         flags = decode_uleb128 (buf, &buf);
 522         map->has_ref_slots = (flags & 1) ? 1 : 0;
 523         map->has_pin_slots = (flags & 2) ? 1 : 0;
 524         map->has_ref_regs = (flags & 4) ? 1 : 0;
 525         map->has_pin_regs = (flags & 8) ? 1 : 0;
 526         map->callsite_entry_size = ((flags >> 4) & 0x3) + 1;
 527         freg = flags >> 6;
 528         map->frame_reg = decode_frame_reg (freg);
 529         map->used_int_regs = decode_regmask (decode_uleb128 (buf, &buf));
 530         if (map->has_ref_regs) {
 531                 map->reg_ref_mask = decode_regmask (decode_uleb128 (buf, &buf));
 532                 n = 0;
 533                 for (i = 0; i < NREGS; ++i)
 534                         if (map->reg_ref_mask & (1 << i))
 535                                 n ++;
 536                 map->nref_regs = n;
 537         }
 538         if (map->has_pin_regs) {
 539                 map->reg_pin_mask = decode_regmask (decode_uleb128 (buf, &buf));
 540                 n = 0;
 541                 for (i = 0; i < NREGS; ++i)
 542                         if (map->reg_pin_mask & (1 << i))
 543                                 n ++;
 544                 map->npin_regs = n;
 545         }
 546         map->ncallsites = decode_uleb128 (buf, &buf);
 547
 548         stack_bitmap_size = (ALIGN_TO (map->nslots, 8) / 8) * map->ncallsites;
 549         reg_ref_bitmap_size = (ALIGN_TO (map->nref_regs, 8) / 8) * map->ncallsites;
 550         reg_pin_bitmap_size = (ALIGN_TO (map->npin_regs, 8) / 8) * map->ncallsites;
 551         offset = 0;
 552         map->stack_ref_bitmap_offset = offset;
 553         if (map->has_ref_slots)
 554                 offset += stack_bitmap_size;
 555         map->stack_pin_bitmap_offset = offset;
 556         if (map->has_pin_slots)
 557                 offset += stack_bitmap_size;
 558         map->reg_ref_bitmap_offset = offset;
 559         if (map->has_ref_regs)
 560                 offset += reg_ref_bitmap_size;
 561         map->reg_pin_bitmap_offset = offset;
 562         if (map->has_pin_regs)
 563                 offset += reg_pin_bitmap_size;
 564
 565         *endbuf = buf;
 566 }
 567
 568 static gpointer
 569 thread_attach_func (void)
 570 {
 571         TlsData *tls;
 572
 573         tls = g_new0 (TlsData, 1);
 574         tls->tid = GetCurrentThreadId ();
 575         tls->info = mono_thread_info_current ();
 576         stats.tlsdata_size += sizeof (TlsData);
 577
 578         return tls;
 579 }
 580
 581 static void
 582 thread_detach_func (gpointer user_data)
 583 {
 584         TlsData *tls = user_data;
 585
 586         g_free (tls);
 587 }
 588
 589 static void
 590 thread_suspend_func (gpointer user_data, void *sigctx, MonoContext *ctx)
 591 {
 592         TlsData *tls = user_data;
 593
 594         if (!tls) {
 595                 /* Happens during startup */
 596                 return;
 597         }
 598
 599         if (tls->tid != GetCurrentThreadId ()) {
 600                 /* Happens on osx because threads are not suspended using signals */
 601                 gboolean res;
 602
 603                 g_assert (tls->info);
 604 #ifdef TARGET_WIN32
 605                 return;
 606 #else
 607                 res = mono_thread_state_init_from_handle (&tls->unwind_state, (MonoNativeThreadId)tls->tid, tls->info->native_handle);
 608 #endif
 609         } else {
 610                 tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_LMF] = mono_get_lmf ();
 611                 if (sigctx) {
 612 #ifdef MONO_ARCH_HAVE_SIGCTX_TO_MONOCTX
 613                         mono_arch_sigctx_to_monoctx (sigctx, &tls->unwind_state.ctx);
 614                         tls->unwind_state.valid = TRUE;
 615 #else
 616                         tls->unwind_state.valid = FALSE;
 617 #endif
 618                 } else if (ctx) {
 619                         memcpy (&tls->unwind_state.ctx, ctx, sizeof (MonoContext));
 620                         tls->unwind_state.valid = TRUE;
 621                 } else {
 622                         tls->unwind_state.valid = FALSE;
 623                 }
 624                 tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_JIT_TLS] = mono_native_tls_get_value (mono_jit_tls_id);
 625                 tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_DOMAIN] = mono_domain_get ();
 626         }
 627
 628         if (!tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_DOMAIN]) {
 629                 /* Happens during startup */
 630                 tls->unwind_state.valid = FALSE;
 631                 return;
 632         }
 633 }
 634
 635 #define DEAD_REF ((gpointer)(gssize)0x2a2a2a2a2a2a2a2aULL)
 636
 637 static inline void
 638 set_bit (guint8 *bitmap, int width, int y, int x)
 639 {
 640         bitmap [(width * y) + (x / 8)] |= (1 << (x % 8));
 641 }
 642
 643 static inline void
 644 clear_bit (guint8 *bitmap, int width, int y, int x)
 645 {
 646         bitmap [(width * y) + (x / 8)] &= ~(1 << (x % 8));
 647 }
 648
 649 static inline int
 650 get_bit (guint8 *bitmap, int width, int y, int x)
 651 {
 652         return bitmap [(width * y) + (x / 8)] & (1 << (x % 8));
 653 }
 654
 655 static const char*
 656 slot_type_to_string (GCSlotType type)
 657 {
 658         switch (type) {
 659         case SLOT_REF:
 660                 return "ref";
 661         case SLOT_NOREF:
 662                 return "noref";
 663         case SLOT_PIN:
 664                 return "pin";
 665         default:
 666                 g_assert_not_reached ();
 667                 return NULL;
 668         }
 669 }
 670
 671 static inline mgreg_t
 672 get_frame_pointer (MonoContext *ctx, int frame_reg)
 673 {
 674 #if defined(TARGET_AMD64)
 675                 if (frame_reg == AMD64_RSP)
 676                         return ctx->rsp;
 677                 else if (frame_reg == AMD64_RBP)
 678                         return ctx->rbp;
 679 #elif defined(TARGET_X86)
 680                 if (frame_reg == X86_ESP)
 681                         return ctx->esp;
 682                 else if (frame_reg == X86_EBP)
 683                         return ctx->ebp;
 684 #elif defined(TARGET_ARM)
 685                 if (frame_reg == ARMREG_SP)
 686                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_SP (ctx);
 687                 else if (frame_reg == ARMREG_FP)
 688                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_BP (ctx);
 689 #elif defined(TARGET_S390X)
 690                 if (frame_reg == S390_SP)
 691                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_SP (ctx);
 692                 else if (frame_reg == S390_FP)
 693                         return (mgreg_t)MONO_CONTEXT_GET_BP (ctx);
 694 #endif
 695                 g_assert_not_reached ();
 696                 return 0;
 697 }
 698
 699 /*
 700  * conservatively_pass:
 701  *
 702  *   Mark a thread stack conservatively and collect information needed by the precise pass.
 703  */
 704 static void
 705 conservative_pass (TlsData *tls, guint8 *stack_start, guint8 *stack_end)
 706 {
 707         MonoJitInfo *ji;
 708         MonoMethod *method;
 709         MonoContext ctx, new_ctx;
 710         MonoLMF *lmf;
 711         guint8 *stack_limit;
 712         gboolean last = TRUE;
 713         GCMap *map;
 714         GCMap map_tmp;
 715         GCEncodedMap *emap;
 716         guint8* fp, *p, *real_frame_start, *frame_start, *frame_end;
 717         int i, pc_offset, cindex, bitmap_width;
 718         int scanned = 0, scanned_precisely, scanned_conservatively, scanned_registers;
 719         gboolean res;
 720         StackFrameInfo frame;
 721         mgreg_t *reg_locations [MONO_MAX_IREGS];
 722         mgreg_t *new_reg_locations [MONO_MAX_IREGS];
 723         guint8 *bitmaps;
 724         FrameInfo *fi;
 725         guint32 precise_regmask;
 726
 727         if (tls) {
 728                 tls->nframes = 0;
 729                 tls->ref_to_track = NULL;
 730         }
 731
 732         /* tls == NULL can happen during startup */
 733         if (mono_thread_internal_current () == NULL || !tls) {
 734                 mono_gc_conservatively_scan_area (stack_start, stack_end);
 735                 stats.scanned_stacks += stack_end - stack_start;
 736                 return;
 737         }
 738
 739         lmf = tls->unwind_state.unwind_data [MONO_UNWIND_DATA_LMF];
 740         frame.domain = NULL;
 741
 742         /* Number of bytes scanned based on GC map data */
 743         scanned = 0;
 744         /* Number of bytes scanned precisely based on GC map data */
 745         scanned_precisely = 0;
 746         /* Number of bytes scanned conservatively based on GC map data */
 747         scanned_conservatively = 0;
 748         /* Number of bytes scanned conservatively in register save areas */
 749         scanned_registers = 0;
 750
 751         /* This is one past the last address which we have scanned */
 752         stack_limit = stack_start;
 753
 754         if (!tls->unwind_state.valid)
 755                 memset (&new_ctx, 0, sizeof (ctx));
 756         else
 757                 memcpy (&new_ctx, &tls->unwind_state.ctx, sizeof (MonoContext));
 758
 759         memset (reg_locations, 0, sizeof (reg_locations));
 760         memset (new_reg_locations, 0, sizeof (new_reg_locations));
 761
 762         while (TRUE) {
 763                 if (!tls->unwind_state.valid)
 764                         break;
 765
 766                 memcpy (&ctx, &new_ctx, sizeof (ctx));
 767
 768                 for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
 769                         if (new_reg_locations [i]) {
 770                                 /*
 771                                  * If the current frame saves the register, it means it might modify its
 772                                  * value, thus the old location might not contain the same value, so
 773                                  * we have to mark it conservatively.
 774                                  */
 775                                 if (reg_locations [i]) {
 776                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 777                                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 778                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 779                                 }
 780
 781                                 reg_locations [i] = new_reg_locations [i];
 782
 783                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s is now at location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 784                         }
 785                 }
 786
 787                 g_assert ((mgreg_t)stack_limit % SIZEOF_SLOT == 0);
 788
 789                 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);
 790                 if (!res)
 791                         break;
 792
 793                 ji = frame.ji;
 794
 795                 // FIXME: For skipped frames, scan the param area of the parent frame conservatively ?
 796
 797                 if (frame.type == FRAME_TYPE_MANAGED_TO_NATIVE) {
 798                         /*
 799                          * These frames are problematic for several reasons:
 800                          * - they are unwound through an LMF, and we have no precise register tracking for those.
 801                          * - the LMF might not contain a precise ip, so we can't compute the call site.
 802                          * - the LMF only unwinds to the wrapper frame, so we get these methods twice.
 803                          */
 804                         DEBUG (fprintf (logfile, "Mark(0): <Managed-to-native transition>\n"));
 805                         for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
 806                                 if (reg_locations [i]) {
 807                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 808                                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 809                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 810                                 }
 811                                 reg_locations [i] = NULL;
 812                                 new_reg_locations [i] = NULL;
 813                         }
 814                         ctx = new_ctx;
 815                         continue;
 816                 }
 817
 818                 if (ji)
 819                         method = jinfo_get_method (ji);
 820                 else
 821                         method = NULL;
 822
 823                 /* The last frame can be in any state so mark conservatively */
 824                 if (last) {
 825                         if (ji) {
 826                                 DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (method, TRUE); fprintf (logfile, "Mark(0): %s+0x%x (%p)\n", fname, pc_offset, (gpointer)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx)); g_free (fname));
 827                         }
 828                         DEBUG (fprintf (logfile, "\t <Last frame>\n"));
 829                         last = FALSE;
 830                         /*
 831                          * new_reg_locations is not precise when a method is interrupted during its epilog, so clear it.
 832                          */
 833                         for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
 834                                 if (reg_locations [i]) {
 835                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
 836                                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 837                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 838                                 }
 839                                 if (new_reg_locations [i]) {
 840                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg %s location %p.\n", mono_arch_regname (i), new_reg_locations [i]));
 841                                         mono_gc_conservatively_scan_area (new_reg_locations [i], (char*)new_reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
 842                                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
 843                                 }
 844                                 reg_locations [i] = NULL;
 845                                 new_reg_locations [i] = NULL;
 846                         }
 847                         continue;
 848                 }
 849
 850                 pc_offset = (guint8*)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx) - (guint8*)ji->code_start;
 851
 852                 /* These frames are very problematic */
 853                 if (method->wrapper_type == MONO_WRAPPER_MANAGED_TO_NATIVE) {
 854                         DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (method, TRUE); fprintf (logfile, "Mark(0): %s+0x%x (%p)\n", fname, pc_offset, (gpointer)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx)); g_free (fname));
 855                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tSkip.\n"));
 856                         continue;
 857                 }
 858
 859                 /* All the other frames are at a call site */
 860
 861                 if (tls->nframes == MAX_FRAMES) {
 862                         /*
 863                          * Can't save information since the array is full. So scan the rest of the
 864                          * stack conservatively.
 865                          */
 866                         DEBUG (fprintf (logfile, "Mark (0): Frame stack full.\n"));
 867                         break;
 868                 }
 869
 870                 /* Scan the frame of this method */
 871
 872                 /*
 873                  * A frame contains the following:
 874                  * - saved registers
 875                  * - saved args
 876                  * - locals
 877                  * - spill area
 878                  * - localloc-ed memory
 879                  */
 880                 g_assert (pc_offset >= 0);
 881
 882                 emap = ji->gc_info;
 883
 884                 if (!emap) {
 885                         DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (jinfo_get_method (ji), TRUE); fprintf (logfile, "Mark(0): %s+0x%x (%p)\n", fname, pc_offset, (gpointer)MONO_CONTEXT_GET_IP (&ctx)); g_free (fname));
 886                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tNo GC Map.\n"));
 887                         continue;
 888                 }
 889
 890                 /* The embedded callsite table requires this */
 891                 g_assert (((mgreg_t)emap % 4) == 0);
 892
 893                 /*
 894                  * Debugging aid to control the number of frames scanned precisely
 895                  */
 896                 if (!precise_frame_limit_inited) {
 897                         if (g_getenv ("MONO_PRECISE_COUNT"))
 898                                 precise_frame_limit = atoi (g_getenv ("MONO_PRECISE_COUNT"));
 899                         precise_frame_limit_inited = TRUE;
 900                 }
 901
 902                 if (precise_frame_limit != -1) {
 903                         if (precise_frame_count [FALSE] == precise_frame_limit)
 904                                 printf ("LAST PRECISE FRAME: %s\n", mono_method_full_name (method, TRUE));
 905                         if (precise_frame_count [FALSE] > precise_frame_limit)
 906                                 continue;
 907                 }
 908                 precise_frame_count [FALSE] ++;
 909
 910                 /* Decode the encoded GC map */
 911                 map = &map_tmp;
 912                 memset (map, 0, sizeof (GCMap));
 913                 decode_gc_map (&emap->encoded [0], map, &p);
 914                 p = (guint8*)ALIGN_TO (p, map->callsite_entry_size);
 915                 map->callsites.offsets8 = p;
 916                 p += map->callsite_entry_size * map->ncallsites;
 917                 bitmaps = p;
 918
 919                 fp = (guint8*)get_frame_pointer (&ctx, map->frame_reg);
 920
 921                 real_frame_start = fp + map->start_offset;
 922                 frame_start = fp + map->start_offset + map->map_offset;
 923                 frame_end = fp + map->end_offset;
 924
 925                 DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (jinfo_get_method (ji), 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));
 926
 927                 /* Find the callsite index */
 928                 if (map->callsite_entry_size == 1) {
 929                         for (i = 0; i < map->ncallsites; ++i)
 930                                 /* ip points inside the call instruction */
 931                                 if (map->callsites.offsets8 [i] == pc_offset + 1)
 932                                         break;
 933                 } else if (map->callsite_entry_size == 2) {
 934                         // FIXME: Use a binary search
 935                         for (i = 0; i < map->ncallsites; ++i)
 936                                 /* ip points inside the call instruction */
 937                                 if (map->callsites.offsets16 [i] == pc_offset + 1)
 938                                         break;
 939                 } else {
 940                         // FIXME: Use a binary search
 941                         for (i = 0; i < map->ncallsites; ++i)
 942                                 /* ip points inside the call instruction */
 943                                 if (map->callsites.offsets32 [i] == pc_offset + 1)
 944                                         break;
 945                 }
 946                 if (i == map->ncallsites) {
 947                         printf ("Unable to find ip offset 0x%x in callsite list of %s.\n", pc_offset + 1, mono_method_full_name (method, TRUE));
 948                         g_assert_not_reached ();
 949                 }
 950                 cindex = i;
 951
 952                 /*
 953                  * This is not neccessary true on x86 because frames have a different size at each
 954                  * call site.
 955                  */
 956                 //g_assert (real_frame_start >= stack_limit);
 957
 958                 if (real_frame_start > stack_limit) {
 959                         /* This scans the previously skipped frames as well */
 960                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan area %p-%p (%d).\n", stack_limit, real_frame_start, (int)(real_frame_start - stack_limit)));
 961                         mono_gc_conservatively_scan_area (stack_limit, real_frame_start);
 962                         stats.scanned_other += real_frame_start - stack_limit;
 963                 }
 964
 965                 /* Mark stack slots */
 966                 if (map->has_pin_slots) {
 967                         int bitmap_width = ALIGN_TO (map->nslots, 8) / 8;
 968                         guint8 *pin_bitmap = &bitmaps [map->stack_pin_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
 969                         guint8 *p;
 970                         gboolean pinned;
 971
 972                         p = frame_start;
 973                         for (i = 0; i < map->nslots; ++i) {
 974                                 pinned = pin_bitmap [i / 8] & (1 << (i % 8));
 975                                 if (pinned) {
 976                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan slot %s0x%x(fp)=%p.\n", (guint8*)p > (guint8*)fp ? "" : "-", ABS ((int)((gssize)p - (gssize)fp)), p));
 977                                         mono_gc_conservatively_scan_area (p, p + SIZEOF_SLOT);
 978                                         scanned_conservatively += SIZEOF_SLOT;
 979                                 } else {
 980                                         scanned_precisely += SIZEOF_SLOT;
 981                                 }
 982                                 p += SIZEOF_SLOT;
 983                         }
 984                 } else {
 985                         scanned_precisely += (map->nslots * SIZEOF_SLOT);
 986                 }
 987
 988                 /* The area outside of start-end is NOREF */
 989                 scanned_precisely += (map->end_offset - map->start_offset) - (map->nslots * SIZEOF_SLOT);
 990
 991                 /* Mark registers */
 992                 precise_regmask = map->used_int_regs | (1 << map->frame_reg);
 993                 if (map->has_pin_regs) {
 994                         int bitmap_width = ALIGN_TO (map->npin_regs, 8) / 8;
 995                         guint8 *pin_bitmap = &bitmaps [map->reg_pin_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
 996                         int bindex = 0;
 997                         for (i = 0; i < NREGS; ++i) {
 998                                 if (!(map->used_int_regs & (1 << i)))
 999                                         continue;
1000
1001                                 if (!(map->reg_pin_mask & (1 << i)))
1002                                         continue;
1003
1004                                 if (pin_bitmap [bindex / 8] & (1 << (bindex % 8))) {
1005                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at 0x%p is pinning.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
1006                                         precise_regmask &= ~(1 << i);
1007                                 }
1008                                 bindex ++;
1009                         }
1010                 }
1011
1012                 scanned += map->end_offset - map->start_offset;
1013
1014                 g_assert (scanned == scanned_precisely + scanned_conservatively);
1015
1016                 stack_limit = frame_end;
1017
1018                 /* Save information for the precise pass */
1019                 fi = &tls->frames [tls->nframes];
1020                 fi->nslots = map->nslots;
1021                 bitmap_width = ALIGN_TO (map->nslots, 8) / 8;
1022                 if (map->has_ref_slots)
1023                         fi->bitmap = &bitmaps [map->stack_ref_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
1024                 else
1025                         fi->bitmap = NULL;
1026                 fi->frame_start_offset = frame_start - stack_start;
1027                 fi->nreg_locations = 0;
1028                 DEBUG_PRECISE (fi->ji = ji);
1029                 DEBUG_PRECISE (fi->fp = fp);
1030
1031                 if (map->has_ref_regs) {
1032                         int bitmap_width = ALIGN_TO (map->nref_regs, 8) / 8;
1033                         guint8 *ref_bitmap = &bitmaps [map->reg_ref_bitmap_offset + (bitmap_width * cindex)];
1034                         int bindex = 0;
1035                         for (i = 0; i < NREGS; ++i) {
1036                                 if (!(map->reg_ref_mask & (1 << i)))
1037                                         continue;
1038
1039                                 if (reg_locations [i] && (ref_bitmap [bindex / 8] & (1 << (bindex % 8)))) {
1040                                         DEBUG_PRECISE (fi->regs [fi->nreg_locations] = i);
1041                                         DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at 0x%p is ref.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i]));
1042                                         fi->reg_locations [fi->nreg_locations] = (guint8*)reg_locations [i] - stack_start;
1043                                         fi->nreg_locations ++;
1044                                 }
1045                                 bindex ++;
1046                         }
1047                 }
1048
1049                 /*
1050                  * Clear locations of precisely tracked registers.
1051                  */
1052                 if (precise_regmask) {
1053                         for (i = 0; i < NREGS; ++i) {
1054                                 if (precise_regmask & (1 << i)) {
1055                                         /*
1056                                          * The method uses this register, and we have precise info for it.
1057                                          * This means the location will be scanned precisely.
1058                                          * Tell the code at the beginning of the loop that this location is
1059                                          * processed.
1060                                          */
1061                                         if (reg_locations [i])
1062                                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s at location %p (==%p) is precise.\n", mono_arch_regname (i), reg_locations [i], (gpointer)*reg_locations [i]));
1063                                         reg_locations [i] = NULL;
1064                                 }
1065                         }
1066                 }
1067
1068                 tls->nframes ++;
1069         }
1070
1071         /* Scan the remaining register save locations */
1072         for (i = 0; i < MONO_MAX_IREGS; ++i) {
1073                 if (reg_locations [i]) {
1074                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg location %p.\n", reg_locations [i]));
1075                         mono_gc_conservatively_scan_area (reg_locations [i], (char*)reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
1076                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
1077                 }
1078                 if (new_reg_locations [i]) {
1079                         DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan saved reg location %p.\n", new_reg_locations [i]));
1080                         mono_gc_conservatively_scan_area (new_reg_locations [i], (char*)new_reg_locations [i] + SIZEOF_SLOT);
1081                         scanned_registers += SIZEOF_SLOT;
1082                 }
1083         }
1084
1085         if (stack_limit < stack_end) {
1086                 DEBUG (fprintf (logfile, "\tscan remaining stack %p-%p (%d).\n", stack_limit, stack_end, (int)(stack_end - stack_limit)));
1087                 mono_gc_conservatively_scan_area (stack_limit, stack_end);
1088                 stats.scanned_native += stack_end - stack_limit;
1089         }
1090
1091         DEBUG (fprintf (logfile, "Marked %d bytes, p=%d,c=%d out of %d.\n", scanned, scanned_precisely, scanned_conservatively, (int)(stack_end - stack_start)));
1092
1093         stats.scanned_stacks += stack_end - stack_start;
1094         stats.scanned += scanned;
1095         stats.scanned_precisely += scanned_precisely;
1096         stats.scanned_conservatively += scanned_conservatively;
1097         stats.scanned_registers += scanned_registers;
1098
1099         //mono_gc_conservatively_scan_area (stack_start, stack_end);
1100 }
1101
1102 /*
1103  * precise_pass:
1104  *
1105  *   Mark a thread stack precisely based on information saved during the conservative
1106  * pass.
1107  */
1108 static void
1109 precise_pass (TlsData *tls, guint8 *stack_start, guint8 *stack_end)
1110 {
1111         int findex, i;
1112         FrameInfo *fi;
1113         guint8 *frame_start;
1114
1115         if (!tls)
1116                 return;
1117
1118         if (!tls->unwind_state.valid)
1119                 return;
1120
1121         for (findex = 0; findex < tls->nframes; findex ++) {
1122                 /* Load information saved by the !precise pass */
1123                 fi = &tls->frames [findex];
1124                 frame_start = stack_start + fi->frame_start_offset;
1125
1126                 DEBUG (char *fname = mono_method_full_name (jinfo_get_method (fi->ji), TRUE); fprintf (logfile, "Mark(1): %s\n", fname); g_free (fname));
1127
1128                 /*
1129                  * FIXME: Add a function to mark using a bitmap, to avoid doing a
1130                  * call for each object.
1131                  */
1132
1133                 /* Mark stack slots */
1134                 if (fi->bitmap) {
1135                         guint8 *ref_bitmap = fi->bitmap;
1136                         gboolean live;
1137
1138                         for (i = 0; i < fi->nslots; ++i) {
1139                                 MonoObject **ptr = (MonoObject**)(frame_start + (i * SIZEOF_SLOT));
1140
1141                                 live = ref_bitmap [i / 8] & (1 << (i % 8));
1142
1143                                 if (live) {
1144                                         MonoObject *obj = *ptr;
1145                                         if (obj) {
1146                                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\tref %s0x%x(fp)=%p: %p ->", (guint8*)ptr >= (guint8*)fi->fp ? "" : "-", ABS ((int)((gssize)ptr - (gssize)fi->fp)), ptr, obj));
1147                                                 *ptr = mono_gc_scan_object (obj);
1148                                                 DEBUG (fprintf (logfile, " %p.\n", *ptr));
1149                                         } else {
1150                                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\tref %s0x%x(fp)=%p: %p.\n", (guint8*)ptr >= (guint8*)fi->fp ? "" : "-", ABS ((int)((gssize)ptr - (gssize)fi->fp)), ptr, obj));
1151                                         }
1152                                 } else {
1153 #if 0
1154                                         /*
1155                                          * This is disabled because the pointer takes up a lot of space.
1156                                          * Stack slots might be shared between ref and non-ref variables ?
1157                                          */
1158                                         if (map->ref_slots [i / 8] & (1 << (i % 8))) {
1159                                                 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));
1160                                                 /*
1161                                                  * Fail fast if the live range is incorrect, and
1162                                                  * the JITted code tries to access this object
1163                                                  */
1164                                                 *ptr = DEAD_REF;
1165                                         }
1166 #endif
1167                                 }
1168                         }
1169                 }
1170
1171                 /* Mark registers */
1172
1173                 /*
1174                  * Registers are different from stack slots, they have no address where they
1175                  * are stored. Instead, some frame below this frame in the stack saves them
1176                  * in its prolog to the stack. We can mark this location precisely.
1177                  */
1178                 for (i = 0; i < fi->nreg_locations; ++i) {
1179                         /*
1180                          * reg_locations [i] contains the address of the stack slot where
1181                          * a reg was last saved, so mark that slot.
1182                          */
1183                         MonoObject **ptr = (MonoObject**)((guint8*)stack_start + fi->reg_locations [i]);
1184                         MonoObject *obj = *ptr;
1185
1186                         if (obj) {
1187                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at %p: %p ->", mono_arch_regname (fi->regs [i]), ptr, obj));
1188                                 *ptr = mono_gc_scan_object (obj);
1189                                 DEBUG (fprintf (logfile, " %p.\n", *ptr));
1190                         } else {
1191                                 DEBUG (fprintf (logfile, "\treg %s saved at %p: %p\n", mono_arch_regname (fi->regs [i]), ptr, obj));
1192                         }
1193                 }
1194         }
1195
1196         /*
1197          * Debugging aid to check for missed refs.
1198          */
1199         if (tls->ref_to_track) {
1200                 mgreg_t *p;
1201
1202                 for (p = (mgreg_t*)stack_start; p < (mgreg_t*)stack_end; ++p)
1203                         if (*p == (mgreg_t)tls->ref_to_track)
1204                                 printf ("REF AT %p.\n", p);
1205         }
1206 }
1207
1208 /*
1209  * thread_mark_func:
1210  *
1211  *   This is called by the GC twice to mark a thread stack. PRECISE is FALSE at the first
1212  * call, and TRUE at the second. USER_DATA points to a TlsData
1213  * structure filled up by thread_suspend_func.
1214  */
1215 static void
1216 thread_mark_func (gpointer user_data, guint8 *stack_start, guint8 *stack_end, gboolean precise)
1217 {
1218         TlsData *tls = user_data;
1219
1220         DEBUG (fprintf (logfile, "****************************************\n"));
1221         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));
1222         DEBUG (fprintf (logfile, "****************************************\n"));
1223
1224         if (!precise)
1225                 conservative_pass (tls, stack_start, stack_end);
1226         else
1227                 precise_pass (tls, stack_start, stack_end);
1228 }
1229
1230 #ifndef DISABLE_JIT
1231
1232 static void
1233 mini_gc_init_gc_map (MonoCompile *cfg)
1234 {
1235         if (COMPILE_LLVM (cfg))
1236                 return;
1237
1238         if (!mono_gc_is_moving ())
1239                 return;
1240
1241         if (cfg->compile_aot) {
1242                 if (!enable_gc_maps_for_aot)
1243                         return;
1244         } else if (!mono_gc_precise_stack_mark_enabled ())
1245                 return;
1246
1247 #if 1
1248         /* Debugging support */
1249         {
1250                 static int precise_count;
1251
1252                 precise_count ++;
1253                 if (g_getenv ("MONO_GCMAP_COUNT")) {
1254                         if (precise_count == atoi (g_getenv ("MONO_GCMAP_COUNT")))
1255                                 printf ("LAST: %s\n", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
1256                         if (precise_count > atoi (g_getenv ("MONO_GCMAP_COUNT")))
1257                                 return;
1258                 }
1259         }
1260 #endif
1261
1262         cfg->compute_gc_maps = TRUE;
1263
1264         cfg->gc_info = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, sizeof (MonoCompileGC));
1265 }
1266
1267 /*
1268  * mini_gc_set_slot_type_from_fp:
1269  *
1270  *   Set the GC slot type of the stack slot identified by SLOT_OFFSET, which should be
1271  * relative to the frame pointer. By default, all stack slots are type PIN, so there is no
1272  * need to call this function for those slots.
1273  */
1274 void
1275 mini_gc_set_slot_type_from_fp (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
1276 {
1277         MonoCompileGC *gcfg = (MonoCompileGC*)cfg->gc_info;
1278
1279         if (!cfg->compute_gc_maps)
1280                 return;
1281
1282         g_assert (slot_offset % SIZEOF_SLOT == 0);
1283
1284         gcfg->stack_slots_from_fp = g_slist_prepend_mempool (cfg->mempool, gcfg->stack_slots_from_fp, GINT_TO_POINTER (((slot_offset) << 16) | type));
1285 }
1286
1287 /*
1288  * mini_gc_set_slot_type_from_cfa:
1289  *
1290  *   Set the GC slot type of the stack slot identified by SLOT_OFFSET, which should be
1291  * relative to the DWARF CFA value. This should be called from mono_arch_emit_prolog ().
1292  * If type is STACK_REF, the slot is assumed to be live from the end of the prolog until
1293  * the end of the method. By default, all stack slots are type PIN, so there is no need to
1294  * call this function for those slots.
1295  */
1296 void
1297 mini_gc_set_slot_type_from_cfa (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
1298 {
1299         MonoCompileGC *gcfg = (MonoCompileGC*)cfg->gc_info;
1300         int slot = - (slot_offset / SIZEOF_SLOT);
1301
1302         if (!cfg->compute_gc_maps)
1303                 return;
1304
1305         g_assert (slot_offset <= 0);
1306         g_assert (slot_offset % SIZEOF_SLOT == 0);
1307
1308         gcfg->stack_slots_from_cfa = g_slist_prepend_mempool (cfg->mempool, gcfg->stack_slots_from_cfa, GUINT_TO_POINTER (((slot) << 16) | type));
1309 }
1310
1311 static inline int
1312 fp_offset_to_slot (MonoCompile *cfg, int offset)
1313 {
1314         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1315
1316         return (offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
1317 }
1318
1319 static inline int
1320 slot_to_fp_offset (MonoCompile *cfg, int slot)
1321 {
1322         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1323
1324         return (slot * SIZEOF_SLOT) + gcfg->min_offset;
1325 }
1326
1327 static inline MONO_ALWAYS_INLINE void
1328 set_slot (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int callsite_index, GCSlotType type)
1329 {
1330         g_assert (slot >= 0 && slot < gcfg->nslots);
1331
1332         if (type == SLOT_PIN) {
1333                 clear_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1334                 set_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1335         } else if (type == SLOT_REF) {
1336                 set_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1337                 clear_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1338         } else if (type == SLOT_NOREF) {
1339                 clear_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1340                 clear_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, slot, callsite_index);
1341         }
1342 }
1343
1344 static inline void
1345 set_slot_everywhere (MonoCompileGC *gcfg, int slot, GCSlotType type)
1346 {
1347         int width, pos;
1348         guint8 *ref_bitmap, *pin_bitmap;
1349
1350         /*
1351         int cindex;
1352
1353         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1354                 set_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1355         */
1356         ref_bitmap = gcfg->stack_ref_bitmap;
1357         pin_bitmap = gcfg->stack_pin_bitmap;
1358         width = gcfg->stack_bitmap_width;
1359         pos = width * slot;
1360
1361         if (type == SLOT_PIN) {
1362                 memset (ref_bitmap + pos, 0, width);
1363                 memset (pin_bitmap + pos, 0xff, width);
1364         } else if (type == SLOT_REF) {
1365                 memset (ref_bitmap + pos, 0xff, width);
1366                 memset (pin_bitmap + pos, 0, width);
1367         } else if (type == SLOT_NOREF) {
1368                 memset (ref_bitmap + pos, 0, width);
1369                 memset (pin_bitmap + pos, 0, width);
1370         }
1371 }
1372
1373 static inline void
1374 set_slot_in_range (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int from, int to, GCSlotType type)
1375 {
1376         int cindex;
1377
1378         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1379                 int callsite_offset = gcfg->callsites [cindex]->pc_offset;
1380                 if (callsite_offset >= from && callsite_offset < to)
1381                         set_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1382         }
1383 }
1384
1385 static inline void
1386 set_reg_slot (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int callsite_index, GCSlotType type)
1387 {
1388         g_assert (slot >= 0 && slot < gcfg->nregs);
1389
1390         if (type == SLOT_PIN) {
1391                 clear_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1392                 set_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1393         } else if (type == SLOT_REF) {
1394                 set_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1395                 clear_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1396         } else if (type == SLOT_NOREF) {
1397                 clear_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1398                 clear_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, slot, callsite_index);
1399         }
1400 }
1401
1402 static inline void
1403 set_reg_slot_everywhere (MonoCompileGC *gcfg, int slot, GCSlotType type)
1404 {
1405         int cindex;
1406
1407         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1408                 set_reg_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1409 }
1410
1411 static inline void
1412 set_reg_slot_in_range (MonoCompileGC *gcfg, int slot, int from, int to, GCSlotType type)
1413 {
1414         int cindex;
1415
1416         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1417                 int callsite_offset = gcfg->callsites [cindex]->pc_offset;
1418                 if (callsite_offset >= from && callsite_offset < to)
1419                         set_reg_slot (gcfg, slot, cindex, type);
1420         }
1421 }
1422
1423 static void
1424 process_spill_slots (MonoCompile *cfg)
1425 {
1426         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1427         MonoBasicBlock *bb;
1428         GSList *l;
1429         int i;
1430
1431         /* Mark all ref/pin spill slots as NOREF by default outside of their live range */
1432         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
1433                 for (l = bb->spill_slot_defs; l; l = l->next) {
1434                         MonoInst *def = l->data;
1435                         int spill_slot = def->inst_c0;
1436                         int bank = def->inst_c1;
1437                         int offset = cfg->spill_info [bank][spill_slot].offset;
1438                         int slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1439
1440                         if (bank == MONO_REG_INT_MP || bank == MONO_REG_INT_REF)
1441                                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, SLOT_NOREF);
1442                 }
1443         }
1444
1445         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
1446                 for (l = bb->spill_slot_defs; l; l = l->next) {
1447                         MonoInst *def = l->data;
1448                         int spill_slot = def->inst_c0;
1449                         int bank = def->inst_c1;
1450                         int offset = cfg->spill_info [bank][spill_slot].offset;
1451                         int slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1452                         GCSlotType type;
1453
1454                         if (bank == MONO_REG_INT_MP)
1455                                 type = SLOT_PIN;
1456                         else
1457                                 type = SLOT_REF;
1458
1459                         /*
1460                          * Extend the live interval for the GC tracked spill slots
1461                          * defined in this bblock.
1462                          * FIXME: This is not needed.
1463                          */
1464                         set_slot_in_range (gcfg, slot, def->backend.pc_offset, bb->native_offset + bb->native_length, type);
1465
1466                         if (cfg->verbose_level > 1)
1467                                 printf ("\t%s spill slot at %s0x%x(fp) (slot = %d)\n", slot_type_to_string (type), offset >= 0 ? "" : "-", ABS (offset), slot);
1468                 }
1469         }
1470
1471         /* Set fp spill slots to NOREF */
1472         for (i = 0; i < cfg->spill_info_len [MONO_REG_DOUBLE]; ++i) {
1473                 int offset = cfg->spill_info [MONO_REG_DOUBLE][i].offset;
1474                 int slot;
1475
1476                 if (offset == -1)
1477                         continue;
1478
1479                 slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1480
1481                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, SLOT_NOREF);
1482                 /* FIXME: 32 bit */
1483                 if (cfg->verbose_level > 1)
1484                         printf ("\tfp spill slot at %s0x%x(fp) (slot = %d)\n", offset >= 0 ? "" : "-", ABS (offset), slot);
1485         }
1486
1487         /* Set int spill slots to NOREF */
1488         for (i = 0; i < cfg->spill_info_len [MONO_REG_INT]; ++i) {
1489                 int offset = cfg->spill_info [MONO_REG_INT][i].offset;
1490                 int slot;
1491
1492                 if (offset == -1)
1493                         continue;
1494
1495                 slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1496
1497                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, SLOT_NOREF);
1498                 if (cfg->verbose_level > 1)
1499                         printf ("\tint spill slot at %s0x%x(fp) (slot = %d)\n", offset >= 0 ? "" : "-", ABS (offset), slot);
1500         }
1501 }
1502
1503 /*
1504  * process_other_slots:
1505  *
1506  *   Process stack slots registered using mini_gc_set_slot_type_... ().
1507  */
1508 static void
1509 process_other_slots (MonoCompile *cfg)
1510 {
1511         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1512         GSList *l;
1513
1514         /* Relative to the CFA */
1515         for (l = gcfg->stack_slots_from_cfa; l; l = l->next) {
1516                 guint data = GPOINTER_TO_UINT (l->data);
1517                 int cfa_slot = data >> 16;
1518                 GCSlotType type = data & 0xff;
1519                 int slot;
1520
1521                 /*
1522                  * Map the cfa relative slot to an fp relative slot.
1523                  * slot_addr == cfa - <cfa_slot>*4/8
1524                  * fp + cfa_offset == cfa
1525                  * -> slot_addr == fp + (cfa_offset - <cfa_slot>*4/8)
1526                  */
1527                 slot = (cfg->cfa_offset / SIZEOF_SLOT) - cfa_slot - (gcfg->min_offset / SIZEOF_SLOT);
1528
1529                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, type);
1530
1531                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1532                         int fp_offset = slot_to_fp_offset (cfg, slot);
1533                         if (type == SLOT_NOREF)
1534                                 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));
1535                 }
1536         }
1537
1538         /* Relative to the FP */
1539         for (l = gcfg->stack_slots_from_fp; l; l = l->next) {
1540                 gint data = GPOINTER_TO_INT (l->data);
1541                 int offset = data >> 16;
1542                 GCSlotType type = data & 0xff;
1543                 int slot;
1544
1545                 slot = fp_offset_to_slot (cfg, offset);
1546
1547                 set_slot_everywhere (gcfg, slot, type);
1548
1549                 /* Liveness for these slots is handled by process_spill_slots () */
1550
1551                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1552                         if (type == SLOT_REF)
1553                                 printf ("\tref slot at fp+0x%x (slot = %d)\n", offset, slot);
1554                         else if (type == SLOT_NOREF)
1555                                 printf ("\tnoref slot at 0x%x(fp) (slot = %d)\n", offset, slot);
1556                 }
1557         }
1558 }
1559
1560 static gsize*
1561 get_vtype_bitmap (MonoType *t, int *numbits)
1562 {
1563         MonoClass *klass = mono_class_from_mono_type (t);
1564
1565         if (klass->generic_container || mono_class_is_open_constructed_type (t)) {
1566                 /* FIXME: Generic sharing */
1567                 return NULL;
1568         } else {
1569                 mono_class_compute_gc_descriptor (klass);
1570
1571                 return mono_gc_get_bitmap_for_descr (klass->gc_descr, numbits);
1572         }
1573 }
1574
1575 static inline const char*
1576 get_offset_sign (int offset)
1577 {
1578         return offset < 0 ? "-" : "+";
1579 }
1580
1581 static inline int
1582 get_offset_val (int offset)
1583 {
1584         return offset < 0 ? (- offset) : offset;
1585 }
1586
1587 static void
1588 process_variables (MonoCompile *cfg)
1589 {
1590         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1591         MonoMethodSignature *sig = mono_method_signature (cfg->method);
1592         int i, locals_min_slot, locals_max_slot, cindex;
1593         MonoBasicBlock *bb;
1594         MonoInst *tmp;
1595         int *pc_offsets;
1596         int locals_min_offset = gcfg->locals_min_offset;
1597         int locals_max_offset = gcfg->locals_max_offset;
1598
1599         /* Slots for locals are NOREF by default */
1600         locals_min_slot = (locals_min_offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
1601         locals_max_slot = (locals_max_offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
1602         for (i = locals_min_slot; i < locals_max_slot; ++i) {
1603                 set_slot_everywhere (gcfg, i, SLOT_NOREF);
1604         }
1605
1606         /*
1607          * Compute the offset where variables are initialized in the first bblock, if any.
1608          */
1609         pc_offsets = g_new0 (int, cfg->next_vreg);
1610
1611         bb = cfg->bb_entry->next_bb;
1612         MONO_BB_FOR_EACH_INS (bb, tmp) {
1613                 if (tmp->opcode == OP_GC_LIVENESS_DEF) {
1614                         int vreg = tmp->inst_c1;
1615                         if (pc_offsets [vreg] == 0) {
1616                                 g_assert (tmp->backend.pc_offset > 0);
1617                                 pc_offsets [vreg] = tmp->backend.pc_offset;
1618                         }
1619                 }
1620         }
1621
1622         /*
1623          * Stack slots holding arguments are initialized in the prolog.
1624          * This means we can treat them alive for the whole method.
1625          */
1626         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++) {
1627                 MonoInst *ins = cfg->varinfo [i];
1628                 MonoType *t = ins->inst_vtype;
1629                 MonoMethodVar *vmv;
1630                 guint32 pos;
1631                 gboolean byref, is_this = FALSE;
1632                 gboolean is_arg = i < cfg->locals_start;
1633
1634                 if (ins == cfg->ret) {
1635                         if (!(ins->opcode == OP_REGOFFSET && MONO_TYPE_ISSTRUCT (t)))
1636                                 continue;
1637                 }
1638
1639                 vmv = MONO_VARINFO (cfg, i);
1640
1641                 /* For some reason, 'this' is byref */
1642                 if (sig->hasthis && ins == cfg->args [0] && !cfg->method->klass->valuetype) {
1643                         t = &cfg->method->klass->byval_arg;
1644                         is_this = TRUE;
1645                 }
1646
1647                 byref = t->byref;
1648
1649                 if (ins->opcode == OP_REGVAR) {
1650                         int hreg;
1651                         GCSlotType slot_type;
1652
1653                         t = mini_type_get_underlying_type (NULL, t);
1654
1655                         hreg = ins->dreg;
1656                         g_assert (hreg < MONO_MAX_IREGS);
1657
1658                         if (byref)
1659                                 slot_type = SLOT_PIN;
1660                         else
1661                                 slot_type = mini_type_is_reference (cfg, t) ? SLOT_REF : SLOT_NOREF;
1662
1663                         if (slot_type == SLOT_PIN) {
1664                                 /* These have no live interval, be conservative */
1665                                 set_reg_slot_everywhere (gcfg, hreg, slot_type);
1666                         } else {
1667                                 /*
1668                                  * Unlike variables allocated to the stack, we generate liveness info
1669                                  * for noref vars in registers in mono_spill_global_vars (), because
1670                                  * knowing that a register doesn't contain a ref allows us to mark its save
1671                                  * locations precisely.
1672                                  */
1673                                 for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1674                                         if (gcfg->callsites [cindex]->liveness [i / 8] & (1 << (i % 8)))
1675                                                 set_reg_slot (gcfg, hreg, cindex, slot_type);
1676                         }
1677
1678                         if (cfg->verbose_level > 1) {
1679                                 printf ("\t%s %sreg %s(R%d)\n", slot_type_to_string (slot_type), is_arg ? "arg " : "", mono_arch_regname (hreg), vmv->vreg);
1680                         }
1681
1682                         continue;
1683                 }
1684
1685                 if (ins->opcode != OP_REGOFFSET)
1686                         continue;
1687
1688                 if (ins->inst_offset % SIZEOF_SLOT != 0)
1689                         continue;
1690
1691                 pos = fp_offset_to_slot (cfg, ins->inst_offset);
1692
1693                 if (is_arg && ins->flags & MONO_INST_IS_DEAD) {
1694                         /* These do not get stored in the prolog */
1695                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_NOREF);
1696
1697                         if (cfg->verbose_level > 1) {
1698                                 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));
1699                         }
1700                         continue;
1701                 }
1702
1703                 if (MONO_TYPE_ISSTRUCT (t)) {
1704                         int numbits = 0, j;
1705                         gsize *bitmap = NULL;
1706                         gboolean pin = FALSE;
1707                         int size;
1708                         int size_in_slots;
1709
1710                         if (ins->backend.is_pinvoke)
1711                                 size = mono_class_native_size (ins->klass, NULL);
1712                         else
1713                                 size = mono_class_value_size (ins->klass, NULL);
1714                         size_in_slots = ALIGN_TO (size, SIZEOF_SLOT) / SIZEOF_SLOT;
1715
1716                         if (cfg->verbose_level > 1)
1717                                 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));
1718
1719                         if (!ins->klass->has_references) {
1720                                 if (is_arg) {
1721                                         for (j = 0; j < size_in_slots; ++j)
1722                                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos + j, SLOT_NOREF);
1723                                 }
1724                                 continue;
1725                         }
1726
1727                         bitmap = get_vtype_bitmap (t, &numbits);
1728                         if (!bitmap)
1729                                 pin = TRUE;
1730
1731                         /*
1732                          * Most vtypes are marked volatile because of the LDADDR instructions,
1733                          * and they have no liveness information since they are decomposed
1734                          * before the liveness pass. We emit OP_GC_LIVENESS_DEF instructions for
1735                          * them during VZERO decomposition.
1736                          */
1737                         if (!is_arg) {
1738                                 if (!pc_offsets [vmv->vreg])
1739                                         pin = TRUE;
1740
1741                                 if (ins->backend.is_pinvoke)
1742                                         pin = TRUE;
1743                         }
1744
1745                         if (bitmap) {
1746                                 for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1747                                         if (gcfg->callsites [cindex]->pc_offset > pc_offsets [vmv->vreg]) {
1748                                                 for (j = 0; j < numbits; ++j) {
1749                                                         if (bitmap [j / GC_BITS_PER_WORD] & ((gsize)1 << (j % GC_BITS_PER_WORD))) {
1750                                                                 /* The descriptor is for the boxed object */
1751                                                                 set_slot (gcfg, (pos + j - (sizeof (MonoObject) / SIZEOF_SLOT)), cindex, pin ? SLOT_PIN : SLOT_REF);
1752                                                         }
1753                                                 }
1754                                         }
1755                                 }
1756
1757                                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1758                                         for (j = 0; j < numbits; ++j) {
1759                                                 if (bitmap [j / GC_BITS_PER_WORD] & ((gsize)1 << (j % GC_BITS_PER_WORD)))
1760                                                         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)));
1761                                         }
1762                                 }
1763                         } else {
1764                                 if (cfg->verbose_level > 1)
1765                                         printf ("\t\tpinned\n");
1766                                 for (j = 0; j < size_in_slots; ++j) {
1767                                         set_slot_everywhere (gcfg, pos + j, SLOT_PIN);
1768                                 }
1769                         }
1770
1771                         g_free (bitmap);
1772
1773                         continue;
1774                 }
1775
1776                 if (!is_arg && (ins->inst_offset < gcfg->min_offset || ins->inst_offset >= gcfg->max_offset))
1777                         /* Vret addr etc. */
1778                         continue;
1779
1780                 if (t->byref) {
1781                         if (is_arg) {
1782                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_PIN);
1783                         } else {
1784                                 for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1785                                         if (gcfg->callsites [cindex]->liveness [i / 8] & (1 << (i % 8)))
1786                                                 set_slot (gcfg, pos, cindex, SLOT_PIN);
1787                         }
1788                         if (cfg->verbose_level > 1)
1789                                 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));
1790                         continue;
1791                 }
1792
1793                 /*
1794                  * This is currently disabled, but could be enabled to debug crashes.
1795                  */
1796 #if 0
1797                 if (t->type == MONO_TYPE_I) {
1798                         /*
1799                          * Variables created in mono_handle_global_vregs have type I, but they
1800                          * could hold GC refs since the vregs they were created from might not been
1801                          * marked as holding a GC ref. So be conservative.
1802                          */
1803                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_PIN);
1804                         continue;
1805                 }
1806 #endif
1807
1808                 t = mini_type_get_underlying_type (NULL, t);
1809
1810                 if (!mini_type_is_reference (cfg, t)) {
1811                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_NOREF);
1812                         if (cfg->verbose_level > 1)
1813                                 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));
1814                         if (!t->byref && sizeof (mgreg_t) == 4 && (t->type == MONO_TYPE_I8 || t->type == MONO_TYPE_U8 || t->type == MONO_TYPE_R8)) {
1815                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos + 1, SLOT_NOREF);
1816                                 if (cfg->verbose_level > 1)
1817                                         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));
1818                         }
1819                         continue;
1820                 }
1821
1822                 /* 'this' is marked INDIRECT for gshared methods */
1823                 if (ins->flags & (MONO_INST_VOLATILE | MONO_INST_INDIRECT) && !is_this) {
1824                         /*
1825                          * For volatile variables, treat them alive from the point they are
1826                          * initialized in the first bblock until the end of the method.
1827                          */
1828                         if (is_arg) {
1829                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_REF);
1830                         } else if (pc_offsets [vmv->vreg]) {
1831                                 set_slot_in_range (gcfg, pos, 0, pc_offsets [vmv->vreg], SLOT_PIN);
1832                                 set_slot_in_range (gcfg, pos, pc_offsets [vmv->vreg], cfg->code_size, SLOT_REF);
1833                         } else {
1834                                 set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_PIN);
1835                         }
1836                         if (cfg->verbose_level > 1)
1837                                 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));
1838                         continue;
1839                 }
1840
1841                 if (is_arg) {
1842                         /* Live for the whole method */
1843                         set_slot_everywhere (gcfg, pos, SLOT_REF);
1844                 } else {
1845                         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex)
1846                                 if (gcfg->callsites [cindex]->liveness [i / 8] & (1 << (i % 8)))
1847                                         set_slot (gcfg, pos, cindex, SLOT_REF);
1848                 }
1849
1850                 if (cfg->verbose_level > 1) {
1851                         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));
1852                 }
1853         }
1854
1855         g_free (pc_offsets);
1856 }
1857
1858 static int
1859 sp_offset_to_fp_offset (MonoCompile *cfg, int sp_offset)
1860 {
1861         /*
1862          * Convert a sp relative offset to a slot index. This is
1863          * platform specific.
1864          */
1865 #ifdef TARGET_AMD64
1866         /* fp = sp + offset */
1867         g_assert (cfg->frame_reg == AMD64_RBP);
1868         return (- cfg->arch.sp_fp_offset + sp_offset);
1869 #elif defined(TARGET_X86)
1870         /* The offset is computed from the sp at the start of the call sequence */
1871         g_assert (cfg->frame_reg == X86_EBP);
1872         return (- cfg->arch.sp_fp_offset - sp_offset);
1873 #else
1874         NOT_IMPLEMENTED;
1875         return -1;
1876 #endif
1877 }
1878
1879 static void
1880 process_param_area_slots (MonoCompile *cfg)
1881 {
1882         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1883         int cindex, i;
1884         gboolean *is_param;
1885
1886         /*
1887          * These slots are used for passing parameters during calls. They are sp relative, not
1888          * fp relative, so they are harder to handle.
1889          */
1890         if (cfg->flags & MONO_CFG_HAS_ALLOCA)
1891                 /* The distance between fp and sp is not constant */
1892                 return;
1893
1894         is_param = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->nslots * sizeof (gboolean));
1895
1896         for (cindex = 0; cindex < gcfg->ncallsites; ++cindex) {
1897                 GCCallSite *callsite = gcfg->callsites [cindex];
1898                 GSList *l;
1899
1900                 for (l = callsite->param_slots; l; l = l->next) {
1901                         MonoInst *def = l->data;
1902                         MonoType *t = def->inst_vtype;
1903                         int sp_offset = def->inst_offset;
1904                         int fp_offset = sp_offset_to_fp_offset (cfg, sp_offset);
1905                         int slot = fp_offset_to_slot (cfg, fp_offset);
1906                         guint32 align;
1907                         guint32 size;
1908
1909                         if (MONO_TYPE_ISSTRUCT (t)) {
1910                                 size = mini_type_stack_size_full (cfg->generic_sharing_context, t, &align, FALSE);
1911                         } else {
1912                                 size = sizeof (mgreg_t);
1913                         }
1914
1915                         for (i = 0; i < size / sizeof (mgreg_t); ++i) {
1916                                 g_assert (slot + i >= 0 && slot + i < gcfg->nslots);
1917                                 is_param [slot + i] = TRUE;
1918                         }
1919                 }
1920         }
1921
1922         /* All param area slots are noref by default */
1923         for (i = 0; i < gcfg->nslots; ++i) {
1924                 if (is_param [i])
1925                         set_slot_everywhere (gcfg, i, SLOT_NOREF);
1926         }
1927
1928         /*
1929          * We treat param area slots as being part of the callee's frame, to be able to handle tail calls which overwrite
1930          * the argument area of the caller.
1931          */
1932 }
1933
1934 static void
1935 process_finally_clauses (MonoCompile *cfg)
1936 {
1937         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1938         GCCallSite **callsites;
1939         int ncallsites;
1940         gboolean has_finally;
1941         int i, j, nslots, nregs;
1942
1943         ncallsites = gcfg->ncallsites;
1944         nslots = gcfg->nslots;
1945         nregs = gcfg->nregs;
1946         callsites = gcfg->callsites;
1947
1948         /*
1949          * The calls to the finally clauses don't show up in the cfg. See
1950          * test_0_liveness_8 ().
1951          * Variables accessed inside the finally clause are already marked VOLATILE by
1952          * mono_liveness_handle_exception_clauses (). Variables not accessed inside the finally clause have
1953          * correct liveness outside the finally clause. So mark them PIN inside the finally clauses.
1954          */
1955         has_finally = FALSE;
1956         for (i = 0; i < cfg->header->num_clauses; ++i) {
1957                 MonoExceptionClause *clause = &cfg->header->clauses [i];
1958
1959                 if (clause->flags == MONO_EXCEPTION_CLAUSE_FINALLY) {
1960                         has_finally = TRUE;
1961                 }
1962         }
1963         if (has_finally) {
1964                 if (cfg->verbose_level > 1)
1965                         printf ("\tMethod has finally clauses, pessimizing live ranges.\n");
1966                 for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
1967                         MonoBasicBlock *bb = callsites [j]->bb;
1968                         MonoExceptionClause *clause;
1969                         gboolean is_in_finally = FALSE;
1970
1971                         for (i = 0; i < cfg->header->num_clauses; ++i) {
1972                                 clause = &cfg->header->clauses [i];
1973
1974                                 if (MONO_OFFSET_IN_HANDLER (clause, bb->real_offset)) {
1975                                         if (clause->flags == MONO_EXCEPTION_CLAUSE_FINALLY) {
1976                                                 is_in_finally = TRUE;
1977                                                 break;
1978                                         }
1979                                 }
1980                         }
1981
1982                         if (is_in_finally) {
1983                                 for (i = 0; i < nslots; ++i)
1984                                         set_slot (gcfg, i, j, SLOT_PIN);
1985                                 for (i = 0; i < nregs; ++i)
1986                                         set_reg_slot (gcfg, i, j, SLOT_PIN);
1987                         }
1988                 }
1989         }
1990 }
1991
1992 static void
1993 compute_frame_size (MonoCompile *cfg)
1994 {
1995         int i, locals_min_offset, locals_max_offset, cfa_min_offset, cfa_max_offset;
1996         int min_offset, max_offset;
1997         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
1998         MonoMethodSignature *sig = mono_method_signature (cfg->method);
1999         GSList *l;
2000
2001         /* Compute min/max offsets from the fp */
2002
2003         /* Locals */
2004 #if defined(TARGET_AMD64) || defined(TARGET_X86) || defined(TARGET_ARM) || defined(TARGET_S390X)
2005         locals_min_offset = ALIGN_TO (cfg->locals_min_stack_offset, SIZEOF_SLOT);
2006         locals_max_offset = cfg->locals_max_stack_offset;
2007 #else
2008         /* min/max stack offset needs to be computed in mono_arch_allocate_vars () */
2009         NOT_IMPLEMENTED;
2010 #endif
2011
2012         locals_min_offset = ALIGN_TO (locals_min_offset, SIZEOF_SLOT);
2013         locals_max_offset = ALIGN_TO (locals_max_offset, SIZEOF_SLOT);
2014
2015         min_offset = locals_min_offset;
2016         max_offset = locals_max_offset;
2017
2018         /* Arguments */
2019         for (i = 0; i < sig->param_count + sig->hasthis; ++i) {
2020                 MonoInst *ins = cfg->args [i];
2021
2022                 if (ins->opcode == OP_REGOFFSET) {
2023                         int size, size_in_slots;
2024                         size = mini_type_stack_size_full (cfg->generic_sharing_context, ins->inst_vtype, NULL, ins->backend.is_pinvoke);
2025                         size_in_slots = ALIGN_TO (size, SIZEOF_SLOT) / SIZEOF_SLOT;
2026
2027                         min_offset = MIN (min_offset, ins->inst_offset);
2028                         max_offset = MAX ((int)max_offset, (int)(ins->inst_offset + (size_in_slots * SIZEOF_SLOT)));
2029                 }
2030         }
2031
2032         /* Cfa slots */
2033         g_assert (cfg->frame_reg == cfg->cfa_reg);
2034         g_assert (cfg->cfa_offset > 0);
2035         cfa_min_offset = 0;
2036         cfa_max_offset = cfg->cfa_offset;
2037
2038         min_offset = MIN (min_offset, cfa_min_offset);
2039         max_offset = MAX (max_offset, cfa_max_offset);
2040
2041         /* Fp relative slots */
2042         for (l = gcfg->stack_slots_from_fp; l; l = l->next) {
2043                 gint data = GPOINTER_TO_INT (l->data);
2044                 int offset = data >> 16;
2045
2046                 min_offset = MIN (min_offset, offset);
2047         }
2048
2049         /* Spill slots */
2050         if (!(cfg->flags & MONO_CFG_HAS_SPILLUP)) {
2051                 int stack_offset = ALIGN_TO (cfg->stack_offset, SIZEOF_SLOT);
2052                 min_offset = MIN (min_offset, (-stack_offset));
2053         }
2054
2055         /* Param area slots */
2056 #ifdef TARGET_AMD64
2057         min_offset = MIN (min_offset, -cfg->arch.sp_fp_offset);
2058 #elif defined(TARGET_X86)
2059         min_offset = MIN (min_offset, - (cfg->arch.sp_fp_offset + cfg->arch.param_area_size));
2060 #elif defined(TARGET_ARM)
2061         // FIXME:
2062 #elif defined(TARGET_s390X)
2063         // FIXME:
2064 #else
2065         NOT_IMPLEMENTED;
2066 #endif
2067
2068         gcfg->min_offset = min_offset;
2069         gcfg->max_offset = max_offset;
2070         gcfg->locals_min_offset = locals_min_offset;
2071         gcfg->locals_max_offset = locals_max_offset;
2072 }
2073
2074 static void
2075 init_gcfg (MonoCompile *cfg)
2076 {
2077         int i, nregs, nslots;
2078         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
2079         GCCallSite **callsites;
2080         int ncallsites;
2081         MonoBasicBlock *bb;
2082         GSList *l;
2083
2084         /*
2085          * Collect callsites
2086          */
2087         ncallsites = 0;
2088         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
2089                 ncallsites += g_slist_length (bb->gc_callsites);
2090         }
2091         callsites = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, ncallsites * sizeof (GCCallSite*));
2092         i = 0;
2093         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
2094                 for (l = bb->gc_callsites; l; l = l->next)
2095                         callsites [i++] = l->data;
2096         }
2097
2098         /* The callsites should already be ordered by pc offset */
2099         for (i = 1; i < ncallsites; ++i)
2100                 g_assert (callsites [i - 1]->pc_offset < callsites [i]->pc_offset);
2101
2102         /*
2103          * The stack frame looks like this:
2104          *
2105          * <fp + max_offset> == cfa ->  <end of previous frame>
2106          *                              <other stack slots>
2107          *                              <locals>
2108          *                              <other stack slots>
2109          * fp + min_offset          ->
2110          * ...
2111          * fp                       ->
2112          */
2113
2114         if (cfg->verbose_level > 1)
2115                 printf ("GC Map for %s: 0x%x-0x%x\n", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE), gcfg->min_offset, gcfg->max_offset);
2116
2117         nslots = (gcfg->max_offset - gcfg->min_offset) / SIZEOF_SLOT;
2118         nregs = NREGS;
2119
2120         gcfg->nslots = nslots;
2121         gcfg->nregs = nregs;
2122         gcfg->callsites = callsites;
2123         gcfg->ncallsites = ncallsites;
2124         gcfg->stack_bitmap_width = ALIGN_TO (ncallsites, 8) / 8;
2125         gcfg->reg_bitmap_width = ALIGN_TO (ncallsites, 8) / 8;
2126         gcfg->stack_ref_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->stack_bitmap_width * nslots);
2127         gcfg->stack_pin_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->stack_bitmap_width * nslots);
2128         gcfg->reg_ref_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->reg_bitmap_width * nregs);
2129         gcfg->reg_pin_bitmap = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, gcfg->reg_bitmap_width * nregs);
2130
2131         /* All slots start out as PIN */
2132         memset (gcfg->stack_pin_bitmap, 0xff, gcfg->stack_bitmap_width * nregs);
2133         for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2134                 /*
2135                  * By default, registers are NOREF.
2136                  * It is possible for a callee to save them before being defined in this method,
2137                  * but the saved value is dead too, so it doesn't need to be marked.
2138                  */
2139                 if ((cfg->used_int_regs & (1 << i)))
2140                         set_reg_slot_everywhere (gcfg, i, SLOT_NOREF);
2141         }
2142 }
2143
2144 static inline gboolean
2145 has_bit_set (guint8 *bitmap, int width, int slot)
2146 {
2147         int i;
2148         int pos = width * slot;
2149
2150         for (i = 0; i < width; ++i) {
2151                 if (bitmap [pos + i])
2152                         break;
2153         }
2154         return i < width;
2155 }
2156
2157 static void
2158 create_map (MonoCompile *cfg)
2159 {
2160         GCMap *map;
2161         int i, j, nregs, nslots, nref_regs, npin_regs, alloc_size, bitmaps_size, bitmaps_offset;
2162         int ntypes [16];
2163         int stack_bitmap_width, stack_bitmap_size, reg_ref_bitmap_width, reg_ref_bitmap_size;
2164         int reg_pin_bitmap_width, reg_pin_bitmap_size, bindex;
2165         int start, end;
2166         gboolean has_ref_slots, has_pin_slots, has_ref_regs, has_pin_regs;
2167         MonoCompileGC *gcfg = cfg->gc_info;
2168         GCCallSite **callsites;
2169         int ncallsites;
2170         guint8 *bitmap, *bitmaps;
2171         guint32 reg_ref_mask, reg_pin_mask;
2172
2173         ncallsites = gcfg->ncallsites;
2174         nslots = gcfg->nslots;
2175         nregs = gcfg->nregs;
2176         callsites = gcfg->callsites;
2177
2178         /*
2179          * Compute the real size of the bitmap i.e. ignore NOREF columns at the beginning and at
2180          * the end. Also, compute whenever the map needs ref/pin bitmaps, and collect stats.
2181          */
2182         has_ref_slots = FALSE;
2183         has_pin_slots = FALSE;
2184         start = -1;
2185         end = -1;
2186         memset (ntypes, 0, sizeof (ntypes));
2187         for (i = 0; i < nslots; ++i) {
2188                 gboolean has_ref = FALSE;
2189                 gboolean has_pin = FALSE;
2190
2191                 if (has_bit_set (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i))
2192                         has_pin = TRUE;
2193                 if (has_bit_set (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i))
2194                         has_ref = TRUE;
2195
2196                 if (has_ref)
2197                         has_ref_slots = TRUE;
2198                 if (has_pin)
2199                         has_pin_slots = TRUE;
2200
2201                 if (has_ref)
2202                         ntypes [SLOT_REF] ++;
2203                 else if (has_pin)
2204                         ntypes [SLOT_PIN] ++;
2205                 else
2206                         ntypes [SLOT_NOREF] ++;
2207
2208                 if (has_ref || has_pin) {
2209                         if (start == -1)
2210                                 start = i;
2211                         end = i + 1;
2212                 }
2213         }
2214         if (start == -1) {
2215                 start = end = nslots;
2216         } else {
2217                 g_assert (start != -1);
2218                 g_assert (start < end);
2219         }
2220
2221         has_ref_regs = FALSE;
2222         has_pin_regs = FALSE;
2223         reg_ref_mask = 0;
2224         reg_pin_mask = 0;
2225         nref_regs = 0;
2226         npin_regs = 0;
2227         for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2228                 gboolean has_ref = FALSE;
2229                 gboolean has_pin = FALSE;
2230
2231                 if (!(cfg->used_int_regs & (1 << i)))
2232                         continue;
2233
2234                 if (has_bit_set (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i))
2235                         has_pin = TRUE;
2236                 if (has_bit_set (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i))
2237                         has_ref = TRUE;
2238
2239                 if (has_ref) {
2240                         reg_ref_mask |= (1 << i);
2241                         has_ref_regs = TRUE;
2242                         nref_regs ++;
2243                 }
2244                 if (has_pin) {
2245                         reg_pin_mask |= (1 << i);
2246                         has_pin_regs = TRUE;
2247                         npin_regs ++;
2248                 }
2249         }
2250
2251         if (cfg->verbose_level > 1)
2252                 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);
2253
2254         /* Create the GC Map */
2255
2256         /* The work bitmaps have one row for each slot, since this is how we access them during construction */
2257         stack_bitmap_width = ALIGN_TO (end - start, 8) / 8;
2258         stack_bitmap_size = stack_bitmap_width * ncallsites;
2259         reg_ref_bitmap_width = ALIGN_TO (nref_regs, 8) / 8;
2260         reg_ref_bitmap_size = reg_ref_bitmap_width * ncallsites;
2261         reg_pin_bitmap_width = ALIGN_TO (npin_regs, 8) / 8;
2262         reg_pin_bitmap_size = reg_pin_bitmap_width * ncallsites;
2263         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);
2264
2265         map = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, sizeof (GCMap));
2266
2267         map->frame_reg = cfg->frame_reg;
2268         map->start_offset = gcfg->min_offset;
2269         map->end_offset = gcfg->min_offset + (nslots * SIZEOF_SLOT);
2270         map->map_offset = start * SIZEOF_SLOT;
2271         map->nslots = end - start;
2272         map->has_ref_slots = has_ref_slots;
2273         map->has_pin_slots = has_pin_slots;
2274         map->has_ref_regs = has_ref_regs;
2275         map->has_pin_regs = has_pin_regs;
2276         g_assert (nregs < 32);
2277         map->used_int_regs = cfg->used_int_regs;
2278         map->reg_ref_mask = reg_ref_mask;
2279         map->reg_pin_mask = reg_pin_mask;
2280         map->nref_regs = nref_regs;
2281         map->npin_regs = npin_regs;
2282
2283         bitmaps = mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, bitmaps_size);
2284
2285         bitmaps_offset = 0;
2286         if (has_ref_slots) {
2287                 map->stack_ref_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2288                 bitmaps_offset += stack_bitmap_size;
2289
2290                 bitmap = &bitmaps [map->stack_ref_bitmap_offset];
2291                 for (i = 0; i < nslots; ++i) {
2292                         for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2293                                 if (get_bit (gcfg->stack_ref_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i, j))
2294                                         set_bit (bitmap, stack_bitmap_width, j, i - start);
2295                         }
2296                 }
2297         }
2298         if (has_pin_slots) {
2299                 map->stack_pin_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2300                 bitmaps_offset += stack_bitmap_size;
2301
2302                 bitmap = &bitmaps [map->stack_pin_bitmap_offset];
2303                 for (i = 0; i < nslots; ++i) {
2304                         for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2305                                 if (get_bit (gcfg->stack_pin_bitmap, gcfg->stack_bitmap_width, i, j))
2306                                         set_bit (bitmap, stack_bitmap_width, j, i - start);
2307                         }
2308                 }
2309         }
2310         if (has_ref_regs) {
2311                 map->reg_ref_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2312                 bitmaps_offset += reg_ref_bitmap_size;
2313
2314                 bitmap = &bitmaps [map->reg_ref_bitmap_offset];
2315                 bindex = 0;
2316                 for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2317                         if (reg_ref_mask & (1 << i)) {
2318                                 for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2319                                         if (get_bit (gcfg->reg_ref_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i, j))
2320                                                 set_bit (bitmap, reg_ref_bitmap_width, j, bindex);
2321                                 }
2322                                 bindex ++;
2323                         }
2324                 }
2325         }
2326         if (has_pin_regs) {
2327                 map->reg_pin_bitmap_offset = bitmaps_offset;
2328                 bitmaps_offset += reg_pin_bitmap_size;
2329
2330                 bitmap = &bitmaps [map->reg_pin_bitmap_offset];
2331                 bindex = 0;
2332                 for (i = 0; i < nregs; ++i) {
2333                         if (reg_pin_mask & (1 << i)) {
2334                                 for (j = 0; j < ncallsites; ++j) {
2335                                         if (get_bit (gcfg->reg_pin_bitmap, gcfg->reg_bitmap_width, i, j))
2336                                                 set_bit (bitmap, reg_pin_bitmap_width, j, bindex);
2337                                 }
2338                                 bindex ++;
2339                         }
2340                 }
2341         }
2342
2343         /* Call sites */
2344         map->ncallsites = ncallsites;
2345         if (cfg->code_len < 256)
2346                 map->callsite_entry_size = 1;
2347         else if (cfg->code_len < 65536)
2348                 map->callsite_entry_size = 2;
2349         else
2350                 map->callsite_entry_size = 4;
2351
2352         /* Encode the GC Map */
2353         {
2354                 guint8 buf [256];
2355                 guint8 *endbuf;
2356                 GCEncodedMap *emap;
2357                 int encoded_size;
2358                 guint8 *p;
2359
2360                 encode_gc_map (map, buf, &endbuf);
2361                 g_assert (endbuf - buf < 256);
2362
2363                 encoded_size = endbuf - buf;
2364                 alloc_size = sizeof (GCEncodedMap) + ALIGN_TO (encoded_size, map->callsite_entry_size) + (map->callsite_entry_size * map->ncallsites) + bitmaps_size;
2365
2366                 emap = mono_domain_alloc0 (cfg->domain, alloc_size);
2367                 //emap->ref_slots = map->ref_slots;
2368
2369                 /* Encoded fixed fields */
2370                 p = &emap->encoded [0];
2371                 //emap->encoded_size = encoded_size;
2372                 memcpy (p, buf, encoded_size);
2373                 p += encoded_size;
2374
2375                 /* Callsite table */
2376                 p = (guint8*)ALIGN_TO ((mgreg_t)p, map->callsite_entry_size);
2377                 if (map->callsite_entry_size == 1) {
2378                         guint8 *offsets = p;
2379                         for (i = 0; i < ncallsites; ++i)
2380                                 offsets [i] = callsites [i]->pc_offset;
2381                         stats.gc_callsites8_size += ncallsites * sizeof (guint8);
2382                 } else if (map->callsite_entry_size == 2) {
2383                         guint16 *offsets = (guint16*)p;
2384                         for (i = 0; i < ncallsites; ++i)
2385                                 offsets [i] = callsites [i]->pc_offset;
2386                         stats.gc_callsites16_size += ncallsites * sizeof (guint16);
2387                 } else {
2388                         guint32 *offsets = (guint32*)p;
2389                         for (i = 0; i < ncallsites; ++i)
2390                                 offsets [i] = callsites [i]->pc_offset;
2391                         stats.gc_callsites32_size += ncallsites * sizeof (guint32);
2392                 }
2393                 p += ncallsites * map->callsite_entry_size;
2394
2395                 /* Bitmaps */
2396                 memcpy (p, bitmaps, bitmaps_size);
2397                 p += bitmaps_size;
2398
2399                 g_assert ((guint8*)p - (guint8*)emap <= alloc_size);
2400
2401                 stats.gc_maps_size += alloc_size;
2402                 stats.gc_callsites_size += ncallsites * map->callsite_entry_size;
2403                 stats.gc_bitmaps_size += bitmaps_size;
2404                 stats.gc_map_struct_size += sizeof (GCEncodedMap) + encoded_size;
2405
2406                 cfg->jit_info->gc_info = emap;
2407
2408                 cfg->gc_map = (guint8*)emap;
2409                 cfg->gc_map_size = alloc_size;
2410         }
2411
2412         stats.all_slots += nslots;
2413         stats.ref_slots += ntypes [SLOT_REF];
2414         stats.noref_slots += ntypes [SLOT_NOREF];
2415         stats.pin_slots += ntypes [SLOT_PIN];
2416 }
2417
2418 void
2419 mini_gc_create_gc_map (MonoCompile *cfg)
2420 {
2421         if (!cfg->compute_gc_maps)
2422                 return;
2423
2424         /*
2425          * During marking, all frames except the top frame are at a call site, and we mark the
2426          * top frame conservatively. This means that we only need to compute and record
2427          * GC maps for call sites.
2428          */
2429
2430         if (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_LIVENESS))
2431                 /* Without liveness info, the live ranges are not precise enough */
2432                 return;
2433
2434         mono_analyze_liveness_gc (cfg);
2435
2436         compute_frame_size (cfg);
2437
2438         init_gcfg (cfg);
2439
2440         process_spill_slots (cfg);
2441         process_other_slots (cfg);
2442         process_param_area_slots (cfg);
2443         process_variables (cfg);
2444         process_finally_clauses (cfg);
2445
2446         create_map (cfg);
2447 }
2448
2449 #endif /* DISABLE_JIT */
2450
2451 static void
2452 parse_debug_options (void)
2453 {
2454         char **opts, **ptr;
2455         const char *env;
2456
2457         env = g_getenv ("MONO_GCMAP_DEBUG");
2458         if (!env)
2459                 return;
2460
2461         opts = g_strsplit (env, ",", -1);
2462         for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
2463                 /* No options yet */
2464                 fprintf (stderr, "Invalid format for the MONO_GCMAP_DEBUG env variable: '%s'\n", env);
2465                 exit (1);
2466         }
2467         g_strfreev (opts);
2468 }
2469
2470 void
2471 mini_gc_init (void)
2472 {
2473         MonoGCCallbacks cb;
2474
2475         memset (&cb, 0, sizeof (cb));
2476         cb.thread_attach_func = thread_attach_func;
2477         cb.thread_detach_func = thread_detach_func;
2478         cb.thread_suspend_func = thread_suspend_func;
2479         /* Comment this out to disable precise stack marking */
2480         cb.thread_mark_func = thread_mark_func;
2481         mono_gc_set_gc_callbacks (&cb);
2482
2483         logfile = mono_gc_get_logfile ();
2484
2485         parse_debug_options ();
2486
2487         mono_counters_register ("GC Maps size",
2488                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_maps_size);
2489         mono_counters_register ("GC Call Sites size",
2490                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites_size);
2491         mono_counters_register ("GC Bitmaps size",
2492                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_bitmaps_size);
2493         mono_counters_register ("GC Map struct size",
2494                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_map_struct_size);
2495         mono_counters_register ("GC Call Sites encoded using 8 bits",
2496                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites8_size);
2497         mono_counters_register ("GC Call Sites encoded using 16 bits",
2498                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites16_size);
2499         mono_counters_register ("GC Call Sites encoded using 32 bits",
2500                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.gc_callsites32_size);
2501
2502         mono_counters_register ("GC Map slots (all)",
2503                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.all_slots);
2504         mono_counters_register ("GC Map slots (ref)",
2505                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.ref_slots);
2506         mono_counters_register ("GC Map slots (noref)",
2507                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.noref_slots);
2508         mono_counters_register ("GC Map slots (pin)",
2509                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.pin_slots);
2510
2511         mono_counters_register ("GC TLS Data size",
2512                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.tlsdata_size);
2513
2514         mono_counters_register ("Stack space scanned (all)",
2515                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_stacks);
2516         mono_counters_register ("Stack space scanned (native)",
2517                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_native);
2518         mono_counters_register ("Stack space scanned (other)",
2519                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_other);
2520         mono_counters_register ("Stack space scanned (using GC Maps)",
2521                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned);
2522         mono_counters_register ("Stack space scanned (precise)",
2523                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_precisely);
2524         mono_counters_register ("Stack space scanned (pin)",
2525                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_conservatively);
2526         mono_counters_register ("Stack space scanned (pin registers)",
2527                                                         MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stats.scanned_registers);
2528 }
2529
2530 #else
2531
2532 void
2533 mini_gc_enable_gc_maps_for_aot (void)
2534 {
2535 }
2536
2537 void
2538 mini_gc_init (void)
2539 {
2540 }
2541
2542 #ifndef DISABLE_JIT
2543
2544 static void
2545 mini_gc_init_gc_map (MonoCompile *cfg)
2546 {
2547 }
2548
2549 void
2550 mini_gc_create_gc_map (MonoCompile *cfg)
2551 {
2552 }
2553
2554 void
2555 mini_gc_set_slot_type_from_fp (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
2556 {
2557 }
2558
2559 void
2560 mini_gc_set_slot_type_from_cfa (MonoCompile *cfg, int slot_offset, GCSlotType type)
2561 {
2562 }
2563
2564 #endif /* DISABLE_JIT */
2565
2566 #endif
2567
2568 #ifndef DISABLE_JIT
2569
2570 /*
2571  * mini_gc_init_cfg:
2572  *
2573  *   Set GC specific options in CFG.
2574  */
2575 void
2576 mini_gc_init_cfg (MonoCompile *cfg)
2577 {
2578         if (mono_gc_is_moving ()) {
2579                 cfg->disable_ref_noref_stack_slot_share = TRUE;
2580                 cfg->gen_write_barriers = TRUE;
2581         }
2582
2583         mini_gc_init_gc_map (cfg);
2584 }
2585
2586 #endif /* DISABLE_JIT */
2587
2588 /*
2589  * Problems with the current code:
2590  * - the stack walk is slow
2591  * - vtypes/refs used in EH regions are treated conservatively
2592  * - if the code is finished, less pinning will be done, causing problems because
2593  *   we promote all surviving objects to old-gen.
2594  * - the unwind code can't handle a method stopped inside a finally region, it thinks the caller is
2595  *   another method, but in reality it is either the exception handling code or the CALL_HANDLER opcode.
2596  *   This manifests in "Unable to find ip offset x in callsite list" assertions.
2597  * - the unwind code also can't handle frames which are in the epilog, since the unwind info is not
2598  *   precise there.
2599  */
2600
2601 /*
2602  * Ideas for creating smaller GC maps:
2603  * - remove empty columns from the bitmaps. This requires adding a mask bit array for
2604  *   each bitmap.
2605  * - merge reg and stack slot bitmaps, so the unused bits at the end of the reg bitmap are
2606  *   not wasted.
2607  * - if the bitmap width is not a multiple of 8, the remaining bits are wasted.
2608  * - group ref and non-ref stack slots together in mono_allocate_stack_slots ().
2609  * - add an index for the callsite table so that each entry can be encoded as a 1 byte difference
2610  *   from an index entry.
2611  */