<html>
  <head>
    <meta content="text/html; charset=windows-1252"
      http-equiv="Content-Type">
  </head>
  <body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000">
    Fixed.  Other comments welcome.<br>
    <br>
    <div class="moz-cite-prefix">On 02/24/2015 02:44 PM, Philip Reames
      wrote:<br>
    </div>
    <blockquote cite="mid:54ECFECE.1070803@philipreames.com" type="cite">
      <meta content="text/html; charset=windows-1252"
        http-equiv="Content-Type">
      Your timing is good.  I'm working on docs today and should get to
      this by end of day.  :)<br>
      <br>
      Philip<br>
      <br>
      <div class="moz-cite-prefix">On 02/24/2015 02:37 PM, Sean Silva
        wrote:<br>
      </div>
      <blockquote
cite="mid:CAHnXoanO6ad2SPvrCGaErDsrY3gK2yo25=TfDMeqoPNOGeQqTQ@mail.gmail.com"
        type="cite">
        <div dir="ltr">Necro-nit (wasn't sure where to post this
          feedback; I realize that this has been slightly updated in
          ToT): please update the prototypes here to match their current
          definitions (e.g. `llvm.experimental.` prefix).
          <div><br>
          </div>
          <div>(sorry for the delay in getting to this)</div>
          <div><br>
          </div>
          <div>-- Sean Silva</div>
        </div>
        <div class="gmail_extra"><br>
          <div class="gmail_quote">On Tue, Dec 2, 2014 at 11:37 AM,
            Philip Reames <span dir="ltr"><<a moz-do-not-send="true"
                href="mailto:listmail@philipreames.com" target="_blank">listmail@philipreames.com</a>></span>
            wrote:<br>
            <blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0
              .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">Author:
              reames<br>
              Date: Tue Dec  2 13:37:00 2014<br>
              New Revision: 223143<br>
              <br>
              URL: <a moz-do-not-send="true"
                href="http://llvm.org/viewvc/llvm-project?rev=223143&view=rev"
                target="_blank">http://llvm.org/viewvc/llvm-project?rev=223143&view=rev</a><br>
              Log:<br>
              [Statepoints 4/4] Statepoint infrastructure for garbage
              collection: Documentation<br>
              <br>
              This is the fourth and final patch in the statepoint
              series.  It contains the documentation for the statepoint
              intrinsics and their usage.<br>
              <br>
              There's definitely still room to improve the documentation
              here, but I wanted to get this landed so it was available
              for others.  There will likely be a series of small
              cleanup changes over the next few weeks as we work to
              clarify and revise the documentation.  If you have
              comments or questions, please feel free to discuss them
              either in this commit thread, the original review thread,
              or on llvmdev.  Comments are more than welcome.<br>
              <br>
              Reviewed by: atrick, ributzka<br>
              Differential Revision: <a moz-do-not-send="true"
                href="http://reviews.llvm.org/D5683" target="_blank">http://reviews.llvm.org/D5683</a><br>
              <br>
              <br>
              <br>
              Added:<br>
                  llvm/trunk/docs/Statepoints.rst<br>
              <br>
              Added: llvm/trunk/docs/Statepoints.rst<br>
              URL: <a moz-do-not-send="true"
href="http://llvm.org/viewvc/llvm-project/llvm/trunk/docs/Statepoints.rst?rev=223143&view=auto"
                target="_blank">http://llvm.org/viewvc/llvm-project/llvm/trunk/docs/Statepoints.rst?rev=223143&view=auto</a><br>
==============================================================================<br>
              --- llvm/trunk/docs/Statepoints.rst (added)<br>
              +++ llvm/trunk/docs/Statepoints.rst Tue Dec  2 13:37:00
              2014<br>
              @@ -0,0 +1,209 @@<br>
              +=====================================<br>
              +Garbage Collection Safepoints in LLVM<br>
              +=====================================<br>
              +<br>
              +.. contents::<br>
              +   :local:<br>
              +   :depth: 2<br>
              +<br>
              +Status<br>
              +=======<br>
              +<br>
              +This document describes a set of experimental extensions
              to LLVM. Use with caution.  Because the intrinsics have
              experimental status, compatibility across LLVM releases is
              not guaranteed.<br>
              +<br>
              +LLVM currently supports an alternate mechanism for
              conservative garbage collection support using the gc_root
              intrinsic.  The mechanism described here shares little in
              common with the alternate implementation and it is hoped
              that this mechanism will eventually replace the gc_root
              mechanism.<br>
              +<br>
              +Overview<br>
              +========<br>
              +<br>
              +To collect dead objects, garbage collectors must be able
              to identify any references to objects contained within
              executing code, and, depending on the collector,
              potentially update them.  The collector does not need this
              information at all points in code - that would make the
              problem much harder - but only at well defined points in
              the execution known as 'safepoints'  For a most
              collectors, it is sufficient to track at least one copy of
              each unique pointer value.  However, for a collector which
              wishes to relocate objects directly reachable from running
              code, a higher standard is required.<br>
              +<br>
              +One additional challenge is that the compiler may compute
              intermediate results ("derived pointers") which point
              outside of the allocation or even into the middle of
              another allocation.  The eventual use of this intermediate
              value must yield an address within the bounds of the
              allocation, but such "exterior derived pointers" may be
              visible to the collector.  Given this, a garbage collector
              can not safely rely on the runtime value of an address to
              indicate the object it is associated with.  If the garbage
              collector wishes to move any object, the compiler must
              provide a mapping for each pointer to an indication of its
              allocation.<br>
              +<br>
              +To simplify the interaction between a collector and the
              compiled code, most garbage collectors are organized in
              terms of two three abstractions: load barriers, store
              barriers, and safepoints.<br>
              +<br>
              +#. A load barrier is a bit of code executed immediately
              after the machine load instruction, but before any use of
              the value loaded.  Depending on the collector, such a
              barrier may be needed for all loads, merely loads of a
              particular type (in the original source language), or none
              at all.<br>
              +#. Analogously, a store barrier is a code fragement that
              runs immediately before the machine store instruction, but
              after the computation of the value stored.  The most
              common use of a store barrier is to update a 'card table'
              in a generational garbage collector.<br>
              +<br>
              +#. A safepoint is a location at which pointers visible to
              the compiled code (i.e. currently in registers or on the
              stack) are allowed to change.  After the safepoint
              completes, the actual pointer value may differ, but the
              'object' (as seen by the source language) pointed to will
              not.<br>
              +<br>
              +  Note that the term 'safepoint' is somewhat overloaded. 
              It refers to both the location at which the machine state
              is parsable and the coordination protocol involved in
              bring application threads to a point at which the
              collector can safely use that information.  The term
              "statepoint" as used in this document refers exclusively
              to the former.<br>
              +<br>
              +This document focuses on the last item - compiler support
              for safepoints in generated code.  We will assume that an
              outside mechanism has decided where to place safepoints. 
              From our perspective, all safepoints will be function
              calls.  To support relocation of objects directly
              reachable from values in compiled code, the collector must
              be able to:<br>
              +<br>
              +#. identify every copy of a pointer (including copies
              introduced by the compiler itself) at the safepoint,<br>
              +#. identify which object each pointer relates to, and<br>
              +#. potentially update each of those copies.<br>
              +<br>
              +This document describes the mechanism by which an LLVM
              based compiler can provide this information to a language
              runtime/collector and ensure that all pointers can be read
              and updated if desired.  The heart of the approach is to
              construct (or rewrite) the IR in a manner where the
              possible updates performed by the garbage collector are
              explicitly visible in the IR.  Doing so requires that we:<br>
              +<br>
              +#. create a new SSA value for each potentially relocated
              pointer, and ensure that no uses of the original (non
              relocated) value is reachable after the safepoint,<br>
              +#. specify the relocation in a way which is opaque to the
              compiler to ensure that the optimizer can not introduce
              new uses of an unrelocated value after a statepoint. This
              prevents the optimizer from performing unsound
              optimizations.<br>
              +#. recording a mapping of live pointers (and the
              allocation they're associated with) for each statepoint.<br>
              +<br>
              +At the most abstract level, inserting a safepoint can be
              thought of as replacing a call instruction with a call to
              a multiple return value function which both calls the
              original target of the call, returns it's result, and
              returns updated values for any live pointers to garbage
              collected objects.<br>
              +<br>
              +  Note that the task of identifying all live pointers to
              garbage collected values, transforming the IR to expose a
              pointer giving the base object for every such live
              pointer, and inserting all the intrinsics correctly is
              explicitly out of scope for this document.  The
              recommended approach is described in the section of Late
              Safepoint Placement below.<br>
              +<br>
              +This abstract function call is concretely represented by
              a sequence of intrinsic calls known as a 'statepoint
              sequence'.<br>
              +<br>
              +<br>
              +Let's consider a simple call in LLVM IR:<br>
              +  todo<br>
              +<br>
              +Depending on our language we may need to allow a
              safepoint during the execution of the function called from
              this site.  If so, we need to let the collector update
              local values in the current frame.<br>
              +<br>
              +Let's say we need to relocate SSA values 'a', 'b', and
              'c' at this safepoint.  To represent this, we would
              generate the statepoint sequence::<br>
              +  put an example sequence here<br>
              +<br>
              +Ideally, this sequence would have been represented as a M
              argument, N return value function (where M is the number
              of values being relocated + the original call arguments
              and N is the original return value + each relocated
              value), but LLVM does not easily support such a
              representation.<br>
              +<br>
              +Instead, the statepoint intrinsic marks the actual site
              of the safepoint or statepoint.  The statepoint returns a
              token value (which exists only at compile time).  To get
              back the original return value of the call, we use the
              'gc_result' intrinsic.  To get the relocation of each
              pointer in turn, we use the 'gc_relocate' intrinsic with
              the appropriate index.  Note that both the gc_relocate and
              gc_result are tied to the statepoint.  The combination
              forms a "statepoint sequence" and represents the entitety
              of a parseable call or 'statepoint'.<br>
              +<br>
              +When lowered, this example would generate the following
              x86 assembly::<br>
              +  put assembly here<br>
              +<br>
              +Each of the potentially relocated values has been spilled
              to the stack, and a record of that location has been
              recorded to the StackMap section.  If the garbage
              collector needs to update any of these pointers during the
              call, it knows exactly what to change.<br>
              +<br>
              +Intrinsics<br>
              +===========<br>
              +<br>
              +'''gc_statepoint''' Intrinsic<br>
              +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^<br>
              +<br>
              +Syntax:<br>
              +"""""""<br>
              +<br>
              +::<br>
              +<br>
              +      declare i32<br>
              +        @gc_statepoint(func_type <target>, i64
              <#call args>.<br>
              +                       i64 <unused>, ... (call
              parameters),<br>
              +                       i64 <# deopt args>, ...
              (deopt parameters),<br>
              +                       ... (gc parameters))<br>
              +<br>
              +Overview:<br>
              +"""""""""<br>
              +<br>
              +The statepoint intrinsic represents a call which is
              parse-able by the runtime.<br>
              +<br>
              +Operands:<br>
              +"""""""""<br>
              +<br>
              +The 'target' operand is the function actually being
              called.  The target can be specified as either a symbolic
              LLVM funciton, or as an arbitrary Value of appropriate
              function type.  Note that the function type must match the
              signature of the callee and the types of the 'call
              parameters' arguments.<br>
              +<br>
              +The '#call args' operand is the number of arguments to
              the actual call.  It must exactly match the number of
              arguments passed in the 'call parameters' variable length
              section.<br>
              +<br>
              +The 'unused' operand is unused and likely to be removed. 
              Please do not use.<br>
              +<br>
              +The 'call parameters' arguments are simply the arguments
              which need to be passed to the call target.  They will be
              lowered according to the specified calling convention and
              otherwise handled like a normal call instruction.  The
              number of arguments must exactly match what is specified
              in '# call args'.  The types must match the signature of
              'target'.<br>
              +<br>
              +The 'deopt parameters' arguments contain an arbitrary
              list of Values which is meaningful to the runtime.  The
              runtime may read any of these values, but is assumed not
              to modify them.  If the garbage collector might need to
              modify one of these values, it must also be listed in the
              'gc pointer' argument list.  The '# deopt args' field
              indicates how many operands are to be interpreted as
              'deopt parameters'.<br>
              +<br>
              +The 'gc parameters' arguments contain every pointer to a
              garbage collector object which potentially needs to be
              updated by the garbage collector.  Note that the argument
              list must explicitly contain a base pointer for every
              derived pointer listed.  The order of arguments is
              unimportant.  Unlike the other variable length parameter
              sets, this list is not length prefixed.<br>
              +<br>
              +Semantics:<br>
              +""""""""""<br>
              +<br>
              +A statepoint is assumed to read and write all memory.  As
              a result, memory operations can not be reordered past a
              statepoint.  It is illegal to mark a statepoint as being
              either 'readonly' or 'readnone'.<br>
              +<br>
              +Note that legal IR can not perform any memory operation
              on a 'gc pointer' argument of the statepoint in a location
              statically reachable from the statepoint.  Instead, the
              explicitly relocated value (from a ''gc_relocate'') must
              be used.<br>
              +<br>
              +'''gc_result''' Intrinsic<br>
              +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^<br>
              +<br>
              +Syntax:<br>
              +"""""""<br>
              +<br>
              +::<br>
              +<br>
              +      declare type*<br>
              +        @gc_result_ptr(i32 %statepoint_token)<br>
              +<br>
              +      declare fX<br>
              +        @gc_result_float(i32 %statepoint_token)<br>
              +<br>
              +      declare iX<br>
              +        @gc_result_int(i32 %statepoint_token)<br>
              +<br>
              +Overview:<br>
              +"""""""""<br>
              +<br>
              +'''gc_result''' extracts the result of the original call
              instruction which was replaced by the
              '''gc_statepoint'''.  The '''gc_result''' intrinsic is
              actually a family of three intrinsics due to an
              implementation limitation.  Other than the type of the
              return value, the semantics are the same.<br>
              +<br>
              +Operands:<br>
              +"""""""""<br>
              +<br>
              +The first and only argument is the '''gc.statepoint'''
              which starts the safepoint sequence of which this
              '''gc_result'' is a part.  Despite the typing of this as a
              generic i32, *only* the value defined by a
              '''gc.statepoint''' is legal here.<br>
              +<br>
              +Semantics:<br>
              +""""""""""<br>
              +<br>
              +The ''gc_result'' represents the return value of the call
              target of the ''statepoint''.  The type of the
              ''gc_result'' must exactly match the type of the target. 
              If the call target returns void, there will be no
              ''gc_result''.<br>
              +<br>
              +A ''gc_result'' is modeled as a 'readnone' pure
              function.  It has no side effects since it is just a
              projection of the return value of the previous call
              represented by the ''gc_statepoint''.<br>
              +<br>
              +'''gc_relocate''' Intrinsic<br>
              +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^<br>
              +<br>
              +Syntax:<br>
              +"""""""<br>
              +<br>
              +::<br>
              +<br>
              +      declare <type> addrspace(1)*<br>
              +        @gc_relocate(i32 %token, i32 %base_offset, i32
              %pointer_offset)<br>
              +<br>
              +Overview:<br>
              +"""""""""<br>
              +<br>
              +A ''gc_relocate'' returns the potentially relocated value
              of a pointer at the safepoint.<br>
              +<br>
              +Operands:<br>
              +"""""""""<br>
              +<br>
              +The first argument is the '''gc.statepoint''' which
              starts the safepoint sequence of which this
              '''gc_relocation'' is a part.  Despite the typing of this
              as a generic i32, *only* the value defined by a
              '''gc.statepoint''' is legal here.<br>
              +<br>
              +The second argument is an index into the statepoints list
              of arguments which specifies the base pointer for the
              pointer being relocated.  This index must land within the
              'gc parameter' section of the statepoint's argument list.<br>
              +<br>
              +The third argument is an index into the statepoint's list
              of arguments which specify the (potentially) derived
              pointer being relocated.  It is legal for this index to be
              the same as the second argument if-and-only-if a base
              pointer is being relocated. This index must land within
              the 'gc parameter' section of the statepoint's argument
              list.<br>
              +<br>
              +Semantics:<br>
              +""""""""""<br>
              +The return value of ''gc_relocate'' is the potentially
              relocated value of the pointer specified by it's
              arguments.  It is unspecified how the value of the
              returned pointer relates to the argument to the
              ''gc_statepoint'' other than that a) it points to the same
              source language object with the same offset, and b) the
              'based-on' relationship of the newly relocated pointers is
              a projection of the unrelocated pointers.  In particular,
              the integer value of the pointer returned is unspecified.<br>
              +<br>
              +A ''gc_relocate'' is modeled as a 'readnone' pure
              function.  It has no side effects since it is just a way
              to extract information about work done during the actual
              call modeled by the ''gc_statepoint''.<br>
              +<br>
              +<br>
              +StackMap Format<br>
              +================<br>
              +<br>
              +Locations for each pointer value which may need read
              and/or updated by the runtime or collector are provided
              via the StackMap format specified in the PatchPoint
              documentation.<br>
              +<br>
              +.. TODO: link<br>
              +<br>
              +Each statepoint generates the following Locations:<br>
              +<br>
              +* Constant which describes number of following deopt
              *Locations* (not operands)<br>
              +* Variable number of Locations, one for each deopt
              parameter listed in the IR statepoint (same number as
              described by previous Constant)<br>
              +* Variable number of Locations pairs, one pair for each
              unique pointer which needs relocated.  The first Location
              in each pair describes the base pointer for the object. 
              The second is the derived pointer actually being
              relocated.  It is guaranteed that the base pointer must
              also appear explicitly as a relocation pair if used after
              the statepoint. There may be fewer pairs then gc
              parameters in the IR statepoint. Each *unique* pair will
              occur at least once; duplicates are possible.<br>
              +<br>
              +Note that the Locations used in each section may describe
              the same physical location.  e.g. A stack slot may appear
              as a deopt location, a gc base pointer, and a gc derived
              pointer.<br>
              +<br>
              +The ID field of the 'StkMapRecord' for a statepoint is
              meaningless and it's value is explicitly unspecified.<br>
              +<br>
              +The LiveOut section of the StkMapRecord will be empty for
              a statepoint record.<br>
              +<br>
              +Safepoint Semantics & Verification<br>
              +==================================<br>
              +<br>
              +The fundamental correctness property for the compiled
              code's correctness w.r.t. the garbage collector is a
              dynamic one.  It must be the case that there is no dynamic
              trace such that a operation involving a potentially
              relocated pointer is observably-after a safepoint which
              could relocate it.  'observably-after' is this usage means
              that an outside observer could observe this sequence of
              events in a way which precludes the operation being
              performed before the safepoint.<br>
              +<br>
              +To understand why this 'observable-after' property is
              required, consider a null comparison performed on the
              original copy of a relocated pointer.  Assuming that
              control flow follows the safepoint, there is no way to
              observe externally whether the null comparison is
              performed before or after the safepoint.  (Remember, the
              original Value is unmodified by the safepoint.)  The
              compiler is free to make either scheduling choice.<br>
              +<br>
              +The actual correctness property implemented is slightly
              stronger than this.  We require that there be no *static
              path* on which a potentially relocated pointer is
              'observably-after' it may have been relocated.  This is
              slightly stronger than is strictly necessary (and thus may
              disallow some otherwise valid programs), but greatly
              simplifies reasoning about correctness of the compiled
              code.<br>
              +<br>
              +By construction, this property will be upheld by the
              optimizer if correctly established in the source IR.  This
              is a key invariant of the design.<br>
              +<br>
              +The existing IR Verifier pass has been extended to check
              most of the local restrictions on the intrinsics mentioned
              in their respective documentation.  The current
              implementation in LLVM does not check the key relocation
              invariant, but this is ongoing work on developing such a
              verifier.  Please ask on llvmdev if you're interested in
              experimenting with the current version.<br>
              +<br>
              <br>
              <br>
              _______________________________________________<br>
              llvm-commits mailing list<br>
              <a moz-do-not-send="true"
                href="mailto:llvm-commits@cs.uiuc.edu">llvm-commits@cs.uiuc.edu</a><br>
              <a moz-do-not-send="true"
                href="http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvm-commits"
                target="_blank">http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvm-commits</a><br>
            </blockquote>
          </div>
          <br>
        </div>
      </blockquote>
      <br>
      <br>
      <fieldset class="mimeAttachmentHeader"></fieldset>
      <br>
      <pre wrap="">_______________________________________________
llvm-commits mailing list
<a class="moz-txt-link-abbreviated" href="mailto:llvm-commits@cs.uiuc.edu">llvm-commits@cs.uiuc.edu</a>
<a class="moz-txt-link-freetext" href="http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvm-commits">http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvm-commits</a>
</pre>
    </blockquote>
    <br>
  </body>
</html>