ARM: Fix morphing of struct passed on stack
authorCarol Eidt <carol.eidt@microsoft.com>
Wed, 17 Jan 2018 19:54:52 +0000 (11:54 -0800)
committerCarol Eidt <carol.eidt@microsoft.com>
Thu, 18 Jan 2018 19:26:22 +0000 (11:26 -0800)
If a struct is passed on the stack, it must live on the stack, unless/until we support `GT_FIELD_LIST` for these args. This is unlikely to represent a significant code quality issue, since ARM supports many register args, and this has gone undetected thus far.
This was exposed by tailcall stress on desktop.
I've added a test that exposes the issue without tailcall stress (though it gets a different assert than the desktop failure).

It seemed that `fgMorphMultiregStructArg()` was the best place to fix this - and I noted that this is called for any struct that is larger than a single register. So I updated the comments to reflect that.

I thought about putting the test in the JIT\Regressions test directory, but I consider that it is addressing basic missing test coverage, so I added it to JIT\Methodical\structs.

src/jit/morph.cpp
tests/src/JIT/Methodical/structs/StructStackParams.cs [new file with mode: 0644]
tests/src/JIT/Methodical/structs/StructStackParams.csproj [new file with mode: 0644]

index afdc7dc60fc184b6654195616abff1a4fc5a9439..17e4b2b89d014d1cf95d905a4469070a2ef73e9b 100644 (file)
@@ -3297,7 +3297,10 @@ GenTreeCall* Compiler::fgMorphArgs(GenTreeCall* call)
     SYSTEMV_AMD64_CORINFO_STRUCT_REG_PASSING_DESCRIPTOR structDesc;
 #endif // FEATURE_UNIX_AMD64_STRUCT_PASSING
 
-    bool hasStructArgument     = false; // @TODO-ARM64-UNIX: Remove this bool during a future refactoring
+    bool hasStructArgument = false; // @TODO-ARM64-UNIX: Remove this bool during a future refactoring
+    // hasMultiregStructArgs is true if there are any structs that are eligible for passing
+    // in registers; this is true even if it is not actually passed in registers (i.e. because
+    // previous arguments have used up available argument registers).
     bool hasMultiregStructArgs = false;
     for (args = call->gtCallArgs; args; args = args->gtOp.gtOp2, argIndex++)
     {
@@ -3557,7 +3560,8 @@ GenTreeCall* Compiler::fgMorphArgs(GenTreeCall* call)
 
                         if (size == 2)
                         {
-                            // Structs that are the size of 2 pointers are passed by value in multiple registers
+                            // Structs that are the size of 2 pointers are passed by value in multiple registers,
+                            // if sufficient registers are available.
                             hasMultiregStructArgs = true;
                         }
                         else if (size > 2)
@@ -4594,7 +4598,8 @@ GenTreeCall* Compiler::fgMorphArgs(GenTreeCall* call)
     // In the future we can migrate UNIX_AMD64 to use this
     // method instead of fgMorphSystemVStructArgs
 
-    // We only build GT_FIELD_LISTs for MultiReg structs for the RyuJIT backend
+    // We only require morphing of structs that may be passed in multiple registers
+    // for the RyuJIT backend.
     if (hasMultiregStructArgs)
     {
         fgMorphMultiregStructArgs(call);
@@ -4808,9 +4813,8 @@ void Compiler::fgMorphSystemVStructArgs(GenTreeCall* call, bool hasStructArgumen
 //    call:    a GenTreeCall node that has one or more TYP_STRUCT arguments
 //
 // Notes:
-//    We only call fgMorphMultiregStructArg for the register passed TYP_STRUCT arguments.
-//    The call to fgMorphMultiregStructArg will mutate the argument into the GT_FIELD_LIST form
-//    which is only used for struct arguments.
+//    We only call fgMorphMultiregStructArg for struct arguments that are not passed as simple types.
+//    It will ensure that the struct arguments are in the correct form.
 //    If this method fails to find any TYP_STRUCT arguments it will assert.
 //
 void Compiler::fgMorphMultiregStructArgs(GenTreeCall* call)
@@ -4900,17 +4904,21 @@ void Compiler::fgMorphMultiregStructArgs(GenTreeCall* call)
 }
 
 //-----------------------------------------------------------------------------
-// fgMorphMultiregStructArg:  Given a multireg TYP_STRUCT arg from a call argument list
-//   Morph the argument into a set of GT_FIELD_LIST nodes.
+// fgMorphMultiregStructArg:  Given a TYP_STRUCT arg from a call argument list,
+//     morph the argument as needed to be passed correctly.
 //
 // Arguments:
-//     arg        - A GenTree node containing a TYP_STRUCT arg that
-//                  is to be passed in multiple registers
+//     arg        - A GenTree node containing a TYP_STRUCT arg
 //     fgEntryPtr - the fgArgTabEntry information for the current 'arg'
 //
 // Notes:
-//    arg must be a GT_OBJ or GT_LCL_VAR or GT_LCL_FLD of TYP_STRUCT that is suitable
-//    for passing in multiple registers.
+//    The arg must be a GT_OBJ or GT_LCL_VAR or GT_LCL_FLD of TYP_STRUCT.
+//    If 'arg' is a lclVar passed on the stack, we will ensure that any lclVars that must be on the
+//    stack are marked as doNotEnregister, and then we return.
+//
+//    If it is passed by register, we mutate the argument into the GT_FIELD_LIST form
+//    which is only used for struct arguments.
+//
 //    If arg is a LclVar we check if it is struct promoted and has the right number of fields
 //    and if they are at the appropriate offsets we will use the struct promted fields
 //    in the GT_FIELD_LIST nodes that we create.
@@ -4933,22 +4941,34 @@ GenTreePtr Compiler::fgMorphMultiregStructArg(GenTreePtr arg, fgArgTabEntryPtr f
     if ((fgEntryPtr->isSplit && fgEntryPtr->numSlots + fgEntryPtr->numRegs > 4) ||
         (!fgEntryPtr->isSplit && fgEntryPtr->regNum == REG_STK))
     {
+        GenTreeLclVarCommon* lcl = nullptr;
+
         // If already OBJ it is set properly already.
         if (arg->OperGet() == GT_OBJ)
         {
-            return arg;
+            if (arg->gtGetOp1()->OperIs(GT_ADDR) && arg->gtGetOp1()->gtGetOp1()->OperIs(GT_LCL_VAR))
+            {
+                lcl = arg->gtGetOp1()->gtGetOp1()->AsLclVarCommon();
+            }
         }
+        else
+        {
+            assert(arg->OperGet() == GT_LCL_VAR);
 
-        assert(arg->OperGet() == GT_LCL_VAR);
-
-        // We need to construct a `GT_OBJ` node for the argmuent,
-        // so we need to get the address of the lclVar.
-        GenTreeLclVarCommon* lclCommon = arg->AsLclVarCommon();
+            // We need to construct a `GT_OBJ` node for the argmuent,
+            // so we need to get the address of the lclVar.
+            lcl = arg->AsLclVarCommon();
 
-        arg = gtNewOperNode(GT_ADDR, TYP_I_IMPL, arg);
+            arg = gtNewOperNode(GT_ADDR, TYP_I_IMPL, arg);
 
-        // Create an Obj of the temp to use it as a call argument.
-        arg = gtNewObjNode(lvaGetStruct(lclCommon->gtLclNum), arg);
+            // Create an Obj of the temp to use it as a call argument.
+            arg = gtNewObjNode(lvaGetStruct(lcl->gtLclNum), arg);
+        }
+        if (lcl != nullptr)
+        {
+            // Its fields will need to accessed by address.
+            lvaSetVarDoNotEnregister(lcl->gtLclNum, DNER_IsStructArg);
+        }
 
         return arg;
     }
diff --git a/tests/src/JIT/Methodical/structs/StructStackParams.cs b/tests/src/JIT/Methodical/structs/StructStackParams.cs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9a5634b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,187 @@
+// Licensed to the .NET Foundation under one or more agreements.
+// The .NET Foundation licenses this file to you under the MIT license.
+// See the LICENSE file in the project root for more information.
+//
+
+// This tests passing structs that are less than 64-bits in size, but that
+// don't match the size of a primitive type, and passes them as the 6th
+// parameter so that they are likely to wind up on the stack for ABIs that
+// pass structs by value.
+
+using System;
+using System.Runtime.CompilerServices;
+
+// Struct that's greater than 32-bits, but not a multiple of 32-bits.
+public struct MyStruct1
+{
+    public byte f1;
+    public byte f2;
+    public short f3;
+    public short f4;
+}
+
+// Struct that's less than 32-bits, but not the same size as any primitive type.
+public struct MyStruct2
+{
+    public byte f1;
+    public byte f2;
+    public byte f3;
+}
+
+// Struct that's less than 64-bits, but not the same size as any primitive type.
+public struct MyStruct3
+{
+    public short f1;
+    public short f2;
+    public short f3;
+}
+
+// Struct that's greater than 64-bits, but not a multiple of 64-bits.
+public struct MyStruct4
+{
+    public int f1;
+    public int f2;
+    public short f3;
+}
+
+public class MyProgram
+{
+    const int Pass = 100;
+    const int Fail = -1;
+
+    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]
+    public static byte GetByte(byte i)
+    {
+        return i;
+    }
+
+    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]
+    public static short GetShort(short i)
+    {
+        return i;
+    }
+
+    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]
+    public static int GetInt(int i)
+    {
+        return i;
+    }
+
+    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]
+    public static int Check1(int w, int i1, int i2, int i3, int i4, int i5, int i6, int i7, MyStruct1 s1)
+    {
+        if ((w != 1) || (s1.f1 != i1) || (s1.f2 != i2) || (s1.f3 != i3) || (s1.f4 != i4))
+        {
+            Console.WriteLine("FAIL");
+            return Fail;
+        }
+        Console.WriteLine("PASS");
+        return Pass;
+    }
+
+    public static int TestStruct1()
+    {
+        MyStruct1 s1;
+        s1.f1 = GetByte(1); s1.f2 = GetByte(2); s1.f3 = GetShort(3); s1.f4 = GetShort(4);
+        int x = (s1.f1 * s1.f2 * s1.f3 * s1.f4);
+        int y = (s1.f1 - s1.f2) * (s1.f3 - s1.f4);
+        int z = (s1.f1 + s1.f2) * (s1.f3 + s1.f4);
+        int w = (x + y) / z;
+
+        return Check1(w, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, s1);
+    }
+
+    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]
+    public static int Check2(int w, int i1, int i2, int i3, int i4, int i5, int i6, int i7, MyStruct2 s2)
+    {
+        if ((w != 2) || (s2.f1 != i1) || (s2.f2 != i2) || (s2.f3 != i3) || (i4 != 4))
+        {
+            Console.WriteLine("FAIL");
+            return Fail;
+        }
+        Console.WriteLine("PASS");
+        return Pass;
+    }
+
+    public static int TestStruct2()
+    {
+        MyStruct2 s2;
+        s2.f1 = GetByte(1); s2.f2 = GetByte(2); s2.f3 = GetByte(3);
+        int x = s2.f1 * s2.f2 * s2.f3;
+        int y = (s2.f1 + s2.f2) * s2.f3;
+        int z = s2.f1 + s2.f2 + s2.f3;
+        int w = (x + y) / z;
+
+        return Check2(w, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, s2);
+    }
+
+    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]
+    public static int Check3(int w, int i1, int i2, int i3, int i4, int i5, int i6, int i7, MyStruct3 s3)
+    {
+        if ((w != 2) || (s3.f1 != i1) || (s3.f2 != i2) || (s3.f3 != i3) || (i4 != 4))
+        {
+            Console.WriteLine("FAIL");
+            return Fail;
+        }
+        Console.WriteLine("PASS");
+        return Pass;
+    }
+
+    public static int TestStruct3()
+    {
+        MyStruct3 s3;
+        s3.f1 = GetByte(1); s3.f2 = GetByte(2); s3.f3 = GetByte(3);
+        int x = s3.f1 * s3.f2 * s3.f3;
+        int y = (s3.f1 + s3.f2) * s3.f3;
+        int z = s3.f1 + s3.f2 + s3.f3;
+        int w = (x + y) / z;
+
+        return Check3(w, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, s3);
+    }
+
+    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]
+    public static int Check4(int w, int i1, int i2, int i3, int i4, int i5, int i6, int i7, MyStruct4 s4)
+    {
+        if ((w != 2) || (s4.f1 != i1) || (s4.f2 != i2) || (s4.f3 != i3) || (i4 != 4))
+        {
+            Console.WriteLine("FAIL");
+            return Fail;
+        }
+        Console.WriteLine("PASS");
+        return Pass;
+    }
+
+    public static int TestStruct4()
+    {
+        MyStruct4 s4;
+        s4.f1 = GetInt(1); s4.f2 = GetInt(2); s4.f3 = GetShort(3);
+        int x = s4.f1 * s4.f2 * s4.f3;
+        int y = (s4.f1 + s4.f2) * s4.f3;
+        int z = s4.f1 + s4.f2 + s4.f3;
+        int w = (x + y) / z;
+
+        return Check4(w, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, s4);
+    }
+
+    public static int Main()
+    {
+        int retVal = Pass;
+        if (TestStruct1() != Pass)
+        {
+            retVal = Fail;
+        }
+        if (TestStruct2() != Pass)
+        {
+            retVal = Fail;
+        }
+        if (TestStruct3() != Pass)
+        {
+            retVal = Fail;
+        }
+        if (TestStruct4() != Pass)
+        {
+            retVal = Fail;
+        }
+        return retVal;
+    }
+}
diff --git a/tests/src/JIT/Methodical/structs/StructStackParams.csproj b/tests/src/JIT/Methodical/structs/StructStackParams.csproj
new file mode 100644 (file)
index 0000000..6d58ab0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,37 @@
+<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
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