[IR] Add 'Append' and 'AppendUnique' module flag behaviors.
[oota-llvm.git] / include / llvm / IR / Module.h
1 //===-- llvm/Module.h - C++ class to represent a VM module ------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 /// @file
11 /// Module.h This file contains the declarations for the Module class.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #ifndef LLVM_IR_MODULE_H
16 #define LLVM_IR_MODULE_H
17
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/IR/Function.h"
20 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
21 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/IR/Metadata.h"
23 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
24
25 namespace llvm {
26
27 class FunctionType;
28 class GVMaterializer;
29 class LLVMContext;
30 class StructType;
31 template<typename T> struct DenseMapInfo;
32 template<typename KeyT, typename ValueT, typename KeyInfoT> class DenseMap;
33
34 template<> struct ilist_traits<Function>
35   : public SymbolTableListTraits<Function, Module> {
36
37   // createSentinel is used to get hold of the node that marks the end of the
38   // list... (same trick used here as in ilist_traits<Instruction>)
39   Function *createSentinel() const {
40     return static_cast<Function*>(&Sentinel);
41   }
42   static void destroySentinel(Function*) {}
43
44   Function *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
45   Function *ensureHead(Function*) const { return createSentinel(); }
46   static void noteHead(Function*, Function*) {}
47
48 private:
49   mutable ilist_node<Function> Sentinel;
50 };
51
52 template<> struct ilist_traits<GlobalVariable>
53   : public SymbolTableListTraits<GlobalVariable, Module> {
54   // createSentinel is used to create a node that marks the end of the list.
55   GlobalVariable *createSentinel() const {
56     return static_cast<GlobalVariable*>(&Sentinel);
57   }
58   static void destroySentinel(GlobalVariable*) {}
59
60   GlobalVariable *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
61   GlobalVariable *ensureHead(GlobalVariable*) const { return createSentinel(); }
62   static void noteHead(GlobalVariable*, GlobalVariable*) {}
63 private:
64   mutable ilist_node<GlobalVariable> Sentinel;
65 };
66
67 template<> struct ilist_traits<GlobalAlias>
68   : public SymbolTableListTraits<GlobalAlias, Module> {
69   // createSentinel is used to create a node that marks the end of the list.
70   GlobalAlias *createSentinel() const {
71     return static_cast<GlobalAlias*>(&Sentinel);
72   }
73   static void destroySentinel(GlobalAlias*) {}
74
75   GlobalAlias *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
76   GlobalAlias *ensureHead(GlobalAlias*) const { return createSentinel(); }
77   static void noteHead(GlobalAlias*, GlobalAlias*) {}
78 private:
79   mutable ilist_node<GlobalAlias> Sentinel;
80 };
81
82 template<> struct ilist_traits<NamedMDNode>
83   : public ilist_default_traits<NamedMDNode> {
84   // createSentinel is used to get hold of a node that marks the end of
85   // the list...
86   NamedMDNode *createSentinel() const {
87     return static_cast<NamedMDNode*>(&Sentinel);
88   }
89   static void destroySentinel(NamedMDNode*) {}
90
91   NamedMDNode *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
92   NamedMDNode *ensureHead(NamedMDNode*) const { return createSentinel(); }
93   static void noteHead(NamedMDNode*, NamedMDNode*) {}
94   void addNodeToList(NamedMDNode *) {}
95   void removeNodeFromList(NamedMDNode *) {}
96 private:
97   mutable ilist_node<NamedMDNode> Sentinel;
98 };
99
100 /// A Module instance is used to store all the information related to an
101 /// LLVM module. Modules are the top level container of all other LLVM
102 /// Intermediate Representation (IR) objects. Each module directly contains a
103 /// list of globals variables, a list of functions, a list of libraries (or
104 /// other modules) this module depends on, a symbol table, and various data
105 /// about the target's characteristics.
106 ///
107 /// A module maintains a GlobalValRefMap object that is used to hold all
108 /// constant references to global variables in the module.  When a global
109 /// variable is destroyed, it should have no entries in the GlobalValueRefMap.
110 /// @brief The main container class for the LLVM Intermediate Representation.
111 class Module {
112 /// @name Types And Enumerations
113 /// @{
114 public:
115   /// The type for the list of global variables.
116   typedef iplist<GlobalVariable> GlobalListType;
117   /// The type for the list of functions.
118   typedef iplist<Function> FunctionListType;
119   /// The type for the list of aliases.
120   typedef iplist<GlobalAlias> AliasListType;
121   /// The type for the list of named metadata.
122   typedef ilist<NamedMDNode> NamedMDListType;
123
124   /// The Global Variable iterator.
125   typedef GlobalListType::iterator                      global_iterator;
126   /// The Global Variable constant iterator.
127   typedef GlobalListType::const_iterator          const_global_iterator;
128
129   /// The Function iterators.
130   typedef FunctionListType::iterator                           iterator;
131   /// The Function constant iterator
132   typedef FunctionListType::const_iterator               const_iterator;
133
134   /// The Global Alias iterators.
135   typedef AliasListType::iterator                        alias_iterator;
136   /// The Global Alias constant iterator
137   typedef AliasListType::const_iterator            const_alias_iterator;
138
139   /// The named metadata iterators.
140   typedef NamedMDListType::iterator             named_metadata_iterator;
141   /// The named metadata constant interators.
142   typedef NamedMDListType::const_iterator const_named_metadata_iterator;
143
144   /// An enumeration for describing the endianess of the target machine.
145   enum Endianness  { AnyEndianness, LittleEndian, BigEndian };
146
147   /// An enumeration for describing the size of a pointer on the target machine.
148   enum PointerSize { AnyPointerSize, Pointer32, Pointer64 };
149
150   /// This enumeration defines the supported behaviors of module flags.
151   enum ModFlagBehavior {
152     /// Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value is
153     /// that of the operands.
154     Error = 1,
155
156     /// Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
157     /// operand for the flag from the first module being linked.
158     Warning  = 2,
159
160     /// Adds a requirement that another module flag be present and have a
161     /// specified value after linking is performed. The value must be a metadata
162     /// pair, where the first element of the pair is the ID of the module flag
163     /// to be restricted, and the second element of the pair is the value the
164     /// module flag should be restricted to. This behavior can be used to
165     /// restrict the allowable results (via triggering of an error) of linking
166     /// IDs with the **Override** behavior.
167     Require = 3,
168
169     /// Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
170     /// other module. If both modules specify **Override**, but the values
171     /// differ, an error will be emitted.
172     Override = 4,
173
174     /// Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
175     Append = 5,
176
177     /// Appends the two values, which are required to be metadata
178     /// nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
179     /// during the append operation.
180     AppendUnique = 6
181   };
182
183   struct ModuleFlagEntry {
184     ModFlagBehavior Behavior;
185     MDString *Key;
186     Value *Val;
187     ModuleFlagEntry(ModFlagBehavior B, MDString *K, Value *V)
188       : Behavior(B), Key(K), Val(V) {}
189   };
190
191 /// @}
192 /// @name Member Variables
193 /// @{
194 private:
195   LLVMContext &Context;           ///< The LLVMContext from which types and
196                                   ///< constants are allocated.
197   GlobalListType GlobalList;      ///< The Global Variables in the module
198   FunctionListType FunctionList;  ///< The Functions in the module
199   AliasListType AliasList;        ///< The Aliases in the module
200   NamedMDListType NamedMDList;    ///< The named metadata in the module
201   std::string GlobalScopeAsm;     ///< Inline Asm at global scope.
202   ValueSymbolTable *ValSymTab;    ///< Symbol table for values
203   OwningPtr<GVMaterializer> Materializer;  ///< Used to materialize GlobalValues
204   std::string ModuleID;           ///< Human readable identifier for the module
205   std::string TargetTriple;       ///< Platform target triple Module compiled on
206   std::string DataLayout;         ///< Target data description
207   void *NamedMDSymTab;            ///< NamedMDNode names.
208
209   friend class Constant;
210
211 /// @}
212 /// @name Constructors
213 /// @{
214 public:
215   /// The Module constructor. Note that there is no default constructor. You
216   /// must provide a name for the module upon construction.
217   explicit Module(StringRef ModuleID, LLVMContext& C);
218   /// The module destructor. This will dropAllReferences.
219   ~Module();
220
221 /// @}
222 /// @name Module Level Accessors
223 /// @{
224
225   /// Get the module identifier which is, essentially, the name of the module.
226   /// @returns the module identifier as a string
227   const std::string &getModuleIdentifier() const { return ModuleID; }
228
229   /// Get the data layout string for the module's target platform.  This encodes
230   /// the type sizes and alignments expected by this module.
231   /// @returns the data layout as a string
232   const std::string &getDataLayout() const { return DataLayout; }
233
234   /// Get the target triple which is a string describing the target host.
235   /// @returns a string containing the target triple.
236   const std::string &getTargetTriple() const { return TargetTriple; }
237
238   /// Get the target endian information.
239   /// @returns Endianess - an enumeration for the endianess of the target
240   Endianness getEndianness() const;
241
242   /// Get the target pointer size.
243   /// @returns PointerSize - an enumeration for the size of the target's pointer
244   PointerSize getPointerSize() const;
245
246   /// Get the global data context.
247   /// @returns LLVMContext - a container for LLVM's global information
248   LLVMContext &getContext() const { return Context; }
249
250   /// Get any module-scope inline assembly blocks.
251   /// @returns a string containing the module-scope inline assembly blocks.
252   const std::string &getModuleInlineAsm() const { return GlobalScopeAsm; }
253
254 /// @}
255 /// @name Module Level Mutators
256 /// @{
257
258   /// Set the module identifier.
259   void setModuleIdentifier(StringRef ID) { ModuleID = ID; }
260
261   /// Set the data layout
262   void setDataLayout(StringRef DL) { DataLayout = DL; }
263
264   /// Set the target triple.
265   void setTargetTriple(StringRef T) { TargetTriple = T; }
266
267   /// Set the module-scope inline assembly blocks.
268   void setModuleInlineAsm(StringRef Asm) {
269     GlobalScopeAsm = Asm;
270     if (!GlobalScopeAsm.empty() &&
271         GlobalScopeAsm[GlobalScopeAsm.size()-1] != '\n')
272       GlobalScopeAsm += '\n';
273   }
274
275   /// Append to the module-scope inline assembly blocks, automatically inserting
276   /// a separating newline if necessary.
277   void appendModuleInlineAsm(StringRef Asm) {
278     GlobalScopeAsm += Asm;
279     if (!GlobalScopeAsm.empty() &&
280         GlobalScopeAsm[GlobalScopeAsm.size()-1] != '\n')
281       GlobalScopeAsm += '\n';
282   }
283
284 /// @}
285 /// @name Generic Value Accessors
286 /// @{
287
288   /// getNamedValue - Return the global value in the module with
289   /// the specified name, of arbitrary type.  This method returns null
290   /// if a global with the specified name is not found.
291   GlobalValue *getNamedValue(StringRef Name) const;
292
293   /// getMDKindID - Return a unique non-zero ID for the specified metadata kind.
294   /// This ID is uniqued across modules in the current LLVMContext.
295   unsigned getMDKindID(StringRef Name) const;
296
297   /// getMDKindNames - Populate client supplied SmallVector with the name for
298   /// custom metadata IDs registered in this LLVMContext.
299   void getMDKindNames(SmallVectorImpl<StringRef> &Result) const;
300
301   
302   typedef DenseMap<StructType*, unsigned, DenseMapInfo<StructType*> >
303                    NumeredTypesMapTy;
304
305   /// getTypeByName - Return the type with the specified name, or null if there
306   /// is none by that name.
307   StructType *getTypeByName(StringRef Name) const;
308
309 /// @}
310 /// @name Function Accessors
311 /// @{
312
313   /// getOrInsertFunction - Look up the specified function in the module symbol
314   /// table.  Four possibilities:
315   ///   1. If it does not exist, add a prototype for the function and return it.
316   ///   2. If it exists, and has a local linkage, the existing function is
317   ///      renamed and a new one is inserted.
318   ///   3. Otherwise, if the existing function has the correct prototype, return
319   ///      the existing function.
320   ///   4. Finally, the function exists but has the wrong prototype: return the
321   ///      function with a constantexpr cast to the right prototype.
322   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name, FunctionType *T,
323                                 AttributeSet AttributeList);
324
325   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name, FunctionType *T);
326
327   /// getOrInsertFunction - Look up the specified function in the module symbol
328   /// table.  If it does not exist, add a prototype for the function and return
329   /// it.  This function guarantees to return a constant of pointer to the
330   /// specified function type or a ConstantExpr BitCast of that type if the
331   /// named function has a different type.  This version of the method takes a
332   /// null terminated list of function arguments, which makes it easier for
333   /// clients to use.
334   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name,
335                                 AttributeSet AttributeList,
336                                 Type *RetTy, ...)  END_WITH_NULL;
337
338   /// getOrInsertFunction - Same as above, but without the attributes.
339   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name, Type *RetTy, ...)
340     END_WITH_NULL;
341
342   Constant *getOrInsertTargetIntrinsic(StringRef Name,
343                                        FunctionType *Ty,
344                                        AttributeSet AttributeList);
345
346   /// getFunction - Look up the specified function in the module symbol table.
347   /// If it does not exist, return null.
348   Function *getFunction(StringRef Name) const;
349
350 /// @}
351 /// @name Global Variable Accessors
352 /// @{
353
354   /// getGlobalVariable - Look up the specified global variable in the module
355   /// symbol table.  If it does not exist, return null. If AllowInternal is set
356   /// to true, this function will return types that have InternalLinkage. By
357   /// default, these types are not returned.
358   GlobalVariable *getGlobalVariable(StringRef Name,
359                                     bool AllowInternal = false) const;
360
361   /// getNamedGlobal - Return the global variable in the module with the
362   /// specified name, of arbitrary type.  This method returns null if a global
363   /// with the specified name is not found.
364   GlobalVariable *getNamedGlobal(StringRef Name) const {
365     return getGlobalVariable(Name, true);
366   }
367
368   /// getOrInsertGlobal - Look up the specified global in the module symbol
369   /// table.
370   ///   1. If it does not exist, add a declaration of the global and return it.
371   ///   2. Else, the global exists but has the wrong type: return the function
372   ///      with a constantexpr cast to the right type.
373   ///   3. Finally, if the existing global is the correct declaration, return
374   ///      the existing global.
375   Constant *getOrInsertGlobal(StringRef Name, Type *Ty);
376
377 /// @}
378 /// @name Global Alias Accessors
379 /// @{
380
381   /// getNamedAlias - Return the global alias in the module with the
382   /// specified name, of arbitrary type.  This method returns null if a global
383   /// with the specified name is not found.
384   GlobalAlias *getNamedAlias(StringRef Name) const;
385
386 /// @}
387 /// @name Named Metadata Accessors
388 /// @{
389
390   /// getNamedMetadata - Return the NamedMDNode in the module with the
391   /// specified name. This method returns null if a NamedMDNode with the
392   /// specified name is not found.
393   NamedMDNode *getNamedMetadata(const Twine &Name) const;
394
395   /// getOrInsertNamedMetadata - Return the named MDNode in the module
396   /// with the specified name. This method returns a new NamedMDNode if a
397   /// NamedMDNode with the specified name is not found.
398   NamedMDNode *getOrInsertNamedMetadata(StringRef Name);
399
400   /// eraseNamedMetadata - Remove the given NamedMDNode from this module
401   /// and delete it.
402   void eraseNamedMetadata(NamedMDNode *NMD);
403
404 /// @}
405 /// @name Module Flags Accessors
406 /// @{
407
408   /// getModuleFlagsMetadata - Returns the module flags in the provided vector.
409   void getModuleFlagsMetadata(SmallVectorImpl<ModuleFlagEntry> &Flags) const;
410
411   /// getModuleFlagsMetadata - Returns the NamedMDNode in the module that
412   /// represents module-level flags. This method returns null if there are no
413   /// module-level flags.
414   NamedMDNode *getModuleFlagsMetadata() const;
415
416   /// getOrInsertModuleFlagsMetadata - Returns the NamedMDNode in the module
417   /// that represents module-level flags. If module-level flags aren't found,
418   /// it creates the named metadata that contains them.
419   NamedMDNode *getOrInsertModuleFlagsMetadata();
420
421   /// addModuleFlag - Add a module-level flag to the module-level flags
422   /// metadata. It will create the module-level flags named metadata if it
423   /// doesn't already exist.
424   void addModuleFlag(ModFlagBehavior Behavior, StringRef Key, Value *Val);
425   void addModuleFlag(ModFlagBehavior Behavior, StringRef Key, uint32_t Val);
426   void addModuleFlag(MDNode *Node);
427
428 /// @}
429 /// @name Materialization
430 /// @{
431
432   /// setMaterializer - Sets the GVMaterializer to GVM.  This module must not
433   /// yet have a Materializer.  To reset the materializer for a module that
434   /// already has one, call MaterializeAllPermanently first.  Destroying this
435   /// module will destroy its materializer without materializing any more
436   /// GlobalValues.  Without destroying the Module, there is no way to detach or
437   /// destroy a materializer without materializing all the GVs it controls, to
438   /// avoid leaving orphan unmaterialized GVs.
439   void setMaterializer(GVMaterializer *GVM);
440   /// getMaterializer - Retrieves the GVMaterializer, if any, for this Module.
441   GVMaterializer *getMaterializer() const { return Materializer.get(); }
442
443   /// isMaterializable - True if the definition of GV has yet to be materialized
444   /// from the GVMaterializer.
445   bool isMaterializable(const GlobalValue *GV) const;
446   /// isDematerializable - Returns true if this GV was loaded from this Module's
447   /// GVMaterializer and the GVMaterializer knows how to dematerialize the GV.
448   bool isDematerializable(const GlobalValue *GV) const;
449
450   /// Materialize - Make sure the GlobalValue is fully read.  If the module is
451   /// corrupt, this returns true and fills in the optional string with
452   /// information about the problem.  If successful, this returns false.
453   bool Materialize(GlobalValue *GV, std::string *ErrInfo = 0);
454   /// Dematerialize - If the GlobalValue is read in, and if the GVMaterializer
455   /// supports it, release the memory for the function, and set it up to be
456   /// materialized lazily.  If !isDematerializable(), this method is a noop.
457   void Dematerialize(GlobalValue *GV);
458
459   /// MaterializeAll - Make sure all GlobalValues in this Module are fully read.
460   /// If the module is corrupt, this returns true and fills in the optional
461   /// string with information about the problem.  If successful, this returns
462   /// false.
463   bool MaterializeAll(std::string *ErrInfo = 0);
464
465   /// MaterializeAllPermanently - Make sure all GlobalValues in this Module are
466   /// fully read and clear the Materializer.  If the module is corrupt, this
467   /// returns true, fills in the optional string with information about the
468   /// problem, and DOES NOT clear the old Materializer.  If successful, this
469   /// returns false.
470   bool MaterializeAllPermanently(std::string *ErrInfo = 0);
471
472 /// @}
473 /// @name Direct access to the globals list, functions list, and symbol table
474 /// @{
475
476   /// Get the Module's list of global variables (constant).
477   const GlobalListType   &getGlobalList() const       { return GlobalList; }
478   /// Get the Module's list of global variables.
479   GlobalListType         &getGlobalList()             { return GlobalList; }
480   static iplist<GlobalVariable> Module::*getSublistAccess(GlobalVariable*) {
481     return &Module::GlobalList;
482   }
483   /// Get the Module's list of functions (constant).
484   const FunctionListType &getFunctionList() const     { return FunctionList; }
485   /// Get the Module's list of functions.
486   FunctionListType       &getFunctionList()           { return FunctionList; }
487   static iplist<Function> Module::*getSublistAccess(Function*) {
488     return &Module::FunctionList;
489   }
490   /// Get the Module's list of aliases (constant).
491   const AliasListType    &getAliasList() const        { return AliasList; }
492   /// Get the Module's list of aliases.
493   AliasListType          &getAliasList()              { return AliasList; }
494   static iplist<GlobalAlias> Module::*getSublistAccess(GlobalAlias*) {
495     return &Module::AliasList;
496   }
497   /// Get the Module's list of named metadata (constant).
498   const NamedMDListType  &getNamedMDList() const      { return NamedMDList; }
499   /// Get the Module's list of named metadata.
500   NamedMDListType        &getNamedMDList()            { return NamedMDList; }
501   static ilist<NamedMDNode> Module::*getSublistAccess(NamedMDNode*) {
502     return &Module::NamedMDList;
503   }
504   /// Get the symbol table of global variable and function identifiers
505   const ValueSymbolTable &getValueSymbolTable() const { return *ValSymTab; }
506   /// Get the Module's symbol table of global variable and function identifiers.
507   ValueSymbolTable       &getValueSymbolTable()       { return *ValSymTab; }
508
509 /// @}
510 /// @name Global Variable Iteration
511 /// @{
512
513   global_iterator       global_begin()       { return GlobalList.begin(); }
514   const_global_iterator global_begin() const { return GlobalList.begin(); }
515   global_iterator       global_end  ()       { return GlobalList.end(); }
516   const_global_iterator global_end  () const { return GlobalList.end(); }
517   bool                  global_empty() const { return GlobalList.empty(); }
518
519 /// @}
520 /// @name Function Iteration
521 /// @{
522
523   iterator                begin()       { return FunctionList.begin(); }
524   const_iterator          begin() const { return FunctionList.begin(); }
525   iterator                end  ()       { return FunctionList.end();   }
526   const_iterator          end  () const { return FunctionList.end();   }
527   size_t                  size() const  { return FunctionList.size(); }
528   bool                    empty() const { return FunctionList.empty(); }
529
530 /// @}
531 /// @name Alias Iteration
532 /// @{
533
534   alias_iterator       alias_begin()            { return AliasList.begin(); }
535   const_alias_iterator alias_begin() const      { return AliasList.begin(); }
536   alias_iterator       alias_end  ()            { return AliasList.end();   }
537   const_alias_iterator alias_end  () const      { return AliasList.end();   }
538   size_t               alias_size () const      { return AliasList.size();  }
539   bool                 alias_empty() const      { return AliasList.empty(); }
540
541
542 /// @}
543 /// @name Named Metadata Iteration
544 /// @{
545
546   named_metadata_iterator named_metadata_begin() { return NamedMDList.begin(); }
547   const_named_metadata_iterator named_metadata_begin() const {
548     return NamedMDList.begin();
549   }
550
551   named_metadata_iterator named_metadata_end() { return NamedMDList.end(); }
552   const_named_metadata_iterator named_metadata_end() const {
553     return NamedMDList.end();
554   }
555
556   size_t named_metadata_size() const { return NamedMDList.size();  }
557   bool named_metadata_empty() const { return NamedMDList.empty(); }
558
559
560 /// @}
561 /// @name Utility functions for printing and dumping Module objects
562 /// @{
563
564   /// Print the module to an output stream with an optional
565   /// AssemblyAnnotationWriter.
566   void print(raw_ostream &OS, AssemblyAnnotationWriter *AAW) const;
567
568   /// Dump the module to stderr (for debugging).
569   void dump() const;
570   
571   /// This function causes all the subinstructions to "let go" of all references
572   /// that they are maintaining.  This allows one to 'delete' a whole class at
573   /// a time, even though there may be circular references... first all
574   /// references are dropped, and all use counts go to zero.  Then everything
575   /// is delete'd for real.  Note that no operations are valid on an object
576   /// that has "dropped all references", except operator delete.
577   void dropAllReferences();
578 /// @}
579 };
580
581 /// An raw_ostream inserter for modules.
582 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &O, const Module &M) {
583   M.print(O, 0);
584   return O;
585 }
586
587 } // End llvm namespace
588
589 #endif