140b56445fbd6555bcade2f0fcbf625f00e3ac83
[oota-llvm.git] / include / llvm / Type.h
1 //===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types -----------*- C++ -*-===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
11 // stuff, look in DerivedTypes.h.
12 //
13 // Note that instances of the Type class are immutable: once they are created,
14 // they are never changed.  Also note that only one instance of a particular 
15 // type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of 
16 // doing a trivial pointer comparison.
17 //
18 // Types, once allocated, are never free'd.
19 //
20 // Opaque types are simple derived types with no state.  There may be many
21 // different Opaque type objects floating around, but two are only considered
22 // identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have 
23 // two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
24 //
25 // Opaque types are also kinda wierd and scary and different because they have
26 // to keep a list of uses of the type.  When, through linking, parsing, or
27 // bytecode reading, they become resolved, they need to find and update all
28 // users of the unknown type, causing them to reference a new, more concrete
29 // type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
30 //
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32
33 #ifndef LLVM_TYPE_H
34 #define LLVM_TYPE_H
35
36 #include "llvm/Value.h"
37 #include "Support/GraphTraits.h"
38 #include "Support/iterator"
39 #include <vector>
40
41 namespace llvm {
42
43 class DerivedType;
44 class FunctionType;
45 class ArrayType;
46 class PointerType;
47 class StructType;
48 class OpaqueType;
49
50 struct Type : public Value {
51   ///===-------------------------------------------------------------------===//
52   /// Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
53   /// value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
54   /// Note: If you add an element to this, you need to add an element to the 
55   /// Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
56   ///
57   enum PrimitiveID {
58     VoidTyID = 0  , BoolTyID,           //  0, 1: Basics...
59     UByteTyID     , SByteTyID,          //  2, 3: 8 bit types...
60     UShortTyID    , ShortTyID,          //  4, 5: 16 bit types...
61     UIntTyID      , IntTyID,            //  6, 7: 32 bit types...
62     ULongTyID     , LongTyID,           //  8, 9: 64 bit types...
63
64     FloatTyID     , DoubleTyID,         // 10,11: Floating point types...
65
66     TypeTyID,                           // 12   : Type definitions
67     LabelTyID     ,                     // 13   : Labels... 
68
69     // Derived types... see DerivedTypes.h file...
70     // Make sure FirstDerivedTyID stays up to date!!!
71     FunctionTyID  , StructTyID,         // Functions... Structs...
72     ArrayTyID     , PointerTyID,        // Array... pointer...
73     OpaqueTyID,                         // Opaque type instances...
74     //PackedTyID  ,                     // SIMD 'packed' format... TODO
75     //...
76
77     NumPrimitiveIDs,                    // Must remain as last defined ID
78     FirstDerivedTyID = FunctionTyID,
79   };
80
81 private:
82   PrimitiveID ID;        // The current base type of this type...
83   unsigned    UID;       // The unique ID number for this class
84   bool        Abstract;  // True if type contains an OpaqueType
85
86   /// RefCount - This counts the number of PATypeHolders that are pointing to
87   /// this type.  When this number falls to zero, if the type is abstract and
88   /// has no AbstractTypeUsers, the type is deleted.  This is only sensical for
89   /// derived types.
90   ///
91   mutable unsigned RefCount;
92
93   const Type *getForwardedTypeInternal() const;
94 protected:
95   /// ctor is protected, so only subclasses can create Type objects...
96   Type(const std::string &Name, PrimitiveID id);
97   virtual ~Type() {}
98
99   /// setName - Associate the name with this type in the symbol table, but don't
100   /// set the local name to be equal specified name.
101   ///
102   virtual void setName(const std::string &Name, SymbolTable *ST = 0);
103
104   /// Types can become nonabstract later, if they are refined.
105   ///
106   inline void setAbstract(bool Val) { Abstract = Val; }
107
108   /// isTypeAbstract - This method is used to calculate the Abstract bit.
109   ///
110   bool isTypeAbstract();
111
112   unsigned getRefCount() const { return RefCount; }
113
114   /// ForwardType - This field is used to implement the union find scheme for
115   /// abstract types.  When types are refined to other types, this field is set
116   /// to the more refined type.  Only abstract types can be forwarded.
117   mutable const Type *ForwardType;
118
119   /// ContainedTys - The list of types contained by this one.  For example, this
120   /// includes the arguments of a function type, the elements of the structure,
121   /// the pointee of a pointer, etc.  Note that keeping this vector in the Type
122   /// class wastes some space for types that do not contain anything (such as
123   /// primitive types).  However, keeping it here allows the subtype_* members
124   /// to be implemented MUCH more efficiently, and dynamically very few types do
125   /// not contain any elements (most are derived).
126   std::vector<PATypeHandle> ContainedTys;
127
128 public:
129   virtual void print(std::ostream &O) const;
130
131   /// @brief Debugging support: print to stderr
132   virtual void dump() const;
133
134   //===--------------------------------------------------------------------===//
135   // Property accessors for dealing with types... Some of these virtual methods
136   // are defined in private classes defined in Type.cpp for primitive types.
137   //
138
139   /// getPrimitiveID - Return the base type of the type.  This will return one
140   /// of the PrimitiveID enum elements defined above.
141   ///
142   inline PrimitiveID getPrimitiveID() const { return ID; }
143
144   /// getUniqueID - Returns the UID of the type.  This can be thought of as a
145   /// small integer version of the pointer to the type class.  Two types that
146   /// are structurally different have different UIDs.  This can be used for
147   /// indexing types into an array.
148   ///
149   inline unsigned getUniqueID() const { return UID; }
150
151   /// getDescription - Return the string representation of the type...
152   const std::string &getDescription() const;
153
154   /// isSigned - Return whether an integral numeric type is signed.  This is
155   /// true for SByteTy, ShortTy, IntTy, LongTy.  Note that this is not true for
156   /// Float and Double.
157   ///
158   virtual bool isSigned() const { return 0; }
159   
160   /// isUnsigned - Return whether a numeric type is unsigned.  This is not quite
161   /// the complement of isSigned... nonnumeric types return false as they do
162   /// with isSigned.  This returns true for UByteTy, UShortTy, UIntTy, and
163   /// ULongTy
164   /// 
165   virtual bool isUnsigned() const { return 0; }
166
167   /// isInteger - Equilivent to isSigned() || isUnsigned(), but with only a
168   /// single virtual function invocation.
169   ///
170   virtual bool isInteger() const { return 0; }
171
172   /// isIntegral - Returns true if this is an integral type, which is either
173   /// BoolTy or one of the Integer types.
174   ///
175   bool isIntegral() const { return isInteger() || this == BoolTy; }
176
177   /// isFloatingPoint - Return true if this is one of the two floating point
178   /// types
179   bool isFloatingPoint() const { return ID == FloatTyID || ID == DoubleTyID; }
180
181   /// isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
182   /// type that includes an opaque type somewhere in it.  
183   ///
184   inline bool isAbstract() const { return Abstract; }
185
186   /// isLosslesslyConvertibleTo - Return true if this type can be converted to
187   /// 'Ty' without any reinterpretation of bits.  For example, uint to int.
188   ///
189   bool isLosslesslyConvertibleTo(const Type *Ty) const;
190
191
192   /// Here are some useful little methods to query what type derived types are
193   /// Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
194   ///
195   inline bool isPrimitiveType() const { return ID < FirstDerivedTyID;  }
196   inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
197
198   /// isFirstClassType - Return true if the value is holdable in a register.
199   inline bool isFirstClassType() const {
200     return (ID != VoidTyID && ID < TypeTyID) || ID == PointerTyID;
201   }
202
203   /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
204   /// get the actual size for a particular target, it is reasonable to use the
205   /// TargetData subsystem to do this.
206   ///
207   bool isSized() const {
208     return ID != VoidTyID && ID != TypeTyID &&
209            ID != FunctionTyID && ID != LabelTyID && ID != OpaqueTyID;
210   }
211
212   /// getPrimitiveSize - Return the basic size of this type if it is a primative
213   /// type.  These are fixed by LLVM and are not target dependent.  This will
214   /// return zero if the type does not have a size or is not a primitive type.
215   ///
216   unsigned getPrimitiveSize() const;
217
218   /// getUnsignedVersion - If this is an integer type, return the unsigned
219   /// variant of this type.  For example int -> uint.
220   const Type *getUnsignedVersion() const;
221
222   /// getSignedVersion - If this is an integer type, return the signed variant
223   /// of this type.  For example uint -> int.
224   const Type *getSignedVersion() const;
225
226   /// getForwaredType - Return the type that this type has been resolved to if
227   /// it has been resolved to anything.  This is used to implement the
228   /// union-find algorithm for type resolution, and shouldn't be used by general
229   /// purpose clients.
230   const Type *getForwardedType() const {
231     if (!ForwardType) return 0;
232     return getForwardedTypeInternal();
233   }
234
235   //===--------------------------------------------------------------------===//
236   // Type Iteration support
237   //
238   typedef std::vector<PATypeHandle>::const_iterator subtype_iterator;
239   subtype_iterator subtype_begin() const { return ContainedTys.begin(); }
240   subtype_iterator subtype_end() const { return ContainedTys.end(); }
241
242   /// getContainedType - This method is used to implement the type iterator
243   /// (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the
244   /// types 'contained' in the derived type.
245   ///
246   const Type *getContainedType(unsigned i) const {
247     assert(i < ContainedTys.size() && "Index out of range!");
248     return ContainedTys[i];
249   }
250
251   /// getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type.
252   ///
253   unsigned getNumContainedTypes() const { return ContainedTys.size(); }
254
255   //===--------------------------------------------------------------------===//
256   // Static members exported by the Type class itself.  Useful for getting
257   // instances of Type.
258   //
259
260   /// getPrimitiveType/getUniqueIDType - Return a type based on an identifier.
261   static const Type *getPrimitiveType(PrimitiveID IDNumber);
262   static const Type *getUniqueIDType(unsigned UID);
263
264   //===--------------------------------------------------------------------===//
265   // These are the builtin types that are always available...
266   //
267   static Type *VoidTy , *BoolTy;
268   static Type *SByteTy, *UByteTy,
269               *ShortTy, *UShortTy,
270               *IntTy  , *UIntTy, 
271               *LongTy , *ULongTy;
272   static Type *FloatTy, *DoubleTy;
273
274   static Type *TypeTy , *LabelTy;
275
276   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
277   static inline bool classof(const Type *T) { return true; }
278   static inline bool classof(const Value *V) {
279     return V->getValueType() == Value::TypeVal;
280   }
281
282 #include "llvm/Type.def"
283
284   // Virtual methods used by callbacks below.  These should only be implemented
285   // in the DerivedType class.
286   virtual void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
287     abort(); // Only on derived types!
288   }
289   virtual void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
290     abort(); // Only on derived types!
291   }
292
293   void addRef() const {
294     assert(isAbstract() && "Cannot add a reference to a non-abstract type!");
295     ++RefCount;
296   }
297   
298   void dropRef() const {
299     assert(isAbstract() && "Cannot drop a refernce to a non-abstract type!");
300     assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
301
302     // If this is the last PATypeHolder using this object, and there are no
303     // PATypeHandles using it, the type is dead, delete it now.
304     if (--RefCount == 0)
305       RefCountIsZero();
306   }
307 private:
308   virtual void RefCountIsZero() const {
309     abort(); // only on derived types!
310   }
311
312 };
313
314 //===----------------------------------------------------------------------===//
315 // Define some inline methods for the AbstractTypeUser.h:PATypeHandle class.
316 // These are defined here because they MUST be inlined, yet are dependent on 
317 // the definition of the Type class.  Of course Type derives from Value, which
318 // contains an AbstractTypeUser instance, so there is no good way to factor out
319 // the code.  Hence this bit of uglyness.
320 //
321 // In the long term, Type should not derive from Value, allowing
322 // AbstractTypeUser.h to #include Type.h, allowing us to eliminate this
323 // nastyness entirely.
324 //
325 inline void PATypeHandle::addUser() {
326   assert(Ty && "Type Handle has a null type!");
327   if (Ty->isAbstract())
328     Ty->addAbstractTypeUser(User);
329 }
330 inline void PATypeHandle::removeUser() {
331   if (Ty->isAbstract())
332     Ty->removeAbstractTypeUser(User);
333 }
334
335 inline void PATypeHandle::removeUserFromConcrete() {
336   if (!Ty->isAbstract())
337     Ty->removeAbstractTypeUser(User);
338 }
339
340 // Define inline methods for PATypeHolder...
341
342 inline void PATypeHolder::addRef() {
343   if (Ty->isAbstract())
344     Ty->addRef();
345 }
346
347 inline void PATypeHolder::dropRef() {
348   if (Ty->isAbstract())
349     Ty->dropRef();
350 }
351
352 /// get - This implements the forwarding part of the union-find algorithm for
353 /// abstract types.  Before every access to the Type*, we check to see if the
354 /// type we are pointing to is forwarding to a new type.  If so, we drop our
355 /// reference to the type.
356 ///
357 inline const Type* PATypeHolder::get() const {
358   const Type *NewTy = Ty->getForwardedType();
359   if (!NewTy) return Ty;
360   return *const_cast<PATypeHolder*>(this) = NewTy;
361 }
362
363
364
365 //===----------------------------------------------------------------------===//
366 // Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a 
367 // graph of sub types...
368
369 template <> struct GraphTraits<Type*> {
370   typedef Type NodeType;
371   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
372
373   static inline NodeType *getEntryNode(Type *T) { return T; }
374   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) { 
375     return N->subtype_begin(); 
376   }
377   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) { 
378     return N->subtype_end();
379   }
380 };
381
382 template <> struct GraphTraits<const Type*> {
383   typedef const Type NodeType;
384   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
385
386   static inline NodeType *getEntryNode(const Type *T) { return T; }
387   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) { 
388     return N->subtype_begin(); 
389   }
390   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) { 
391     return N->subtype_end();
392   }
393 };
394
395 template <> inline bool isa_impl<PointerType, Type>(const Type &Ty) { 
396   return Ty.getPrimitiveID() == Type::PointerTyID;
397 }
398
399 } // End llvm namespace
400
401 #endif