4da8feb8a640dc3ea47bbe91d1c78f9f8caf3385
[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
11 #ifndef LLVM_TYPE_H
12 #define LLVM_TYPE_H
13
14 #include "llvm/AbstractTypeUser.h"
15 #include "llvm/Support/Casting.h"
16 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
17 #include "llvm/Support/Streams.h"
18 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
19 #include "llvm/ADT/iterator"
20 #include <string>
21 #include <vector>
22
23 namespace llvm {
24
25 class ArrayType;
26 class DerivedType;
27 class FunctionType;
28 class OpaqueType;
29 class PointerType;
30 class StructType;
31 class PackedType;
32 class TypeMapBase;
33
34 /// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
35 /// stuff, look in DerivedTypes.h.
36 ///
37 /// The instances of the Type class are immutable: once they are created,
38 /// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular
39 /// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of
40 /// doing a trivial pointer comparison. To enforce that no two equal instances
41 /// are created, Type instances can only be created via static factory methods 
42 /// in class Type and in derived classes.
43 /// 
44 /// Once allocated, Types are never free'd, unless they are an abstract type
45 /// that is resolved to a more concrete type.
46 /// 
47 /// Types themself don't have a name, and can be named either by:
48 /// - using SymbolTable instance, typically from some Module,
49 /// - using convenience methods in the Module class (which uses module's 
50 ///    SymbolTable too).
51 ///
52 /// Opaque types are simple derived types with no state.  There may be many
53 /// different Opaque type objects floating around, but two are only considered
54 /// identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have
55 /// two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
56 ///
57 /// Opaque types are also kinda weird and scary and different because they have
58 /// to keep a list of uses of the type.  When, through linking, parsing, or
59 /// bytecode reading, they become resolved, they need to find and update all
60 /// users of the unknown type, causing them to reference a new, more concrete
61 /// type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
62 ///
63 /// @brief Root of type hierarchy
64 class Type : public AbstractTypeUser {
65 public:
66   ///===-------------------------------------------------------------------===//
67   /// Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
68   /// value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
69   /// Note: If you add an element to this, you need to add an element to the
70   /// Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
71   ///
72   enum TypeID {
73     // PrimitiveTypes .. make sure LastPrimitiveTyID stays up to date
74     VoidTyID = 0  , BoolTyID,           //  0, 1: Basics...
75     UByteTyID     , SByteTyID,          //  2, 3: 8 bit types...
76     UShortTyID    , ShortTyID,          //  4, 5: 16 bit types...
77     UIntTyID      , IntTyID,            //  6, 7: 32 bit types...
78     ULongTyID     , LongTyID,           //  8, 9: 64 bit types...
79     FloatTyID     , DoubleTyID,         // 10,11: Floating point types...
80     LabelTyID     ,                     // 12   : Labels...
81
82     // Derived types... see DerivedTypes.h file...
83     // Make sure FirstDerivedTyID stays up to date!!!
84     FunctionTyID  , StructTyID,         // Functions... Structs...
85     ArrayTyID     , PointerTyID,        // Array... pointer...
86     OpaqueTyID,                         // Opaque type instances...
87     PackedTyID,                         // SIMD 'packed' format...
88     //...
89
90     NumTypeIDs,                         // Must remain as last defined ID
91     LastPrimitiveTyID = LabelTyID,
92     FirstDerivedTyID = FunctionTyID
93   };
94
95 private:
96   TypeID   ID : 8;    // The current base type of this type.
97   bool     Abstract : 1;  // True if type contains an OpaqueType
98
99   /// RefCount - This counts the number of PATypeHolders that are pointing to
100   /// this type.  When this number falls to zero, if the type is abstract and
101   /// has no AbstractTypeUsers, the type is deleted.  This is only sensical for
102   /// derived types.
103   ///
104   mutable unsigned RefCount;
105
106   const Type *getForwardedTypeInternal() const;
107 protected:
108   Type(const char *Name, TypeID id);
109   Type(TypeID id) : ID(id), Abstract(false), RefCount(0), ForwardType(0) {}
110   virtual ~Type() {
111     assert(AbstractTypeUsers.empty());
112   }
113
114   /// Types can become nonabstract later, if they are refined.
115   ///
116   inline void setAbstract(bool Val) { Abstract = Val; }
117
118   unsigned getRefCount() const { return RefCount; }
119
120   /// ForwardType - This field is used to implement the union find scheme for
121   /// abstract types.  When types are refined to other types, this field is set
122   /// to the more refined type.  Only abstract types can be forwarded.
123   mutable const Type *ForwardType;
124
125   /// ContainedTys - The list of types contained by this one.  For example, this
126   /// includes the arguments of a function type, the elements of the structure,
127   /// the pointee of a pointer, etc.  Note that keeping this vector in the Type
128   /// class wastes some space for types that do not contain anything (such as
129   /// primitive types).  However, keeping it here allows the subtype_* members
130   /// to be implemented MUCH more efficiently, and dynamically very few types do
131   /// not contain any elements (most are derived).
132   std::vector<PATypeHandle> ContainedTys;
133
134   /// AbstractTypeUsers - Implement a list of the users that need to be notified
135   /// if I am a type, and I get resolved into a more concrete type.
136   ///
137   mutable std::vector<AbstractTypeUser *> AbstractTypeUsers;
138 public:
139   void print(OStream &O) const {
140     if (O.stream()) print(*O.stream());
141   }
142   void print(std::ostream &O) const;
143
144   /// @brief Debugging support: print to stderr
145   void dump() const;
146
147   //===--------------------------------------------------------------------===//
148   // Property accessors for dealing with types... Some of these virtual methods
149   // are defined in private classes defined in Type.cpp for primitive types.
150   //
151
152   /// getTypeID - Return the type id for the type.  This will return one
153   /// of the TypeID enum elements defined above.
154   ///
155   inline TypeID getTypeID() const { return ID; }
156
157   /// getDescription - Return the string representation of the type...
158   const std::string &getDescription() const;
159
160   /// isSigned - Return whether an integral numeric type is signed.  This is
161   /// true for SByteTy, ShortTy, IntTy, LongTy.  Note that this is not true for
162   /// Float and Double.
163   ///
164   bool isSigned() const {
165     return ID == SByteTyID || ID == ShortTyID ||
166            ID == IntTyID || ID == LongTyID;
167   }
168
169   /// isUnsigned - Return whether a numeric type is unsigned.  This is not quite
170   /// the complement of isSigned... nonnumeric types return false as they do
171   /// with isSigned.  This returns true for UByteTy, UShortTy, UIntTy, and
172   /// ULongTy
173   ///
174   bool isUnsigned() const {
175     return ID == UByteTyID || ID == UShortTyID ||
176            ID == UIntTyID || ID == ULongTyID;
177   }
178
179   /// isInteger - Equivalent to isSigned() || isUnsigned()
180   ///
181   bool isInteger() const { return ID >= UByteTyID && ID <= LongTyID; }
182
183   /// isIntegral - Returns true if this is an integral type, which is either
184   /// BoolTy or one of the Integer types.
185   ///
186   bool isIntegral() const { return isInteger() || this == BoolTy; }
187
188   /// isFloatingPoint - Return true if this is one of the two floating point
189   /// types
190   bool isFloatingPoint() const { return ID == FloatTyID || ID == DoubleTyID; }
191
192   /// isFPOrFPVector - Return true if this is a FP type or a vector of FP types.
193   ///
194   bool isFPOrFPVector() const;
195   
196   /// isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
197   /// type that includes an opaque type somewhere in it.
198   ///
199   inline bool isAbstract() const { return Abstract; }
200
201   /// canLosslesslyBitCastTo - Return true if this type could be converted 
202   /// with a lossless BitCast to type 'Ty'. For example, uint to int. BitCasts 
203   /// are valid for types of the same size only where no re-interpretation of 
204   /// the bits is done.
205   /// @brief Determine if this type could be losslessly bitcast to Ty
206   bool canLosslesslyBitCastTo(const Type *Ty) const;
207
208
209   /// Here are some useful little methods to query what type derived types are
210   /// Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
211   ///
212   inline bool isPrimitiveType() const { return ID <= LastPrimitiveTyID; }
213   inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
214
215   /// isFirstClassType - Return true if the value is holdable in a register.
216   ///
217   inline bool isFirstClassType() const {
218     return (ID != VoidTyID && ID <= LastPrimitiveTyID) ||
219             ID == PointerTyID || ID == PackedTyID;
220   }
221
222   /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
223   /// get the actual size for a particular target, it is reasonable to use the
224   /// TargetData subsystem to do this.
225   ///
226   bool isSized() const {
227     // If it's a primitive, it is always sized.
228     if (ID >= BoolTyID && ID <= DoubleTyID || ID == PointerTyID)
229       return true;
230     // If it is not something that can have a size (e.g. a function or label),
231     // it doesn't have a size.
232     if (ID != StructTyID && ID != ArrayTyID && ID != PackedTyID)
233       return false;
234     // If it is something that can have a size and it's concrete, it definitely
235     // has a size, otherwise we have to try harder to decide.
236     return !isAbstract() || isSizedDerivedType();
237   }
238
239   /// getPrimitiveSize - Return the basic size of this type if it is a primitive
240   /// type.  These are fixed by LLVM and are not target dependent.  This will
241   /// return zero if the type does not have a size or is not a primitive type.
242   ///
243   unsigned getPrimitiveSize() const;
244   unsigned getPrimitiveSizeInBits() const;
245
246   /// getUnsignedVersion - If this is an integer type, return the unsigned
247   /// variant of this type.  For example int -> uint.
248   const Type *getUnsignedVersion() const;
249
250   /// getSignedVersion - If this is an integer type, return the signed variant
251   /// of this type.  For example uint -> int.
252   const Type *getSignedVersion() const;
253   
254   /// getIntegralTypeMask - Return a bitmask with ones set for all of the bits
255   /// that can be set by an unsigned version of this type.  This is 0xFF for
256   /// sbyte/ubyte, 0xFFFF for shorts, etc.
257   uint64_t getIntegralTypeMask() const {
258     assert(isIntegral() && "This only works for integral types!");
259     return ~uint64_t(0UL) >> (64-getPrimitiveSizeInBits());
260   }
261
262   /// getForwaredType - Return the type that this type has been resolved to if
263   /// it has been resolved to anything.  This is used to implement the
264   /// union-find algorithm for type resolution, and shouldn't be used by general
265   /// purpose clients.
266   const Type *getForwardedType() const {
267     if (!ForwardType) return 0;
268     return getForwardedTypeInternal();
269   }
270
271   /// getVAArgsPromotedType - Return the type an argument of this type
272   /// will be promoted to if passed through a variable argument
273   /// function.
274   const Type *getVAArgsPromotedType() const {
275     if (ID == BoolTyID || ID == UByteTyID || ID == UShortTyID)
276       return Type::UIntTy;
277     else if (ID == SByteTyID || ID == ShortTyID)
278       return Type::IntTy;
279     else if (ID == FloatTyID)
280       return Type::DoubleTy;
281     else
282       return this;
283   }
284
285   //===--------------------------------------------------------------------===//
286   // Type Iteration support
287   //
288   typedef std::vector<PATypeHandle>::const_iterator subtype_iterator;
289   subtype_iterator subtype_begin() const { return ContainedTys.begin(); }
290   subtype_iterator subtype_end() const { return ContainedTys.end(); }
291
292   /// getContainedType - This method is used to implement the type iterator
293   /// (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the
294   /// types 'contained' in the derived type.
295   ///
296   const Type *getContainedType(unsigned i) const {
297     assert(i < ContainedTys.size() && "Index out of range!");
298     return ContainedTys[i];
299   }
300
301   /// getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type.
302   ///
303   typedef std::vector<PATypeHandle>::size_type size_type;
304   size_type getNumContainedTypes() const { return ContainedTys.size(); }
305
306   //===--------------------------------------------------------------------===//
307   // Static members exported by the Type class itself.  Useful for getting
308   // instances of Type.
309   //
310
311   /// getPrimitiveType - Return a type based on an identifier.
312   static const Type *getPrimitiveType(TypeID IDNumber);
313
314   //===--------------------------------------------------------------------===//
315   // These are the builtin types that are always available...
316   //
317   static Type *VoidTy , *BoolTy;
318   static Type *SByteTy, *UByteTy,
319               *ShortTy, *UShortTy,
320               *IntTy  , *UIntTy,
321               *LongTy , *ULongTy;
322   static Type *FloatTy, *DoubleTy;
323
324   static Type* LabelTy;
325
326   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
327   static inline bool classof(const Type *T) { return true; }
328
329   void addRef() const {
330     assert(isAbstract() && "Cannot add a reference to a non-abstract type!");
331     ++RefCount;
332   }
333
334   void dropRef() const {
335     assert(isAbstract() && "Cannot drop a reference to a non-abstract type!");
336     assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
337
338     // If this is the last PATypeHolder using this object, and there are no
339     // PATypeHandles using it, the type is dead, delete it now.
340     if (--RefCount == 0 && AbstractTypeUsers.empty())
341       delete this;
342   }
343   
344   /// addAbstractTypeUser - Notify an abstract type that there is a new user of
345   /// it.  This function is called primarily by the PATypeHandle class.
346   ///
347   void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
348     assert(isAbstract() && "addAbstractTypeUser: Current type not abstract!");
349     AbstractTypeUsers.push_back(U);
350   }
351   
352   /// removeAbstractTypeUser - Notify an abstract type that a user of the class
353   /// no longer has a handle to the type.  This function is called primarily by
354   /// the PATypeHandle class.  When there are no users of the abstract type, it
355   /// is annihilated, because there is no way to get a reference to it ever
356   /// again.
357   ///
358   void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const;
359
360 private:
361   /// isSizedDerivedType - Derived types like structures and arrays are sized
362   /// iff all of the members of the type are sized as well.  Since asking for
363   /// their size is relatively uncommon, move this operation out of line.
364   bool isSizedDerivedType() const;
365
366   virtual void refineAbstractType(const DerivedType *OldTy, const Type *NewTy);
367   virtual void typeBecameConcrete(const DerivedType *AbsTy);
368
369 protected:
370   // PromoteAbstractToConcrete - This is an internal method used to calculate
371   // change "Abstract" from true to false when types are refined.
372   void PromoteAbstractToConcrete();
373   friend class TypeMapBase;
374 };
375
376 //===----------------------------------------------------------------------===//
377 // Define some inline methods for the AbstractTypeUser.h:PATypeHandle class.
378 // These are defined here because they MUST be inlined, yet are dependent on
379 // the definition of the Type class.
380 //
381 inline void PATypeHandle::addUser() {
382   assert(Ty && "Type Handle has a null type!");
383   if (Ty->isAbstract())
384     Ty->addAbstractTypeUser(User);
385 }
386 inline void PATypeHandle::removeUser() {
387   if (Ty->isAbstract())
388     Ty->removeAbstractTypeUser(User);
389 }
390
391 // Define inline methods for PATypeHolder...
392
393 inline void PATypeHolder::addRef() {
394   if (Ty->isAbstract())
395     Ty->addRef();
396 }
397
398 inline void PATypeHolder::dropRef() {
399   if (Ty->isAbstract())
400     Ty->dropRef();
401 }
402
403
404 //===----------------------------------------------------------------------===//
405 // Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a
406 // graph of sub types...
407
408 template <> struct GraphTraits<Type*> {
409   typedef Type NodeType;
410   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
411
412   static inline NodeType *getEntryNode(Type *T) { return T; }
413   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
414     return N->subtype_begin();
415   }
416   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
417     return N->subtype_end();
418   }
419 };
420
421 template <> struct GraphTraits<const Type*> {
422   typedef const Type NodeType;
423   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
424
425   static inline NodeType *getEntryNode(const Type *T) { return T; }
426   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
427     return N->subtype_begin();
428   }
429   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
430     return N->subtype_end();
431   }
432 };
433
434 template <> inline bool isa_impl<PointerType, Type>(const Type &Ty) {
435   return Ty.getTypeID() == Type::PointerTyID;
436 }
437
438 std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Type &T);
439
440 } // End llvm namespace
441
442 #endif