Long double, part 1 of N. Support in IR.
[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 DerivedType;
26 class PointerType;
27 class IntegerType;
28 class TypeMapBase;
29
30 /// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
31 /// stuff, look in DerivedTypes.h.
32 ///
33 /// The instances of the Type class are immutable: once they are created,
34 /// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular
35 /// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of
36 /// doing a trivial pointer comparison. To enforce that no two equal instances
37 /// are created, Type instances can only be created via static factory methods 
38 /// in class Type and in derived classes.
39 /// 
40 /// Once allocated, Types are never free'd, unless they are an abstract type
41 /// that is resolved to a more concrete type.
42 /// 
43 /// Types themself don't have a name, and can be named either by:
44 /// - using SymbolTable instance, typically from some Module,
45 /// - using convenience methods in the Module class (which uses module's 
46 ///    SymbolTable too).
47 ///
48 /// Opaque types are simple derived types with no state.  There may be many
49 /// different Opaque type objects floating around, but two are only considered
50 /// identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have
51 /// two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
52 ///
53 /// Opaque types are also kinda weird and scary and different because they have
54 /// to keep a list of uses of the type.  When, through linking, parsing, or
55 /// bitcode reading, they become resolved, they need to find and update all
56 /// users of the unknown type, causing them to reference a new, more concrete
57 /// type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
58 ///
59 /// @brief Root of type hierarchy
60 class Type : public AbstractTypeUser {
61 public:
62   //===-------------------------------------------------------------------===//
63   /// Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
64   /// value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
65   /// Note: If you add an element to this, you need to add an element to the
66   /// Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
67   ///
68   enum TypeID {
69     // PrimitiveTypes .. make sure LastPrimitiveTyID stays up to date
70     VoidTyID = 0,    ///<  0: type with no size
71     FloatTyID,       ///<  1: 32 bit floating point type
72     DoubleTyID,      ///<  2: 64 bit floating point type
73     X86_FP80TyID,    ///<  3: 80 bit floating point type (X87)
74     FP128TyID,       ///<  4: 128 bit floating point type (112-bit mantissa)
75     PPC_FP128TyID,   ///<  5: 128 bit floating point type (two 64-bits)
76     LabelTyID,       ///<  6: Labels
77
78     // Derived types... see DerivedTypes.h file...
79     // Make sure FirstDerivedTyID stays up to date!!!
80     IntegerTyID,     ///<  7: Arbitrary bit width integers
81     FunctionTyID,    ///<  8: Functions
82     StructTyID,      ///<  9: Structures
83     PackedStructTyID,///< 10: Packed Structure. This is for bitcode only
84     ArrayTyID,       ///< 11: Arrays
85     PointerTyID,     ///< 12: Pointers
86     OpaqueTyID,      ///< 13: Opaque: type with unknown structure
87     VectorTyID,      ///< 14: SIMD 'packed' format, or other vector type
88
89     NumTypeIDs,                         // Must remain as last defined ID
90     LastPrimitiveTyID = LabelTyID,
91     FirstDerivedTyID = IntegerTyID
92   };
93
94 private:
95   TypeID   ID : 8;    // The current base type of this type.
96   bool     Abstract : 1;  // True if type contains an OpaqueType
97   unsigned SubclassData : 23; //Space for subclasses to store data
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
108   // Some Type instances are allocated as arrays, some aren't. So we provide
109   // this method to get the right kind of destruction for the type of Type.
110   void destroy() const; // const is a lie, this does "delete this"!
111
112 protected:
113   explicit Type(TypeID id) : ID(id), Abstract(false), SubclassData(0),
114                              RefCount(0), ForwardType(0), NumContainedTys(0),
115                              ContainedTys(0) {}
116   virtual ~Type() {
117     assert(AbstractTypeUsers.empty() && "Abstract types remain");
118   }
119
120   /// Types can become nonabstract later, if they are refined.
121   ///
122   inline void setAbstract(bool Val) { Abstract = Val; }
123
124   unsigned getRefCount() const { return RefCount; }
125
126   unsigned getSubclassData() const { return SubclassData; }
127   void setSubclassData(unsigned val) { SubclassData = val; }
128
129   /// ForwardType - This field is used to implement the union find scheme for
130   /// abstract types.  When types are refined to other types, this field is set
131   /// to the more refined type.  Only abstract types can be forwarded.
132   mutable const Type *ForwardType;
133
134
135   /// AbstractTypeUsers - Implement a list of the users that need to be notified
136   /// if I am a type, and I get resolved into a more concrete type.
137   ///
138   mutable std::vector<AbstractTypeUser *> AbstractTypeUsers;
139
140   /// NumContainedTys - Keeps track of how many PATypeHandle instances there
141   /// are at the end of this type instance for the list of contained types. It
142   /// is the subclasses responsibility to set this up. Set to 0 if there are no
143   /// contained types in this type.
144   unsigned NumContainedTys;
145
146   /// ContainedTys - A pointer to the array of Types (PATypeHandle) contained 
147   /// by this Type.  For example, this includes the arguments of a function 
148   /// type, the elements of a structure, the pointee of a pointer, the element
149   /// type of an array, etc.  This pointer may be 0 for types that don't 
150   /// contain other types (Integer, Double, Float).  In general, the subclass 
151   /// should arrange for space for the PATypeHandles to be included in the 
152   /// allocation of the type object and set this pointer to the address of the 
153   /// first element. This allows the Type class to manipulate the ContainedTys 
154   /// without understanding the subclass's placement for this array.  keeping 
155   /// it here also allows the subtype_* members to be implemented MUCH more 
156   /// efficiently, and dynamically very few types do not contain any elements.
157   PATypeHandle *ContainedTys;
158
159 public:
160   void print(std::ostream &O) const;
161   void print(std::ostream *O) const { if (O) print(*O); }
162
163   /// @brief Debugging support: print to stderr
164   void dump() const;
165
166   //===--------------------------------------------------------------------===//
167   // Property accessors for dealing with types... Some of these virtual methods
168   // are defined in private classes defined in Type.cpp for primitive types.
169   //
170
171   /// getTypeID - Return the type id for the type.  This will return one
172   /// of the TypeID enum elements defined above.
173   ///
174   inline TypeID getTypeID() const { return ID; }
175
176   /// getDescription - Return the string representation of the type...
177   const std::string &getDescription() const;
178
179   /// isInteger - True if this is an instance of IntegerType.
180   ///
181   bool isInteger() const { return ID == IntegerTyID; } 
182
183   /// isFloatingPoint - Return true if this is one of the two floating point
184   /// types
185   bool isFloatingPoint() const { return ID == FloatTyID || ID == DoubleTyID ||
186       ID == X86_FP80TyID || ID == FP128TyID || ID == PPC_FP128TyID; }
187
188   /// isFPOrFPVector - Return true if this is a FP type or a vector of FP types.
189   ///
190   bool isFPOrFPVector() const;
191   
192   /// isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
193   /// type that includes an opaque type somewhere in it.
194   ///
195   inline bool isAbstract() const { return Abstract; }
196
197   /// canLosslesslyBitCastTo - Return true if this type could be converted 
198   /// with a lossless BitCast to type 'Ty'. For example, uint to int. BitCasts 
199   /// are valid for types of the same size only where no re-interpretation of 
200   /// the bits is done.
201   /// @brief Determine if this type could be losslessly bitcast to Ty
202   bool canLosslesslyBitCastTo(const Type *Ty) const;
203
204
205   /// Here are some useful little methods to query what type derived types are
206   /// Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
207   ///
208   inline bool isPrimitiveType() const { return ID <= LastPrimitiveTyID; }
209   inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
210
211   /// isFirstClassType - Return true if the value is holdable in a register.
212   ///
213   inline bool isFirstClassType() const {
214     return (ID != VoidTyID && ID <= LastPrimitiveTyID) ||
215             ID == IntegerTyID || ID == PointerTyID || ID == VectorTyID;
216   }
217
218   /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
219   /// get the actual size for a particular target, it is reasonable to use the
220   /// TargetData subsystem to do this.
221   ///
222   bool isSized() const {
223     // If it's a primitive, it is always sized.
224     if (ID == IntegerTyID || isFloatingPoint() || ID == PointerTyID)
225       return true;
226     // If it is not something that can have a size (e.g. a function or label),
227     // it doesn't have a size.
228     if (ID != StructTyID && ID != ArrayTyID && ID != VectorTyID &&
229         ID != PackedStructTyID)
230       return false;
231     // If it is something that can have a size and it's concrete, it definitely
232     // has a size, otherwise we have to try harder to decide.
233     return !isAbstract() || isSizedDerivedType();
234   }
235
236   /// getPrimitiveSizeInBits - Return the basic size of this type if it is a
237   /// primitive type.  These are fixed by LLVM and are not target dependent.
238   /// This will return zero if the type does not have a size or is not a
239   /// primitive type.
240   ///
241   unsigned getPrimitiveSizeInBits() const;
242
243   /// getForwaredType - Return the type that this type has been resolved to if
244   /// it has been resolved to anything.  This is used to implement the
245   /// union-find algorithm for type resolution, and shouldn't be used by general
246   /// purpose clients.
247   const Type *getForwardedType() const {
248     if (!ForwardType) return 0;
249     return getForwardedTypeInternal();
250   }
251
252   /// getVAArgsPromotedType - Return the type an argument of this type
253   /// will be promoted to if passed through a variable argument
254   /// function.
255   const Type *getVAArgsPromotedType() const; 
256
257   //===--------------------------------------------------------------------===//
258   // Type Iteration support
259   //
260   typedef PATypeHandle *subtype_iterator;
261   subtype_iterator subtype_begin() const { return ContainedTys; }
262   subtype_iterator subtype_end() const { return &ContainedTys[NumContainedTys];}
263
264   /// getContainedType - This method is used to implement the type iterator
265   /// (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the
266   /// types 'contained' in the derived type.
267   ///
268   const Type *getContainedType(unsigned i) const {
269     assert(i < NumContainedTys && "Index out of range!");
270     return ContainedTys[i].get();
271   }
272
273   /// getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type.
274   ///
275   unsigned getNumContainedTypes() const { return NumContainedTys; }
276
277   //===--------------------------------------------------------------------===//
278   // Static members exported by the Type class itself.  Useful for getting
279   // instances of Type.
280   //
281
282   /// getPrimitiveType - Return a type based on an identifier.
283   static const Type *getPrimitiveType(TypeID IDNumber);
284
285   //===--------------------------------------------------------------------===//
286   // These are the builtin types that are always available...
287   //
288   static const Type *VoidTy, *LabelTy, *FloatTy, *DoubleTy;
289   static const Type *X86_FP80Ty, *FP128Ty, *PPC_FP128Ty;
290   static const IntegerType *Int1Ty, *Int8Ty, *Int16Ty, *Int32Ty, *Int64Ty;
291
292   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
293   static inline bool classof(const Type *T) { return true; }
294
295   void addRef() const {
296     assert(isAbstract() && "Cannot add a reference to a non-abstract type!");
297     ++RefCount;
298   }
299
300   void dropRef() const {
301     assert(isAbstract() && "Cannot drop a reference to a non-abstract type!");
302     assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
303
304     // If this is the last PATypeHolder using this object, and there are no
305     // PATypeHandles using it, the type is dead, delete it now.
306     if (--RefCount == 0 && AbstractTypeUsers.empty())
307       this->destroy();
308   }
309   
310   /// addAbstractTypeUser - Notify an abstract type that there is a new user of
311   /// it.  This function is called primarily by the PATypeHandle class.
312   ///
313   void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
314     assert(isAbstract() && "addAbstractTypeUser: Current type not abstract!");
315     AbstractTypeUsers.push_back(U);
316   }
317   
318   /// removeAbstractTypeUser - Notify an abstract type that a user of the class
319   /// no longer has a handle to the type.  This function is called primarily by
320   /// the PATypeHandle class.  When there are no users of the abstract type, it
321   /// is annihilated, because there is no way to get a reference to it ever
322   /// again.
323   ///
324   void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const;
325
326 private:
327   /// isSizedDerivedType - Derived types like structures and arrays are sized
328   /// iff all of the members of the type are sized as well.  Since asking for
329   /// their size is relatively uncommon, move this operation out of line.
330   bool isSizedDerivedType() const;
331
332   virtual void refineAbstractType(const DerivedType *OldTy, const Type *NewTy);
333   virtual void typeBecameConcrete(const DerivedType *AbsTy);
334
335 protected:
336   // PromoteAbstractToConcrete - This is an internal method used to calculate
337   // change "Abstract" from true to false when types are refined.
338   void PromoteAbstractToConcrete();
339   friend class TypeMapBase;
340 };
341
342 //===----------------------------------------------------------------------===//
343 // Define some inline methods for the AbstractTypeUser.h:PATypeHandle class.
344 // These are defined here because they MUST be inlined, yet are dependent on
345 // the definition of the Type class.
346 //
347 inline void PATypeHandle::addUser() {
348   assert(Ty && "Type Handle has a null type!");
349   if (Ty->isAbstract())
350     Ty->addAbstractTypeUser(User);
351 }
352 inline void PATypeHandle::removeUser() {
353   if (Ty->isAbstract())
354     Ty->removeAbstractTypeUser(User);
355 }
356
357 // Define inline methods for PATypeHolder...
358
359 inline void PATypeHolder::addRef() {
360   if (Ty->isAbstract())
361     Ty->addRef();
362 }
363
364 inline void PATypeHolder::dropRef() {
365   if (Ty->isAbstract())
366     Ty->dropRef();
367 }
368
369
370 //===----------------------------------------------------------------------===//
371 // Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a
372 // graph of sub types...
373
374 template <> struct GraphTraits<Type*> {
375   typedef Type NodeType;
376   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
377
378   static inline NodeType *getEntryNode(Type *T) { return T; }
379   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
380     return N->subtype_begin();
381   }
382   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
383     return N->subtype_end();
384   }
385 };
386
387 template <> struct GraphTraits<const Type*> {
388   typedef const Type NodeType;
389   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
390
391   static inline NodeType *getEntryNode(const Type *T) { return T; }
392   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
393     return N->subtype_begin();
394   }
395   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
396     return N->subtype_end();
397   }
398 };
399
400 template <> inline bool isa_impl<PointerType, Type>(const Type &Ty) {
401   return Ty.getTypeID() == Type::PointerTyID;
402 }
403
404 std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Type &T);
405
406 } // End llvm namespace
407
408 #endif