lib/ExecutionEngine/Interpreter/Execution.cpp

   1 //===-- Execution.cpp - Implement code to simulate the program ------------===//
   2 //
   3 //  This file contains the actual instruction interpreter.
   4 //
   5 //===----------------------------------------------------------------------===//
   6
   7 #include "Interpreter.h"
   8 #include "ExecutionAnnotations.h"
   9 #include "llvm/iOther.h"
  10 #include "llvm/iTerminators.h"
  11 #include "llvm/iMemory.h"
  12 #include "llvm/Type.h"
  13 #include "llvm/ConstPoolVals.h"
  14 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  15 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  16 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  17
  18 static unsigned getOperandSlot(Value *V) {
  19   SlotNumber *SN = (SlotNumber*)V->getAnnotation(SlotNumberAID);
  20   assert(SN && "Operand does not have a slot number annotation!");
  21   return SN->SlotNum;
  22 }
  23
  24 #define GET_CONST_VAL(TY, CLASS) \
  25   case Type::TY##TyID: Result.TY##Val = ((CLASS*)CPV)->getValue(); break
  26
  27 static GenericValue getOperandValue(Value *V, ExecutionContext &SF) {
  28   if (ConstPoolVal *CPV = V->castConstant()) {
  29     GenericValue Result;
  30     switch (CPV->getType()->getPrimitiveID()) {
  31       GET_CONST_VAL(Bool   , ConstPoolBool);
  32       GET_CONST_VAL(UByte  , ConstPoolUInt);
  33       GET_CONST_VAL(SByte  , ConstPoolSInt);
  34       GET_CONST_VAL(UShort , ConstPoolUInt);
  35       GET_CONST_VAL(Short  , ConstPoolSInt);
  36       GET_CONST_VAL(UInt   , ConstPoolUInt);
  37       GET_CONST_VAL(Int    , ConstPoolSInt);
  38       GET_CONST_VAL(Float  , ConstPoolFP);
  39       GET_CONST_VAL(Double , ConstPoolFP);
  40     default:
  41       cout << "ERROR: Constant unimp for type: " << CPV->getType() << endl;
  42     }
  43     return Result;
  44   } else {
  45     unsigned TyP = V->getType()->getUniqueID();   // TypePlane for value
  46     return SF.Values[TyP][getOperandSlot(V)];
  47   }
  48 }
  49
  50 static void printOperandInfo(Value *V, ExecutionContext &SF) {
  51   if (!V->isConstant()) {
  52     unsigned TyP  = V->getType()->getUniqueID();   // TypePlane for value
  53     unsigned Slot = getOperandSlot(V);
  54     cout << "Value=" << (void*)V << " TypeID=" << TyP << " Slot=" << Slot
  55          << " Addr=" << &SF.Values[TyP][Slot] << " SF=" << &SF << endl;
  56   }
  57 }
  58
  59
  60
  61 static void SetValue(Value *V, GenericValue Val, ExecutionContext &SF) {
  62   unsigned TyP = V->getType()->getUniqueID();   // TypePlane for value
  63
  64   //cout << "Setting value: " << &SF.Values[TyP][getOperandSlot(V)] << endl;
  65   SF.Values[TyP][getOperandSlot(V)] = Val;
  66 }
  67
  68
  69
  70 //===----------------------------------------------------------------------===//
  71 //                    Binary Instruction Implementations
  72 //===----------------------------------------------------------------------===//
  73
  74 #define IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(OP, TY) \
  75    case Type::TY##TyID: Dest.TY##Val = Src1.TY##Val OP Src2.TY##Val; break
  76 #define IMPLEMENT_BINARY_PTR_OPERATOR(OP) \
  77    case Type::PointerTyID: Dest.PointerVal = \
  78      (GenericValue*)((unsigned long)Src1.PointerVal OP (unsigned long)Src2.PointerVal); break
  79
  80 static GenericValue executeAddInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
  81                                    const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
  82   GenericValue Dest;
  83   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
  84     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, UByte);
  85     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, SByte);
  86     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, UShort);
  87     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, Short);
  88     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, UInt);
  89     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, Int);
  90     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, Float);
  91     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(+, Double);
  92     IMPLEMENT_BINARY_PTR_OPERATOR(+);
  93   case Type::ULongTyID:
  94   case Type::LongTyID:
  95   default:
  96     cout << "Unhandled type for Add instruction: " << Ty << endl;
  97   }
  98   return Dest;
  99 }
 100
 101 static GenericValue executeSubInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
 102                                    const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
 103   GenericValue Dest;
 104   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 105     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, UByte);
 106     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, SByte);
 107     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, UShort);
 108     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, Short);
 109     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, UInt);
 110     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, Int);
 111     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, Float);
 112     IMPLEMENT_BINARY_OPERATOR(-, Double);
 113     IMPLEMENT_BINARY_PTR_OPERATOR(-);
 114   case Type::ULongTyID:
 115   case Type::LongTyID:
 116   default:
 117     cout << "Unhandled type for Sub instruction: " << Ty << endl;
 118   }
 119   return Dest;
 120 }
 121
 122 #define IMPLEMENT_SETCC(OP, TY) \
 123    case Type::TY##TyID: Dest.BoolVal = Src1.TY##Val OP Src2.TY##Val; break
 124
 125 static GenericValue executeSetEQInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
 126                                      const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
 127   GenericValue Dest;
 128   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 129     IMPLEMENT_SETCC(==, UByte);
 130     IMPLEMENT_SETCC(==, SByte);
 131     IMPLEMENT_SETCC(==, UShort);
 132     IMPLEMENT_SETCC(==, Short);
 133     IMPLEMENT_SETCC(==, UInt);
 134     IMPLEMENT_SETCC(==, Int);
 135     IMPLEMENT_SETCC(==, Float);
 136     IMPLEMENT_SETCC(==, Double);
 137     IMPLEMENT_SETCC(==, Pointer);
 138   case Type::ULongTyID:
 139   case Type::LongTyID:
 140   default:
 141     cout << "Unhandled type for SetEQ instruction: " << Ty << endl;
 142   }
 143   return Dest;
 144 }
 145
 146 static GenericValue executeSetNEInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
 147                                      const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
 148   GenericValue Dest;
 149   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 150     IMPLEMENT_SETCC(!=, UByte);
 151     IMPLEMENT_SETCC(!=, SByte);
 152     IMPLEMENT_SETCC(!=, UShort);
 153     IMPLEMENT_SETCC(!=, Short);
 154     IMPLEMENT_SETCC(!=, UInt);
 155     IMPLEMENT_SETCC(!=, Int);
 156     IMPLEMENT_SETCC(!=, Float);
 157     IMPLEMENT_SETCC(!=, Double);
 158     IMPLEMENT_SETCC(!=, Pointer);
 159   case Type::ULongTyID:
 160   case Type::LongTyID:
 161   default:
 162     cout << "Unhandled type for SetNE instruction: " << Ty << endl;
 163   }
 164   return Dest;
 165 }
 166
 167 static GenericValue executeSetLEInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
 168                                      const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
 169   GenericValue Dest;
 170   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 171     IMPLEMENT_SETCC(<=, UByte);
 172     IMPLEMENT_SETCC(<=, SByte);
 173     IMPLEMENT_SETCC(<=, UShort);
 174     IMPLEMENT_SETCC(<=, Short);
 175     IMPLEMENT_SETCC(<=, UInt);
 176     IMPLEMENT_SETCC(<=, Int);
 177     IMPLEMENT_SETCC(<=, Float);
 178     IMPLEMENT_SETCC(<=, Double);
 179     IMPLEMENT_SETCC(<=, Pointer);
 180   case Type::ULongTyID:
 181   case Type::LongTyID:
 182   default:
 183     cout << "Unhandled type for SetLE instruction: " << Ty << endl;
 184   }
 185   return Dest;
 186 }
 187
 188 static GenericValue executeSetGEInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
 189                                      const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
 190   GenericValue Dest;
 191   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 192     IMPLEMENT_SETCC(>=, UByte);
 193     IMPLEMENT_SETCC(>=, SByte);
 194     IMPLEMENT_SETCC(>=, UShort);
 195     IMPLEMENT_SETCC(>=, Short);
 196     IMPLEMENT_SETCC(>=, UInt);
 197     IMPLEMENT_SETCC(>=, Int);
 198     IMPLEMENT_SETCC(>=, Float);
 199     IMPLEMENT_SETCC(>=, Double);
 200     IMPLEMENT_SETCC(>=, Pointer);
 201   case Type::ULongTyID:
 202   case Type::LongTyID:
 203   default:
 204     cout << "Unhandled type for SetGE instruction: " << Ty << endl;
 205   }
 206   return Dest;
 207 }
 208
 209 static GenericValue executeSetLTInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
 210                                      const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
 211   GenericValue Dest;
 212   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 213     IMPLEMENT_SETCC(<, UByte);
 214     IMPLEMENT_SETCC(<, SByte);
 215     IMPLEMENT_SETCC(<, UShort);
 216     IMPLEMENT_SETCC(<, Short);
 217     IMPLEMENT_SETCC(<, UInt);
 218     IMPLEMENT_SETCC(<, Int);
 219     IMPLEMENT_SETCC(<, Float);
 220     IMPLEMENT_SETCC(<, Double);
 221     IMPLEMENT_SETCC(<, Pointer);
 222   case Type::ULongTyID:
 223   case Type::LongTyID:
 224   default:
 225     cout << "Unhandled type for SetLT instruction: " << Ty << endl;
 226   }
 227   return Dest;
 228 }
 229
 230 static GenericValue executeSetGTInst(GenericValue Src1, GenericValue Src2,
 231                                      const Type *Ty, ExecutionContext &SF) {
 232   GenericValue Dest;
 233   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 234     IMPLEMENT_SETCC(>, UByte);
 235     IMPLEMENT_SETCC(>, SByte);
 236     IMPLEMENT_SETCC(>, UShort);
 237     IMPLEMENT_SETCC(>, Short);
 238     IMPLEMENT_SETCC(>, UInt);
 239     IMPLEMENT_SETCC(>, Int);
 240     IMPLEMENT_SETCC(>, Float);
 241     IMPLEMENT_SETCC(>, Double);
 242     IMPLEMENT_SETCC(>, Pointer);
 243   case Type::ULongTyID:
 244   case Type::LongTyID:
 245   default:
 246     cout << "Unhandled type for SetGT instruction: " << Ty << endl;
 247   }
 248   return Dest;
 249 }
 250
 251 static void executeBinaryInst(BinaryOperator *I, ExecutionContext &SF) {
 252   const Type *Ty = I->getOperand(0)->getType();
 253   GenericValue Src1  = getOperandValue(I->getOperand(0), SF);
 254   GenericValue Src2  = getOperandValue(I->getOperand(1), SF);
 255   GenericValue R;   // Result
 256
 257   switch (I->getOpcode()) {
 258   case Instruction::Add: R = executeAddInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 259   case Instruction::Sub: R = executeSubInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 260   case Instruction::SetEQ: R = executeSetEQInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 261   case Instruction::SetNE: R = executeSetNEInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 262   case Instruction::SetLE: R = executeSetLEInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 263   case Instruction::SetGE: R = executeSetGEInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 264   case Instruction::SetLT: R = executeSetLTInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 265   case Instruction::SetGT: R = executeSetGTInst(Src1, Src2, Ty, SF); break;
 266   default:
 267     cout << "Don't know how to handle this binary operator!\n-->" << I;
 268   }
 269
 270   SetValue(I, R, SF);
 271 }
 272
 273 //===----------------------------------------------------------------------===//
 274 //                     Terminator Instruction Implementations
 275 //===----------------------------------------------------------------------===//
 276
 277 void Interpreter::executeRetInst(ReturnInst *I, ExecutionContext &SF) {
 278   const Type *RetTy = 0;
 279   GenericValue Result;
 280
 281   // Save away the return value... (if we are not 'ret void')
 282   if (I->getNumOperands()) {
 283     RetTy  = I->getReturnValue()->getType();
 284     Result = getOperandValue(I->getReturnValue(), SF);
 285   }
 286
 287   // Save previously executing meth
 288   const Method *M = ECStack.back().CurMethod;
 289
 290   // Pop the current stack frame... this invalidates SF
 291   ECStack.pop_back();
 292
 293   if (ECStack.empty()) {  // Finished main.  Put result into exit code...
 294     if (RetTy) {          // Nonvoid return type?
 295       cout << "Method " << M->getType() << " \"" << M->getName()
 296            << "\" returned ";
 297       printValue(RetTy, Result);
 298       cout << endl;
 299
 300       if (RetTy->isIntegral())
 301         ExitCode = Result.SByteVal;   // Capture the exit code of the program
 302     } else {
 303       ExitCode = 0;
 304     }
 305     return;
 306   }
 307
 308   // If we have a previous stack frame, and we have a previous call, fill in
 309   // the return value...
 310   //
 311   ExecutionContext &NewSF = ECStack.back();
 312   if (NewSF.Caller) {
 313     if (NewSF.Caller->getType() != Type::VoidTy)             // Save result...
 314       SetValue(NewSF.Caller, Result, NewSF);
 315
 316     NewSF.Caller = 0;          // We returned from the call...
 317   } else {
 318     // This must be a function that is executing because of a user 'call'
 319     // instruction.
 320     cout << "Method " << M->getType() << " \"" << M->getName()
 321          << "\" returned ";
 322     printValue(RetTy, Result);
 323     cout << endl;
 324   }
 325 }
 326
 327 void Interpreter::executeBrInst(BranchInst *I, ExecutionContext &SF) {
 328   SF.PrevBB = SF.CurBB;               // Update PrevBB so that PHI nodes work...
 329   BasicBlock *Dest;
 330
 331   Dest = I->getSuccessor(0);          // Uncond branches have a fixed dest...
 332   if (!I->isUnconditional()) {
 333     if (getOperandValue(I->getCondition(), SF).BoolVal == 0) // If false cond...
 334       Dest = I->getSuccessor(1);
 335   }
 336   SF.CurBB   = Dest;                  // Update CurBB to branch destination
 337   SF.CurInst = SF.CurBB->begin();     // Update new instruction ptr...
 338 }
 339
 340 //===----------------------------------------------------------------------===//
 341 //                     Memory Instruction Implementations
 342 //===----------------------------------------------------------------------===//
 343
 344 // Create a TargetData structure to handle memory addressing and size/alignment
 345 // computations
 346 //
 347 static TargetData TD("lli Interpreter");
 348
 349 void Interpreter::executeAllocInst(AllocationInst *I, ExecutionContext &SF) {
 350   const Type *Ty = I->getType()->getValueType();  // Type to be allocated
 351   unsigned NumElements = 1;
 352
 353   if (I->getNumOperands()) {   // Allocating a unsized array type?
 354     assert(Ty->isArrayType() && Ty->castArrayType()->isUnsized() &&
 355            "Allocation inst with size operand for !unsized array type???");
 356     Ty = ((const ArrayType*)Ty)->getElementType();  // Get the actual type...
 357
 358     // Get the number of elements being allocated by the array...
 359     GenericValue NumEl = getOperandValue(I->getOperand(0), SF);
 360     NumElements = NumEl.UIntVal;
 361   }
 362
 363   // Allocate enough memory to hold the type...
 364   GenericValue Result;
 365   Result.PointerVal = (GenericValue*)malloc(NumElements * TD.getTypeSize(Ty));
 366   assert(Result.PointerVal != 0 && "Null pointer returned by malloc!");
 367   SetValue(I, Result, SF);
 368
 369   if (I->getOpcode() == Instruction::Alloca) {
 370     // Keep track to free it later...
 371   }
 372 }
 373
 374 static void executeFreeInst(FreeInst *I, ExecutionContext &SF) {
 375   assert(I->getOperand(0)->getType()->isPointerType() && "Freeing nonptr?");
 376   GenericValue Value = getOperandValue(I->getOperand(0), SF);
 377   // TODO: Check to make sure memory is allocated
 378   free(Value.PointerVal);   // Free memory
 379 }
 380
 381 static void executeLoadInst(LoadInst *I, ExecutionContext &SF) {
 382   assert(I->getNumOperands() == 1 && "NI!");
 383   GenericValue *Ptr = getOperandValue(I->getPtrOperand(), SF).PointerVal;
 384   GenericValue Result;
 385
 386   switch (I->getType()->getPrimitiveID()) {
 387   case Type::BoolTyID:
 388   case Type::UByteTyID:
 389   case Type::SByteTyID:   Result.SByteVal = Ptr->SByteVal; break;
 390   case Type::UShortTyID:
 391   case Type::ShortTyID:   Result.ShortVal = Ptr->ShortVal; break;
 392   case Type::UIntTyID:
 393   case Type::IntTyID:     Result.IntVal = Ptr->IntVal; break;
 394     //case Type::ULongTyID:
 395     //case Type::LongTyID:    Result.LongVal = Ptr->LongVal; break;
 396   case Type::FloatTyID:   Result.FloatVal = Ptr->FloatVal; break;
 397   case Type::DoubleTyID:  Result.DoubleVal = Ptr->DoubleVal; break;
 398   case Type::PointerTyID: Result.PointerVal = Ptr->PointerVal; break;
 399   default:
 400     cout << "Cannot load value of type " << I->getType() << "!\n";
 401   }
 402
 403   SetValue(I, Result, SF);
 404 }
 405
 406 static void executeStoreInst(StoreInst *I, ExecutionContext &SF) {
 407   GenericValue *Ptr = getOperandValue(I->getPtrOperand(), SF).PointerVal;
 408   GenericValue Val = getOperandValue(I->getOperand(0), SF);
 409   assert(I->getNumOperands() == 2 && "NI!");
 410
 411   switch (I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveID()) {
 412   case Type::BoolTyID:
 413   case Type::UByteTyID:
 414   case Type::SByteTyID:   Ptr->SByteVal = Val.SByteVal; break;
 415   case Type::UShortTyID:
 416   case Type::ShortTyID:   Ptr->ShortVal = Val.ShortVal; break;
 417   case Type::UIntTyID:
 418   case Type::IntTyID:     Ptr->IntVal = Val.IntVal; break;
 419     //case Type::ULongTyID:
 420     //case Type::LongTyID:    Ptr->LongVal = Val.LongVal; break;
 421   case Type::FloatTyID:   Ptr->FloatVal = Val.FloatVal; break;
 422   case Type::DoubleTyID:  Ptr->DoubleVal = Val.DoubleVal; break;
 423   case Type::PointerTyID: Ptr->PointerVal = Val.PointerVal; break;
 424   default:
 425     cout << "Cannot store value of type " << I->getType() << "!\n";
 426   }
 427 }
 428
 429
 430 //===----------------------------------------------------------------------===//
 431 //                 Miscellaneous Instruction Implementations
 432 //===----------------------------------------------------------------------===//
 433
 434 void Interpreter::executeCallInst(CallInst *I, ExecutionContext &SF) {
 435   ECStack.back().Caller = I;
 436   vector<GenericValue> ArgVals;
 437   ArgVals.reserve(I->getNumOperands()-1);
 438   for (unsigned i = 1; i < I->getNumOperands(); ++i)
 439     ArgVals.push_back(getOperandValue(I->getOperand(i), SF));
 440
 441   callMethod(I->getCalledMethod(), ArgVals);
 442 }
 443
 444 static void executePHINode(PHINode *I, ExecutionContext &SF) {
 445   BasicBlock *PrevBB = SF.PrevBB;
 446   Value *IncomingValue = 0;
 447
 448   // Search for the value corresponding to this previous bb...
 449   for (unsigned i = I->getNumIncomingValues(); i > 0;) {
 450     if (I->getIncomingBlock(--i) == PrevBB) {
 451       IncomingValue = I->getIncomingValue(i);
 452       break;
 453     }
 454   }
 455   assert(IncomingValue && "No PHI node predecessor for current PrevBB!");
 456
 457   // Found the value, set as the result...
 458   SetValue(I, getOperandValue(IncomingValue, SF), SF);
 459 }
 460
 461 #define IMPLEMENT_SHIFT(OP, TY) \
 462    case Type::TY##TyID: Dest.TY##Val = Src1.TY##Val OP Src2.UByteVal; break
 463
 464 static void executeShlInst(ShiftInst *I, ExecutionContext &SF) {
 465   const Type *Ty = I->getOperand(0)->getType();
 466   GenericValue Src1  = getOperandValue(I->getOperand(0), SF);
 467   GenericValue Src2  = getOperandValue(I->getOperand(1), SF);
 468   GenericValue Dest;
 469
 470   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 471     IMPLEMENT_SHIFT(<<, UByte);
 472     IMPLEMENT_SHIFT(<<, SByte);
 473     IMPLEMENT_SHIFT(<<, UShort);
 474     IMPLEMENT_SHIFT(<<, Short);
 475     IMPLEMENT_SHIFT(<<, UInt);
 476     IMPLEMENT_SHIFT(<<, Int);
 477   case Type::ULongTyID:
 478   case Type::LongTyID:
 479   default:
 480     cout << "Unhandled type for Shl instruction: " << Ty << endl;
 481   }
 482   SetValue(I, Dest, SF);
 483 }
 484
 485 static void executeShrInst(ShiftInst *I, ExecutionContext &SF) {
 486   const Type *Ty = I->getOperand(0)->getType();
 487   GenericValue Src1  = getOperandValue(I->getOperand(0), SF);
 488   GenericValue Src2  = getOperandValue(I->getOperand(1), SF);
 489   GenericValue Dest;
 490
 491   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 492     IMPLEMENT_SHIFT(>>, UByte);
 493     IMPLEMENT_SHIFT(>>, SByte);
 494     IMPLEMENT_SHIFT(>>, UShort);
 495     IMPLEMENT_SHIFT(>>, Short);
 496     IMPLEMENT_SHIFT(>>, UInt);
 497     IMPLEMENT_SHIFT(>>, Int);
 498   case Type::ULongTyID:
 499   case Type::LongTyID:
 500   default:
 501     cout << "Unhandled type for Shr instruction: " << Ty << endl;
 502   }
 503   SetValue(I, Dest, SF);
 504 }
 505
 506 #define IMPLEMENT_CAST(DTY, DCTY, STY) \
 507    case Type::STY##TyID: Dest.DTY##Val = (DCTY)Src.STY##Val; break;
 508
 509 #define IMPLEMENT_CAST_CASE_START(DESTTY, DESTCTY)    \
 510   case Type::DESTTY##TyID:                      \
 511     switch (SrcTy->getPrimitiveID()) {          \
 512       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, UByte);   \
 513       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, SByte);   \
 514       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, UShort);  \
 515       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, Short);   \
 516       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, UInt);    \
 517       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, Int);
 518
 519 #define IMPLEMENT_CAST_CASE_PTR_IMP(DESTTY, DESTCTY) \
 520       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, Pointer)
 521
 522 #define IMPLEMENT_CAST_CASE_FP_IMP(DESTTY, DESTCTY) \
 523       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, Float);   \
 524       IMPLEMENT_CAST(DESTTY, DESTCTY, Double)
 525
 526 #define IMPLEMENT_CAST_CASE_END()    \
 527     default: cout << "Unhandled cast: " << SrcTy << " to " << Ty << endl;  \
 528       break;                                    \
 529     }                                           \
 530     break
 531
 532 #define IMPLEMENT_CAST_CASE(DESTTY, DESTCTY) \
 533    IMPLEMENT_CAST_CASE_START(DESTTY, DESTCTY);   \
 534    IMPLEMENT_CAST_CASE_FP_IMP(DESTTY, DESTCTY); \
 535    IMPLEMENT_CAST_CASE_PTR_IMP(DESTTY, DESTCTY); \
 536    IMPLEMENT_CAST_CASE_END()
 537
 538 #define IMPLEMENT_CAST_CASE_FP(DESTTY, DESTCTY) \
 539    IMPLEMENT_CAST_CASE_START(DESTTY, DESTCTY);   \
 540    IMPLEMENT_CAST_CASE_FP_IMP(DESTTY, DESTCTY); \
 541    IMPLEMENT_CAST_CASE_END()
 542
 543 #define IMPLEMENT_CAST_CASE_PTR(DESTTY, DESTCTY) \
 544    IMPLEMENT_CAST_CASE_START(DESTTY, DESTCTY);   \
 545    IMPLEMENT_CAST_CASE_PTR_IMP(DESTTY, DESTCTY); \
 546    IMPLEMENT_CAST_CASE_END()
 547
 548 static void executeCastInst(CastInst *I, ExecutionContext &SF) {
 549   const Type *Ty = I->getType();
 550   const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 551   GenericValue Src  = getOperandValue(I->getOperand(0), SF);
 552   GenericValue Dest;
 553
 554   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 555     IMPLEMENT_CAST_CASE(UByte , unsigned char);
 556     IMPLEMENT_CAST_CASE(SByte ,   signed char);
 557     IMPLEMENT_CAST_CASE(UShort, unsigned short);
 558     IMPLEMENT_CAST_CASE(Short ,   signed char);
 559     IMPLEMENT_CAST_CASE(UInt  , unsigned int );
 560     IMPLEMENT_CAST_CASE(Int   ,   signed int );
 561     IMPLEMENT_CAST_CASE_FP(Float ,          float);
 562     IMPLEMENT_CAST_CASE_FP(Double,          double);
 563     IMPLEMENT_CAST_CASE_PTR(Pointer, GenericValue *);
 564   case Type::ULongTyID:
 565   case Type::LongTyID:
 566   default:
 567     cout << "Unhandled dest type for cast instruction: " << Ty << endl;
 568   }
 569   SetValue(I, Dest, SF);
 570 }
 571
 572
 573
 574
 575 //===----------------------------------------------------------------------===//
 576 //                        Dispatch and Execution Code
 577 //===----------------------------------------------------------------------===//
 578
 579 MethodInfo::MethodInfo(Method *M) : Annotation(MethodInfoAID) {
 580   // Assign slot numbers to the method arguments...
 581   const Method::ArgumentListType &ArgList = M->getArgumentList();
 582   for (Method::ArgumentListType::const_iterator AI = ArgList.begin(),
 583          AE = ArgList.end(); AI != AE; ++AI) {
 584     MethodArgument *MA = *AI;
 585     MA->addAnnotation(new SlotNumber(getValueSlot(MA)));
 586   }
 587
 588   // Iterate over all of the instructions...
 589   unsigned InstNum = 0;
 590   for (Method::inst_iterator MI = M->inst_begin(), ME = M->inst_end();
 591        MI != ME; ++MI) {
 592     Instruction *I = *MI;                          // For each instruction...
 593     I->addAnnotation(new InstNumber(++InstNum, getValueSlot(I))); // Add Annote
 594   }
 595 }
 596
 597 unsigned MethodInfo::getValueSlot(const Value *V) {
 598   unsigned Plane = V->getType()->getUniqueID();
 599   if (Plane >= NumPlaneElements.size())
 600     NumPlaneElements.resize(Plane+1, 0);
 601   return NumPlaneElements[Plane]++;
 602 }
 603
 604
 605 void Interpreter::initializeExecutionEngine() {
 606   AnnotationManager::registerAnnotationFactory(MethodInfoAID, CreateMethodInfo);
 607 }
 608
 609 //===----------------------------------------------------------------------===//
 610 // callMethod - Execute the specified method...
 611 //
 612 void Interpreter::callMethod(Method *M, const vector<GenericValue> &ArgVals) {
 613   assert((ECStack.empty() || ECStack.back().Caller == 0 ||
 614           ECStack.back().Caller->getNumOperands()-1 == ArgVals.size()) &&
 615          "Incorrect number of arguments passed into function call!");
 616   if (M->isExternal()) {
 617     callExternalMethod(M, ArgVals);
 618     return;
 619   }
 620
 621   // Process the method, assigning instruction numbers to the instructions in
 622   // the method.  Also calculate the number of values for each type slot active.
 623   //
 624   MethodInfo *MethInfo = (MethodInfo*)M->getOrCreateAnnotation(MethodInfoAID);
 625   ECStack.push_back(ExecutionContext());         // Make a new stack frame...
 626
 627   ExecutionContext &StackFrame = ECStack.back(); // Fill it in...
 628   StackFrame.CurMethod = M;
 629   StackFrame.CurBB     = M->front();
 630   StackFrame.CurInst   = StackFrame.CurBB->begin();
 631   StackFrame.MethInfo  = MethInfo;
 632
 633   // Initialize the values to nothing...
 634   StackFrame.Values.resize(MethInfo->NumPlaneElements.size());
 635   for (unsigned i = 0; i < MethInfo->NumPlaneElements.size(); ++i)
 636     StackFrame.Values[i].resize(MethInfo->NumPlaneElements[i]);
 637
 638   StackFrame.PrevBB = 0;  // No previous BB for PHI nodes...
 639
 640
 641   // Run through the method arguments and initialize their values...
 642   unsigned i = 0;
 643   for (Method::ArgumentListType::iterator MI = M->getArgumentList().begin(),
 644          ME = M->getArgumentList().end(); MI != ME; ++MI, ++i) {
 645     SetValue(*MI, ArgVals[i], StackFrame);
 646   }
 647 }
 648
 649 // executeInstruction - Interpret a single instruction, increment the "PC", and
 650 // return true if the next instruction is a breakpoint...
 651 //
 652 bool Interpreter::executeInstruction() {
 653   assert(!ECStack.empty() && "No program running, cannot execute inst!");
 654
 655   ExecutionContext &SF = ECStack.back();  // Current stack frame
 656   Instruction *I = *SF.CurInst++;         // Increment before execute
 657
 658   if (I->isBinaryOp()) {
 659     executeBinaryInst((BinaryOperator*)I, SF);
 660   } else {
 661     switch (I->getOpcode()) {
 662       // Terminators
 663     case Instruction::Ret:     executeRetInst   ((ReturnInst*)I, SF); break;
 664     case Instruction::Br:      executeBrInst    ((BranchInst*)I, SF); break;
 665       // Memory Instructions
 666     case Instruction::Alloca:
 667     case Instruction::Malloc:  executeAllocInst ((AllocationInst*)I, SF); break;
 668     case Instruction::Free:    executeFreeInst  ((FreeInst*)  I, SF); break;
 669     case Instruction::Load:    executeLoadInst  ((LoadInst*)  I, SF); break;
 670     case Instruction::Store:   executeStoreInst ((StoreInst*) I, SF); break;
 671
 672       // Miscellaneous Instructions
 673     case Instruction::Call:    executeCallInst  ((CallInst*)  I, SF); break;
 674     case Instruction::PHINode: executePHINode   ((PHINode*)   I, SF); break;
 675     case Instruction::Shl:     executeShlInst   ((ShiftInst*) I, SF); break;
 676     case Instruction::Shr:     executeShrInst   ((ShiftInst*) I, SF); break;
 677     case Instruction::Cast:    executeCastInst  ((CastInst*)  I, SF); break;
 678     default:
 679       cout << "Don't know how to execute this instruction!\n-->" << I;
 680     }
 681   }
 682
 683   // Reset the current frame location to the top of stack
 684   CurFrame = ECStack.size()-1;
 685
 686   if (CurFrame == -1) return false;  // No breakpoint if no code
 687
 688   // Return true if there is a breakpoint annotation on the instruction...
 689   return (*ECStack[CurFrame].CurInst)->getAnnotation(BreakpointAID) != 0;
 690 }
 691
 692 void Interpreter::stepInstruction() {  // Do the 'step' command
 693   if (ECStack.empty()) {
 694     cout << "Error: no program running, cannot step!\n";
 695     return;
 696   }
 697
 698   // Run an instruction...
 699   executeInstruction();
 700
 701   // Print the next instruction to execute...
 702   printCurrentInstruction();
 703 }
 704
 705 // --- UI Stuff...
 706
 707
 708
 709 void Interpreter::nextInstruction() {  // Do the 'next' command
 710   if (ECStack.empty()) {
 711     cout << "Error: no program running, cannot 'next'!\n";
 712     return;
 713   }
 714
 715   // If this is a call instruction, step over the call instruction...
 716   // TODO: ICALL, CALL WITH, ...
 717   if ((*ECStack.back().CurInst)->getOpcode() == Instruction::Call) {
 718     // Step into the function...
 719     if (executeInstruction()) {
 720       // Hit a breakpoint, print current instruction, then return to user...
 721       cout << "Breakpoint hit!\n";
 722       printCurrentInstruction();
 723       return;
 724     }
 725
 726     // Finish executing the function...
 727     finish();
 728   } else {
 729     // Normal instruction, just step...
 730     stepInstruction();
 731   }
 732 }
 733
 734 void Interpreter::run() {
 735   if (ECStack.empty()) {
 736     cout << "Error: no program running, cannot run!\n";
 737     return;
 738   }
 739
 740   bool HitBreakpoint = false;
 741   while (!ECStack.empty() && !HitBreakpoint) {
 742     // Run an instruction...
 743     HitBreakpoint = executeInstruction();
 744   }
 745
 746   if (HitBreakpoint) {
 747     cout << "Breakpoint hit!\n";
 748   }
 749
 750   // Print the next instruction to execute...
 751   printCurrentInstruction();
 752 }
 753
 754 void Interpreter::finish() {
 755   if (ECStack.empty()) {
 756     cout << "Error: no program running, cannot run!\n";
 757     return;
 758   }
 759
 760   unsigned StackSize = ECStack.size();
 761   bool HitBreakpoint = false;
 762   while (ECStack.size() >= StackSize && !HitBreakpoint) {
 763     // Run an instruction...
 764     HitBreakpoint = executeInstruction();
 765   }
 766
 767   if (HitBreakpoint) {
 768     cout << "Breakpoint hit!\n";
 769   }
 770
 771   // Print the next instruction to execute...
 772   printCurrentInstruction();
 773 }
 774
 775
 776
 777 // printCurrentInstruction - Print out the instruction that the virtual PC is
 778 // at, or fail silently if no program is running.
 779 //
 780 void Interpreter::printCurrentInstruction() {
 781   if (!ECStack.empty()) {
 782     Instruction *I = *ECStack.back().CurInst;
 783     InstNumber *IN = (InstNumber*)I->getAnnotation(SlotNumberAID);
 784     assert(IN && "Instruction has no numbering annotation!");
 785     cout << "#" << IN->InstNum << I;
 786   }
 787 }
 788
 789 void Interpreter::printValue(const Type *Ty, GenericValue V) {
 790   cout << Ty << " ";
 791
 792   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 793   case Type::BoolTyID:   cout << (V.BoolVal?"true":"false"); break;
 794   case Type::SByteTyID:  cout << V.SByteVal;  break;
 795   case Type::UByteTyID:  cout << V.UByteVal;  break;
 796   case Type::ShortTyID:  cout << V.ShortVal;  break;
 797   case Type::UShortTyID: cout << V.UShortVal; break;
 798   case Type::IntTyID:    cout << V.IntVal;    break;
 799   case Type::UIntTyID:   cout << V.UIntVal;   break;
 800   case Type::FloatTyID:  cout << V.FloatVal;  break;
 801   case Type::DoubleTyID: cout << V.DoubleVal; break;
 802   case Type::PointerTyID:cout << V.PointerVal; break;
 803   default:
 804     cout << "- Don't know how to print value of this type!";
 805     break;
 806   }
 807 }
 808
 809 void Interpreter::printValue(const string &Name) {
 810   Value *PickedVal = ChooseOneOption(Name, LookupMatchingNames(Name));
 811   if (!PickedVal) return;
 812
 813   if (const Method *M = dyn_cast<const Method>(PickedVal)) {
 814     cout << M;  // Print the method
 815   } else {      // Otherwise there should be an annotation for the slot#
 816     printValue(PickedVal->getType(),
 817                getOperandValue(PickedVal, ECStack[CurFrame]));
 818     cout << endl;
 819   }
 820
 821 }
 822
 823 void Interpreter::infoValue(const string &Name) {
 824   Value *PickedVal = ChooseOneOption(Name, LookupMatchingNames(Name));
 825   if (!PickedVal) return;
 826
 827   cout << "Value: ";
 828   printValue(PickedVal->getType(),
 829              getOperandValue(PickedVal, ECStack[CurFrame]));
 830   cout << endl;
 831   printOperandInfo(PickedVal, ECStack[CurFrame]);
 832 }
 833
 834 void Interpreter::list() {
 835   if (ECStack.empty())
 836     cout << "Error: No program executing!\n";
 837   else
 838     cout << ECStack[CurFrame].CurMethod;   // Just print the method out...
 839 }
 840
 841 void Interpreter::printStackTrace() {
 842   if (ECStack.empty()) cout << "No program executing!\n";
 843
 844   for (unsigned i = 0; i < ECStack.size(); ++i) {
 845     cout << (((int)i == CurFrame) ? '>' : '-');
 846     cout << "#" << i << ". " << ECStack[i].CurMethod->getType() << " \""
 847          << ECStack[i].CurMethod->getName() << "\"(";
 848     // TODO: Print Args
 849     cout << ")" << endl;
 850     cout << *ECStack[i].CurInst;
 851   }
 852 }