[PM/AA] Run clang-format over TBAA code to normalize the formatting
[oota-llvm.git] / lib / IR / Instruction.cpp
1 //===-- Instruction.cpp - Implement the Instruction class -----------------===//
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 // This file implements the Instruction class for the IR library.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/IR/Instruction.h"
15 #include "llvm/IR/CallSite.h"
16 #include "llvm/IR/Constants.h"
17 #include "llvm/IR/Instructions.h"
18 #include "llvm/IR/Module.h"
19 #include "llvm/IR/Operator.h"
20 #include "llvm/IR/Type.h"
21 using namespace llvm;
22
23 Instruction::Instruction(Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
24                          Instruction *InsertBefore)
25   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(nullptr) {
26
27   // If requested, insert this instruction into a basic block...
28   if (InsertBefore) {
29     BasicBlock *BB = InsertBefore->getParent();
30     assert(BB && "Instruction to insert before is not in a basic block!");
31     BB->getInstList().insert(InsertBefore, this);
32   }
33 }
34
35 Instruction::Instruction(Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
36                          BasicBlock *InsertAtEnd)
37   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(nullptr) {
38
39   // append this instruction into the basic block
40   assert(InsertAtEnd && "Basic block to append to may not be NULL!");
41   InsertAtEnd->getInstList().push_back(this);
42 }
43
44
45 // Out of line virtual method, so the vtable, etc has a home.
46 Instruction::~Instruction() {
47   assert(!Parent && "Instruction still linked in the program!");
48   if (hasMetadataHashEntry())
49     clearMetadataHashEntries();
50 }
51
52
53 void Instruction::setParent(BasicBlock *P) {
54   Parent = P;
55 }
56
57 const Module *Instruction::getModule() const {
58   return getParent()->getModule();
59 }
60
61 Module *Instruction::getModule() {
62   return getParent()->getModule();
63 }
64
65
66 void Instruction::removeFromParent() {
67   getParent()->getInstList().remove(this);
68 }
69
70 iplist<Instruction>::iterator Instruction::eraseFromParent() {
71   return getParent()->getInstList().erase(this);
72 }
73
74 /// insertBefore - Insert an unlinked instructions into a basic block
75 /// immediately before the specified instruction.
76 void Instruction::insertBefore(Instruction *InsertPos) {
77   InsertPos->getParent()->getInstList().insert(InsertPos, this);
78 }
79
80 /// insertAfter - Insert an unlinked instructions into a basic block
81 /// immediately after the specified instruction.
82 void Instruction::insertAfter(Instruction *InsertPos) {
83   InsertPos->getParent()->getInstList().insertAfter(InsertPos, this);
84 }
85
86 /// moveBefore - Unlink this instruction from its current basic block and
87 /// insert it into the basic block that MovePos lives in, right before
88 /// MovePos.
89 void Instruction::moveBefore(Instruction *MovePos) {
90   MovePos->getParent()->getInstList().splice(MovePos,getParent()->getInstList(),
91                                              this);
92 }
93
94 /// Set or clear the unsafe-algebra flag on this instruction, which must be an
95 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
96 /// flag.
97 void Instruction::setHasUnsafeAlgebra(bool B) {
98   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
99   cast<FPMathOperator>(this)->setHasUnsafeAlgebra(B);
100 }
101
102 /// Set or clear the NoNaNs flag on this instruction, which must be an operator
103 /// which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this flag.
104 void Instruction::setHasNoNaNs(bool B) {
105   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
106   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoNaNs(B);
107 }
108
109 /// Set or clear the no-infs flag on this instruction, which must be an operator
110 /// which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this flag.
111 void Instruction::setHasNoInfs(bool B) {
112   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
113   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoInfs(B);
114 }
115
116 /// Set or clear the no-signed-zeros flag on this instruction, which must be an
117 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
118 /// flag.
119 void Instruction::setHasNoSignedZeros(bool B) {
120   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
121   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoSignedZeros(B);
122 }
123
124 /// Set or clear the allow-reciprocal flag on this instruction, which must be an
125 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
126 /// flag.
127 void Instruction::setHasAllowReciprocal(bool B) {
128   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
129   cast<FPMathOperator>(this)->setHasAllowReciprocal(B);
130 }
131
132 /// Convenience function for setting all the fast-math flags on this
133 /// instruction, which must be an operator which supports these flags. See
134 /// LangRef.html for the meaning of these flats.
135 void Instruction::setFastMathFlags(FastMathFlags FMF) {
136   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
137   cast<FPMathOperator>(this)->setFastMathFlags(FMF);
138 }
139
140 void Instruction::copyFastMathFlags(FastMathFlags FMF) {
141   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "copying fast-math flag on invalid op");
142   cast<FPMathOperator>(this)->copyFastMathFlags(FMF);
143 }
144
145 /// Determine whether the unsafe-algebra flag is set.
146 bool Instruction::hasUnsafeAlgebra() const {
147   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
148   return cast<FPMathOperator>(this)->hasUnsafeAlgebra();
149 }
150
151 /// Determine whether the no-NaNs flag is set.
152 bool Instruction::hasNoNaNs() const {
153   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
154   return cast<FPMathOperator>(this)->hasNoNaNs();
155 }
156
157 /// Determine whether the no-infs flag is set.
158 bool Instruction::hasNoInfs() const {
159   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
160   return cast<FPMathOperator>(this)->hasNoInfs();
161 }
162
163 /// Determine whether the no-signed-zeros flag is set.
164 bool Instruction::hasNoSignedZeros() const {
165   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
166   return cast<FPMathOperator>(this)->hasNoSignedZeros();
167 }
168
169 /// Determine whether the allow-reciprocal flag is set.
170 bool Instruction::hasAllowReciprocal() const {
171   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
172   return cast<FPMathOperator>(this)->hasAllowReciprocal();
173 }
174
175 /// Convenience function for getting all the fast-math flags, which must be an
176 /// operator which supports these flags. See LangRef.html for the meaning of
177 /// these flags.
178 FastMathFlags Instruction::getFastMathFlags() const {
179   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
180   return cast<FPMathOperator>(this)->getFastMathFlags();
181 }
182
183 /// Copy I's fast-math flags
184 void Instruction::copyFastMathFlags(const Instruction *I) {
185   copyFastMathFlags(I->getFastMathFlags());
186 }
187
188
189 const char *Instruction::getOpcodeName(unsigned OpCode) {
190   switch (OpCode) {
191   // Terminators
192   case Ret:    return "ret";
193   case Br:     return "br";
194   case Switch: return "switch";
195   case IndirectBr: return "indirectbr";
196   case Invoke: return "invoke";
197   case Resume: return "resume";
198   case Unreachable: return "unreachable";
199   case CleanupRet: return "cleanupret";
200   case CatchEndPad: return "catchendpad";
201   case CatchRet: return "catchret";
202   case CatchPad: return "catchpad";
203   case TerminatePad: return "terminatepad";
204
205   // Standard binary operators...
206   case Add: return "add";
207   case FAdd: return "fadd";
208   case Sub: return "sub";
209   case FSub: return "fsub";
210   case Mul: return "mul";
211   case FMul: return "fmul";
212   case UDiv: return "udiv";
213   case SDiv: return "sdiv";
214   case FDiv: return "fdiv";
215   case URem: return "urem";
216   case SRem: return "srem";
217   case FRem: return "frem";
218
219   // Logical operators...
220   case And: return "and";
221   case Or : return "or";
222   case Xor: return "xor";
223
224   // Memory instructions...
225   case Alloca:        return "alloca";
226   case Load:          return "load";
227   case Store:         return "store";
228   case AtomicCmpXchg: return "cmpxchg";
229   case AtomicRMW:     return "atomicrmw";
230   case Fence:         return "fence";
231   case GetElementPtr: return "getelementptr";
232
233   // Convert instructions...
234   case Trunc:         return "trunc";
235   case ZExt:          return "zext";
236   case SExt:          return "sext";
237   case FPTrunc:       return "fptrunc";
238   case FPExt:         return "fpext";
239   case FPToUI:        return "fptoui";
240   case FPToSI:        return "fptosi";
241   case UIToFP:        return "uitofp";
242   case SIToFP:        return "sitofp";
243   case IntToPtr:      return "inttoptr";
244   case PtrToInt:      return "ptrtoint";
245   case BitCast:       return "bitcast";
246   case AddrSpaceCast: return "addrspacecast";
247
248   // Other instructions...
249   case ICmp:           return "icmp";
250   case FCmp:           return "fcmp";
251   case PHI:            return "phi";
252   case Select:         return "select";
253   case Call:           return "call";
254   case Shl:            return "shl";
255   case LShr:           return "lshr";
256   case AShr:           return "ashr";
257   case VAArg:          return "va_arg";
258   case ExtractElement: return "extractelement";
259   case InsertElement:  return "insertelement";
260   case ShuffleVector:  return "shufflevector";
261   case ExtractValue:   return "extractvalue";
262   case InsertValue:    return "insertvalue";
263   case LandingPad:     return "landingpad";
264   case CleanupPad:   return "cleanuppad";
265
266   default: return "<Invalid operator> ";
267   }
268 }
269
270 /// Return true if both instructions have the same special state
271 /// This must be kept in sync with lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
272 static bool haveSameSpecialState(const Instruction *I1, const Instruction *I2,
273                                  bool IgnoreAlignment = false) {
274   assert(I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
275          "Can not compare special state of different instructions");
276
277   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I1))
278     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I2)->isVolatile() &&
279            (LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I2)->getAlignment() ||
280             IgnoreAlignment) &&
281            LI->getOrdering() == cast<LoadInst>(I2)->getOrdering() &&
282            LI->getSynchScope() == cast<LoadInst>(I2)->getSynchScope();
283   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I1))
284     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I2)->isVolatile() &&
285            (SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I2)->getAlignment() ||
286             IgnoreAlignment) &&
287            SI->getOrdering() == cast<StoreInst>(I2)->getOrdering() &&
288            SI->getSynchScope() == cast<StoreInst>(I2)->getSynchScope();
289   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I1))
290     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I2)->getPredicate();
291   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I1))
292     return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I2)->isTailCall() &&
293            CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I2)->getCallingConv() &&
294            CI->getAttributes() == cast<CallInst>(I2)->getAttributes();
295   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(I1))
296     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I2)->getCallingConv() &&
297            CI->getAttributes() ==
298              cast<InvokeInst>(I2)->getAttributes();
299   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I1))
300     return IVI->getIndices() == cast<InsertValueInst>(I2)->getIndices();
301   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I1))
302     return EVI->getIndices() == cast<ExtractValueInst>(I2)->getIndices();
303   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(I1))
304     return FI->getOrdering() == cast<FenceInst>(I2)->getOrdering() &&
305            FI->getSynchScope() == cast<FenceInst>(I2)->getSynchScope();
306   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I1))
307     return CXI->isVolatile() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isVolatile() &&
308            CXI->isWeak() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isWeak() &&
309            CXI->getSuccessOrdering() ==
310                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSuccessOrdering() &&
311            CXI->getFailureOrdering() ==
312                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getFailureOrdering() &&
313            CXI->getSynchScope() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSynchScope();
314   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I1))
315     return RMWI->getOperation() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOperation() &&
316            RMWI->isVolatile() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->isVolatile() &&
317            RMWI->getOrdering() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOrdering() &&
318            RMWI->getSynchScope() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getSynchScope();
319
320   return true;
321 }
322
323 /// isIdenticalTo - Return true if the specified instruction is exactly
324 /// identical to the current one.  This means that all operands match and any
325 /// extra information (e.g. load is volatile) agree.
326 bool Instruction::isIdenticalTo(const Instruction *I) const {
327   return isIdenticalToWhenDefined(I) &&
328          SubclassOptionalData == I->SubclassOptionalData;
329 }
330
331 /// isIdenticalToWhenDefined - This is like isIdenticalTo, except that it
332 /// ignores the SubclassOptionalData flags, which specify conditions
333 /// under which the instruction's result is undefined.
334 bool Instruction::isIdenticalToWhenDefined(const Instruction *I) const {
335   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
336       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
337       getType() != I->getType())
338     return false;
339
340   // If both instructions have no operands, they are identical.
341   if (getNumOperands() == 0 && I->getNumOperands() == 0)
342     return haveSameSpecialState(this, I);
343
344   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
345   // if all operands are the same.
346   if (!std::equal(op_begin(), op_end(), I->op_begin()))
347     return false;
348
349   if (const PHINode *thisPHI = dyn_cast<PHINode>(this)) {
350     const PHINode *otherPHI = cast<PHINode>(I);
351     return std::equal(thisPHI->block_begin(), thisPHI->block_end(),
352                       otherPHI->block_begin());
353   }
354
355   return haveSameSpecialState(this, I);
356 }
357
358 // isSameOperationAs
359 // This should be kept in sync with isEquivalentOperation in
360 // lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
361 bool Instruction::isSameOperationAs(const Instruction *I,
362                                     unsigned flags) const {
363   bool IgnoreAlignment = flags & CompareIgnoringAlignment;
364   bool UseScalarTypes  = flags & CompareUsingScalarTypes;
365
366   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
367       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
368       (UseScalarTypes ?
369        getType()->getScalarType() != I->getType()->getScalarType() :
370        getType() != I->getType()))
371     return false;
372
373   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
374   // if all operands are the same type
375   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
376     if (UseScalarTypes ?
377         getOperand(i)->getType()->getScalarType() !=
378           I->getOperand(i)->getType()->getScalarType() :
379         getOperand(i)->getType() != I->getOperand(i)->getType())
380       return false;
381
382   return haveSameSpecialState(this, I, IgnoreAlignment);
383 }
384
385 /// isUsedOutsideOfBlock - Return true if there are any uses of I outside of the
386 /// specified block.  Note that PHI nodes are considered to evaluate their
387 /// operands in the corresponding predecessor block.
388 bool Instruction::isUsedOutsideOfBlock(const BasicBlock *BB) const {
389   for (const Use &U : uses()) {
390     // PHI nodes uses values in the corresponding predecessor block.  For other
391     // instructions, just check to see whether the parent of the use matches up.
392     const Instruction *I = cast<Instruction>(U.getUser());
393     const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I);
394     if (!PN) {
395       if (I->getParent() != BB)
396         return true;
397       continue;
398     }
399
400     if (PN->getIncomingBlock(U) != BB)
401       return true;
402   }
403   return false;
404 }
405
406 /// mayReadFromMemory - Return true if this instruction may read memory.
407 ///
408 bool Instruction::mayReadFromMemory() const {
409   switch (getOpcode()) {
410   default: return false;
411   case Instruction::VAArg:
412   case Instruction::Load:
413   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayReadFromMemory
414   case Instruction::AtomicCmpXchg:
415   case Instruction::AtomicRMW:
416   case Instruction::CatchRet:
417   case Instruction::TerminatePad:
418     return true;
419   case Instruction::Call:
420     return !cast<CallInst>(this)->doesNotAccessMemory();
421   case Instruction::Invoke:
422     return !cast<InvokeInst>(this)->doesNotAccessMemory();
423   case Instruction::Store:
424     return !cast<StoreInst>(this)->isUnordered();
425   }
426 }
427
428 /// mayWriteToMemory - Return true if this instruction may modify memory.
429 ///
430 bool Instruction::mayWriteToMemory() const {
431   switch (getOpcode()) {
432   default: return false;
433   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayWriteToMemory
434   case Instruction::Store:
435   case Instruction::VAArg:
436   case Instruction::AtomicCmpXchg:
437   case Instruction::AtomicRMW:
438   case Instruction::CatchRet:
439   case Instruction::TerminatePad:
440     return true;
441   case Instruction::Call:
442     return !cast<CallInst>(this)->onlyReadsMemory();
443   case Instruction::Invoke:
444     return !cast<InvokeInst>(this)->onlyReadsMemory();
445   case Instruction::Load:
446     return !cast<LoadInst>(this)->isUnordered();
447   }
448 }
449
450 bool Instruction::isAtomic() const {
451   switch (getOpcode()) {
452   default:
453     return false;
454   case Instruction::AtomicCmpXchg:
455   case Instruction::AtomicRMW:
456   case Instruction::Fence:
457     return true;
458   case Instruction::Load:
459     return cast<LoadInst>(this)->getOrdering() != NotAtomic;
460   case Instruction::Store:
461     return cast<StoreInst>(this)->getOrdering() != NotAtomic;
462   }
463 }
464
465 bool Instruction::mayThrow() const {
466   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
467     return !CI->doesNotThrow();
468   if (const auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(this))
469     return CRI->unwindsToCaller();
470   if (const auto *CEPI = dyn_cast<CatchEndPadInst>(this))
471     return CEPI->unwindsToCaller();
472   if (const auto *TPI = dyn_cast<TerminatePadInst>(this))
473     return TPI->unwindsToCaller();
474   return isa<ResumeInst>(this);
475 }
476
477 bool Instruction::mayReturn() const {
478   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
479     return !CI->doesNotReturn();
480   return true;
481 }
482
483 /// isAssociative - Return true if the instruction is associative:
484 ///
485 ///   Associative operators satisfy:  x op (y op z) === (x op y) op z
486 ///
487 /// In LLVM, the Add, Mul, And, Or, and Xor operators are associative.
488 ///
489 bool Instruction::isAssociative(unsigned Opcode) {
490   return Opcode == And || Opcode == Or || Opcode == Xor ||
491          Opcode == Add || Opcode == Mul;
492 }
493
494 bool Instruction::isAssociative() const {
495   unsigned Opcode = getOpcode();
496   if (isAssociative(Opcode))
497     return true;
498
499   switch (Opcode) {
500   case FMul:
501   case FAdd:
502     return cast<FPMathOperator>(this)->hasUnsafeAlgebra();
503   default:
504     return false;
505   }
506 }
507
508 /// isCommutative - Return true if the instruction is commutative:
509 ///
510 ///   Commutative operators satisfy: (x op y) === (y op x)
511 ///
512 /// In LLVM, these are the associative operators, plus SetEQ and SetNE, when
513 /// applied to any type.
514 ///
515 bool Instruction::isCommutative(unsigned op) {
516   switch (op) {
517   case Add:
518   case FAdd:
519   case Mul:
520   case FMul:
521   case And:
522   case Or:
523   case Xor:
524     return true;
525   default:
526     return false;
527   }
528 }
529
530 /// isIdempotent - Return true if the instruction is idempotent:
531 ///
532 ///   Idempotent operators satisfy:  x op x === x
533 ///
534 /// In LLVM, the And and Or operators are idempotent.
535 ///
536 bool Instruction::isIdempotent(unsigned Opcode) {
537   return Opcode == And || Opcode == Or;
538 }
539
540 /// isNilpotent - Return true if the instruction is nilpotent:
541 ///
542 ///   Nilpotent operators satisfy:  x op x === Id,
543 ///
544 ///   where Id is the identity for the operator, i.e. a constant such that
545 ///     x op Id === x and Id op x === x for all x.
546 ///
547 /// In LLVM, the Xor operator is nilpotent.
548 ///
549 bool Instruction::isNilpotent(unsigned Opcode) {
550   return Opcode == Xor;
551 }
552
553 Instruction *Instruction::cloneImpl() const {
554   llvm_unreachable("Subclass of Instruction failed to implement cloneImpl");
555 }
556
557 Instruction *Instruction::clone() const {
558   Instruction *New = nullptr;
559   switch (getOpcode()) {
560   default:
561     llvm_unreachable("Unhandled Opcode.");
562 #define HANDLE_INST(num, opc, clas)                                            \
563   case Instruction::opc:                                                       \
564     New = cast<clas>(this)->cloneImpl();                                       \
565     break;
566 #include "llvm/IR/Instruction.def"
567 #undef HANDLE_INST
568   }
569
570   New->SubclassOptionalData = SubclassOptionalData;
571   if (!hasMetadata())
572     return New;
573
574   // Otherwise, enumerate and copy over metadata from the old instruction to the
575   // new one.
576   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> TheMDs;
577   getAllMetadataOtherThanDebugLoc(TheMDs);
578   for (const auto &MD : TheMDs)
579     New->setMetadata(MD.first, MD.second);
580
581   New->setDebugLoc(getDebugLoc());
582   return New;
583 }