allow a virtual register to be associated with live-in values.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Type.h
index cc682669ce51c939501d1c71d6bd00011e0e1e8d..502a9d9046aac6b033e782d30d42a95a70895b28 100644 (file)
@@ -1,21 +1,29 @@
-//===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types ------------*- C++ -*--=//
+//===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types -----------*- C++ -*-===//
+//
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
-// stuff, look in DerivedTypes.h and Opt/ConstantHandling.h
+// stuff, look in DerivedTypes.h.
 //
 // Note that instances of the Type class are immutable: once they are created,
-// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular 
-// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of 
+// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular
+// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of
 // doing a trivial pointer comparison.
 //
-// Types, once allocated, are never free'd.
+// Types, once allocated, are never free'd, unless they are an abstract type
+// that is resolved to a more concrete type.
 //
 // Opaque types are simple derived types with no state.  There may be many
 // different Opaque type objects floating around, but two are only considered
-// identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have 
+// identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have
 // two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
 //
-// Opaque types are also kinda wierd and scary and different because they have
+// Opaque types are also kinda weird and scary and different because they have
 // to keep a list of uses of the type.  When, through linking, parsing, or
 // bytecode reading, they become resolved, they need to find and update all
 // users of the unknown type, causing them to reference a new, more concrete
 #ifndef LLVM_TYPE_H
 #define LLVM_TYPE_H
 
-#include "llvm/Value.h"
-#include "llvm/Support/GraphTraits.h"
+#include "AbstractTypeUser.h"
+#include "llvm/Support/Casting.h"
+#include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
+#include "llvm/ADT/iterator"
+#include <vector>
+
+namespace llvm {
 
-class DerivedType;
-class MethodType;
 class ArrayType;
+class DerivedType;
+class FunctionType;
+class OpaqueType;
 class PointerType;
 class StructType;
-class OpaqueType;
+class PackedType;
 
-class Type : public Value {
+class Type {
 public:
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
-  // value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
-  // Note: If you add an element to this, you need to add an element to the 
-  // Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
-  //
-  enum PrimitiveID {
+  ///===-------------------------------------------------------------------===//
+  /// Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
+  /// value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
+  /// Note: If you add an element to this, you need to add an element to the
+  /// Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
+  ///
+  enum TypeID {
+    // PrimitiveTypes .. make sure LastPrimitiveTyID stays up to date
     VoidTyID = 0  , BoolTyID,           //  0, 1: Basics...
     UByteTyID     , SByteTyID,          //  2, 3: 8 bit types...
     UShortTyID    , ShortTyID,          //  4, 5: 16 bit types...
     UIntTyID      , IntTyID,            //  6, 7: 32 bit types...
     ULongTyID     , LongTyID,           //  8, 9: 64 bit types...
-
     FloatTyID     , DoubleTyID,         // 10,11: Floating point types...
-
-    TypeTyID,                           // 12   : Type definitions
-    LabelTyID     ,                     // 13   : Labels... 
+    LabelTyID     ,                     // 12   : Labels...
 
     // Derived types... see DerivedTypes.h file...
     // Make sure FirstDerivedTyID stays up to date!!!
-    MethodTyID    , StructTyID,         // Methods... Structs...
+    FunctionTyID  , StructTyID,         // Functions... Structs...
     ArrayTyID     , PointerTyID,        // Array... pointer...
     OpaqueTyID,                         // Opaque type instances...
-    //PackedTyID  ,                     // SIMD 'packed' format... TODO
+    PackedTyID,                         // SIMD 'packed' format...
     //...
 
-    NumPrimitiveIDs,                    // Must remain as last defined ID
-    FirstDerivedTyID = MethodTyID,
+    NumTypeIDs,                         // Must remain as last defined ID
+    LastPrimitiveTyID = LabelTyID,
+    FirstDerivedTyID = FunctionTyID
   };
 
 private:
-  PrimitiveID ID;        // The current base type of this type...
-  unsigned    UID;       // The unique ID number for this class
-  string      Desc;      // The printed name of the string...
-  bool        Abstract;  // True if type contains an OpaqueType
-  bool        Recursive; // True if the type is recursive
+  TypeID   ID : 8;    // The current base type of this type.
+  bool     Abstract;  // True if type contains an OpaqueType
 
+  /// RefCount - This counts the number of PATypeHolders that are pointing to
+  /// this type.  When this number falls to zero, if the type is abstract and
+  /// has no AbstractTypeUsers, the type is deleted.  This is only sensical for
+  /// derived types.
+  ///
+  mutable unsigned RefCount;
+
+  const Type *getForwardedTypeInternal() const;
 protected:
-  // ctor is protected, so only subclasses can create Type objects...
-  Type(const string &Name, PrimitiveID id);
+  Type(const std::string& Name, TypeID id);
   virtual ~Type() {}
 
-  // When types are refined, they update their description to be more concrete.
-  //
-  inline void setDescription(const string &D) { Desc = D; }
-  
-  // setName - Associate the name with this type in the symbol table, but don't
-  // set the local name to be equal specified name.
-  //
-  virtual void setName(const string &Name, SymbolTable *ST = 0);
-
-  // Types can become nonabstract later, if they are refined.
-  //
+  /// Types can become nonabstract later, if they are refined.
+  ///
   inline void setAbstract(bool Val) { Abstract = Val; }
 
-  // Types can become recursive later, if they are refined.
-  //
-  inline void setRecursive(bool Val) { Recursive = Val; }
+  // PromoteAbstractToConcrete - This is an internal method used to calculate
+  // change "Abstract" from true to false when types are refined.
+  void PromoteAbstractToConcrete();
+
+  unsigned getRefCount() const { return RefCount; }
+
+  /// ForwardType - This field is used to implement the union find scheme for
+  /// abstract types.  When types are refined to other types, this field is set
+  /// to the more refined type.  Only abstract types can be forwarded.
+  mutable const Type *ForwardType;
+
+  /// ContainedTys - The list of types contained by this one.  For example, this
+  /// includes the arguments of a function type, the elements of the structure,
+  /// the pointee of a pointer, etc.  Note that keeping this vector in the Type
+  /// class wastes some space for types that do not contain anything (such as
+  /// primitive types).  However, keeping it here allows the subtype_* members
+  /// to be implemented MUCH more efficiently, and dynamically very few types do
+  /// not contain any elements (most are derived).
+  std::vector<PATypeHandle> ContainedTys;
 
 public:
+  void print(std::ostream &O) const;
+
+  /// @brief Debugging support: print to stderr
+  void dump() const;
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // Property accessors for dealing with types...
+  // Property accessors for dealing with types... Some of these virtual methods
+  // are defined in private classes defined in Type.cpp for primitive types.
   //
 
-  // getPrimitiveID - Return the base type of the type.  This will return one
-  // of the PrimitiveID enum elements defined above.
-  //
-  inline PrimitiveID getPrimitiveID() const { return ID; }
+  /// getTypeID - Return the type id for the type.  This will return one
+  /// of the TypeID enum elements defined above.
+  ///
+  inline TypeID getTypeID() const { return ID; }
+
+  /// getDescription - Return the string representation of the type...
+  const std::string &getDescription() const;
+
+  /// isSigned - Return whether an integral numeric type is signed.  This is
+  /// true for SByteTy, ShortTy, IntTy, LongTy.  Note that this is not true for
+  /// Float and Double.
+  ///
+  bool isSigned() const {
+    return ID == SByteTyID || ID == ShortTyID ||
+           ID == IntTyID || ID == LongTyID;
+  }
 
-  // getUniqueID - Returns the UID of the type.  This can be thought of as a 
-  // small integer version of the pointer to the type class.  Two types that are
-  // structurally different have different UIDs.  This can be used for indexing
-  // types into an array.
-  //
-  inline unsigned getUniqueID() const { return UID; }
-
-  // getDescription - Return the string representation of the type...
-  inline const string &getDescription() const { return Desc; }
-
-  // isSigned - Return whether a numeric type is signed.
-  virtual bool isSigned() const { return 0; }
-  
-  // isUnsigned - Return whether a numeric type is unsigned.  This is not 
-  // quite the complement of isSigned... nonnumeric types return false as they
-  // do with isSigned.
-  // 
-  virtual bool isUnsigned() const { return 0; }
-
-  // isIntegral - Equilivent to isSigned() || isUnsigned, but with only a single
-  // virtual function invocation.
-  //
-  virtual bool isIntegral() const { return 0; }
+  /// isUnsigned - Return whether a numeric type is unsigned.  This is not quite
+  /// the complement of isSigned... nonnumeric types return false as they do
+  /// with isSigned.  This returns true for UByteTy, UShortTy, UIntTy, and
+  /// ULongTy
+  ///
+  bool isUnsigned() const {
+    return ID == UByteTyID || ID == UShortTyID ||
+           ID == UIntTyID || ID == ULongTyID;
+  }
 
-  // isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
-  // type that includes an opaque type somewhere in it.  
-  //
+  /// isInteger - Equivalent to isSigned() || isUnsigned()
+  ///
+  bool isInteger() const { return ID >= UByteTyID && ID <= LongTyID; }
+
+  /// isIntegral - Returns true if this is an integral type, which is either
+  /// BoolTy or one of the Integer types.
+  ///
+  bool isIntegral() const { return isInteger() || this == BoolTy; }
+
+  /// isFloatingPoint - Return true if this is one of the two floating point
+  /// types
+  bool isFloatingPoint() const { return ID == FloatTyID || ID == DoubleTyID; }
+
+  /// isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
+  /// type that includes an opaque type somewhere in it.
+  ///
   inline bool isAbstract() const { return Abstract; }
 
-  // isRecursive - True if the type graph contains a cycle.
-  //
-  inline bool isRecursive() const { return Recursive; }
+  /// isLosslesslyConvertibleTo - Return true if this type can be converted to
+  /// 'Ty' without any reinterpretation of bits.  For example, uint to int.
+  ///
+  bool isLosslesslyConvertibleTo(const Type *Ty) const;
+
+
+  /// Here are some useful little methods to query what type derived types are
+  /// Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
+  ///
+  inline bool isPrimitiveType() const { return ID <= LastPrimitiveTyID; }
+  inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
+
+  /// isFirstClassType - Return true if the value is holdable in a register.
+  ///
+  inline bool isFirstClassType() const {
+    return (ID != VoidTyID && ID <= LastPrimitiveTyID) ||
+            ID == PointerTyID || ID == PackedTyID;
+  }
+
+  /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
+  /// get the actual size for a particular target, it is reasonable to use the
+  /// TargetData subsystem to do this.
+  ///
+  bool isSized() const {
+    // If it's a primitive, it is always sized.
+    if (ID >= BoolTyID && ID <= DoubleTyID || ID == PointerTyID)
+      return true;
+    // If it is not something that can have a size (e.g. a function or label),
+    // it doesn't have a size.
+    if (ID != StructTyID && ID != ArrayTyID && ID != PackedTyID)
+      return false;
+    // If it is something that can have a size and it's concrete, it definitely
+    // has a size, otherwise we have to try harder to decide.
+    return !isAbstract() || isSizedDerivedType();
+  }
+
+  /// getPrimitiveSize - Return the basic size of this type if it is a primitive
+  /// type.  These are fixed by LLVM and are not target dependent.  This will
+  /// return zero if the type does not have a size or is not a primitive type.
+  ///
+  unsigned getPrimitiveSize() const;
+  unsigned getPrimitiveSizeInBits() const;
+
+  /// getUnsignedVersion - If this is an integer type, return the unsigned
+  /// variant of this type.  For example int -> uint.
+  const Type *getUnsignedVersion() const;
+
+  /// getSignedVersion - If this is an integer type, return the signed variant
+  /// of this type.  For example uint -> int.
+  const Type *getSignedVersion() const;
+
+  /// getForwaredType - Return the type that this type has been resolved to if
+  /// it has been resolved to anything.  This is used to implement the
+  /// union-find algorithm for type resolution, and shouldn't be used by general
+  /// purpose clients.
+  const Type *getForwardedType() const {
+    if (!ForwardType) return 0;
+    return getForwardedTypeInternal();
+  }
+
+  /// getVAArgsPromotedType - Return the type an argument of this type
+  /// will be promoted to if passed through a variable argument
+  /// function.
+  const Type *getVAArgsPromotedType() const {
+    if (ID == BoolTyID || ID == UByteTyID || ID == UShortTyID)
+      return Type::UIntTy;
+    else if (ID == SByteTyID || ID == ShortTyID)
+      return Type::IntTy;
+    else if (ID == FloatTyID)
+      return Type::DoubleTy;
+    else
+      return this;
+  }
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // Type Iteration support
   //
-  class TypeIterator;
-  typedef TypeIterator subtype_iterator;
-  inline subtype_iterator subtype_begin() const;   // DEFINED BELOW
-  inline subtype_iterator subtype_end() const;     // DEFINED BELOW
-
-  // getContainedType - This method is used to implement the type iterator
-  // (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the types
-  // 'contained' in the derived type, returning 0 when 'i' becomes invalid. This
-  // allows the user to iterate over the types in a struct, for example, really
-  // easily.
-  //
-  virtual const Type *getContainedType(unsigned i) const { return 0; }
+  typedef std::vector<PATypeHandle>::const_iterator subtype_iterator;
+  subtype_iterator subtype_begin() const { return ContainedTys.begin(); }
+  subtype_iterator subtype_end() const { return ContainedTys.end(); }
+
+  /// getContainedType - This method is used to implement the type iterator
+  /// (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the
+  /// types 'contained' in the derived type.
+  ///
+  const Type *getContainedType(unsigned i) const {
+    assert(i < ContainedTys.size() && "Index out of range!");
+    return ContainedTys[i];
+  }
 
-  // getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type
-  virtual unsigned getNumContainedTypes() const { return 0; }
+  /// getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type.
+  ///
+  typedef std::vector<PATypeHandle>::size_type size_type;
+  size_type getNumContainedTypes() const { return ContainedTys.size(); }
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // Static members exported by the Type class itself.  Useful for getting
   // instances of Type.
   //
 
-  // getPrimitiveType/getUniqueIDType - Return a type based on an identifier.
-  static const Type *getPrimitiveType(PrimitiveID IDNumber);
-  static const Type *getUniqueIDType(unsigned UID);
+  /// getPrimitiveType - Return a type based on an identifier.
+  static const Type *getPrimitiveType(TypeID IDNumber);
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // These are the builtin types that are always available...
@@ -175,74 +286,109 @@ public:
   static Type *VoidTy , *BoolTy;
   static Type *SByteTy, *UByteTy,
               *ShortTy, *UShortTy,
-              *IntTy  , *UIntTy, 
+              *IntTy  , *UIntTy,
               *LongTy , *ULongTy;
   static Type *FloatTy, *DoubleTy;
 
-  static Type *TypeTy , *LabelTy;
+  static TypeLabelTy;
 
-  // Here are some useful little methods to query what type derived types are
-  // Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
-  //
-  inline bool isPrimitiveType() const { return ID < FirstDerivedTyID;  }
+  /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
+  static inline bool classof(const Type *T) { return true; }
 
-  inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
+  // Virtual methods used by callbacks below.  These should only be implemented
+  // in the DerivedType class.
+  virtual void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
+    abort(); // Only on derived types!
+  }
+  virtual void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
+    abort(); // Only on derived types!
+  }
 
-  // Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-  static inline bool classof(const Type *T) { return true; }
-  static inline bool classof(const Value *V) {
-    return V->getValueType() == Value::TypeVal;
+  void addRef() const {
+    assert(isAbstract() && "Cannot add a reference to a non-abstract type!");
+    ++RefCount;
   }
 
-  // Methods for determining the subtype of this Type. This section defines a
-  // family of isArrayType(), isLabelType(),  etc functions...
-  //
-#define HANDLE_PRIM_TYPE(NAME, SIZE)                                      \
-  inline bool is##NAME##Type() const { return ID == NAME##TyID; }
-#define HANDLE_DERV_TYPE(NAME, CLASS)                                     \
-  inline bool is##NAME##Type() const { return ID == NAME##TyID; }
+  void dropRef() const {
+    assert(isAbstract() && "Cannot drop a reference to a non-abstract type!");
+    assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
 
-#include "llvm/Type.def"
+    // If this is the last PATypeHolder using this object, and there are no
+    // PATypeHandles using it, the type is dead, delete it now.
+    if (--RefCount == 0)
+      RefCountIsZero();
+  }
+
+  /// clearAllTypeMaps - This method frees all internal memory used by the
+  /// type subsystem, which can be used in environments where this memory is
+  /// otherwise reported as a leak.
+  static void clearAllTypeMaps();
 
 private:
-  class TypeIterator : public std::bidirectional_iterator<const Type,
-                                                         ptrdiff_t> {
-    const Type * const Ty;
-    unsigned Idx;
-
-    typedef TypeIterator _Self;
-  public:
-    inline TypeIterator(const Type *ty, unsigned idx) : Ty(ty), Idx(idx) {}
-    inline ~TypeIterator() {}
-    
-    inline bool operator==(const _Self& x) const { return Idx == x.Idx; }
-    inline bool operator!=(const _Self& x) const { return !operator==(x); }
-    
-    inline pointer operator*() const { return Ty->getContainedType(Idx); }
-    inline pointer operator->() const { return operator*(); }
-    
-    inline _Self& operator++() { ++Idx; return *this; } // Preincrement
-    inline _Self operator++(int) { // Postincrement
-      _Self tmp = *this; ++*this; return tmp; 
-    }
-    
-    inline _Self& operator--() { --Idx; return *this; }  // Predecrement
-    inline _Self operator--(int) { // Postdecrement
-      _Self tmp = *this; --*this; return tmp;
-    }
-  };
+  /// isSizedDerivedType - Derived types like structures and arrays are sized
+  /// iff all of the members of the type are sized as well.  Since asking for
+  /// their size is relatively uncommon, move this operation out of line.
+  bool isSizedDerivedType() const;
+
+  virtual void RefCountIsZero() const {
+    abort(); // only on derived types!
+  }
+
 };
 
-inline Type::TypeIterator Type::subtype_begin() const {
-  return TypeIterator(this, 0);
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Define some inline methods for the AbstractTypeUser.h:PATypeHandle class.
+// These are defined here because they MUST be inlined, yet are dependent on
+// the definition of the Type class.  Of course Type derives from Value, which
+// contains an AbstractTypeUser instance, so there is no good way to factor out
+// the code.  Hence this bit of uglyness.
+//
+// In the long term, Type should not derive from Value, allowing
+// AbstractTypeUser.h to #include Type.h, allowing us to eliminate this
+// nastyness entirely.
+//
+inline void PATypeHandle::addUser() {
+  assert(Ty && "Type Handle has a null type!");
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->addAbstractTypeUser(User);
+}
+inline void PATypeHandle::removeUser() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->removeAbstractTypeUser(User);
+}
+
+inline void PATypeHandle::removeUserFromConcrete() {
+  if (!Ty->isAbstract())
+    Ty->removeAbstractTypeUser(User);
 }
 
-inline Type::TypeIterator Type::subtype_end() const {
-  return TypeIterator(this, getNumContainedTypes());
+// Define inline methods for PATypeHolder...
+
+inline void PATypeHolder::addRef() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->addRef();
 }
 
+inline void PATypeHolder::dropRef() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->dropRef();
+}
 
-// Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a 
+/// get - This implements the forwarding part of the union-find algorithm for
+/// abstract types.  Before every access to the Type*, we check to see if the
+/// type we are pointing to is forwarding to a new type.  If so, we drop our
+/// reference to the type.
+///
+inline Type* PATypeHolder::get() const {
+  const Type *NewTy = Ty->getForwardedType();
+  if (!NewTy) return const_cast<Type*>(Ty);
+  return *const_cast<PATypeHolder*>(this) = NewTy;
+}
+
+
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a
 // graph of sub types...
 
 template <> struct GraphTraits<Type*> {
@@ -250,10 +396,10 @@ template <> struct GraphTraits<Type*> {
   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
 
   static inline NodeType *getEntryNode(Type *T) { return T; }
-  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) { 
-    return N->subtype_begin(); 
+  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
+    return N->subtype_begin();
   }
-  static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) { 
+  static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
     return N->subtype_end();
   }
 };
@@ -263,12 +409,20 @@ template <> struct GraphTraits<const Type*> {
   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
 
   static inline NodeType *getEntryNode(const Type *T) { return T; }
-  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) { 
-    return N->subtype_begin(); 
+  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
+    return N->subtype_begin();
   }
-  static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) { 
+  static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
     return N->subtype_end();
   }
 };
 
+template <> inline bool isa_impl<PointerType, Type>(const Type &Ty) {
+  return Ty.getTypeID() == Type::PointerTyID;
+}
+
+std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Type &T);
+
+} // End llvm namespace
+
 #endif