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[oota-llvm.git] / include / llvm / Type.h
index 2c92e7411b4781b2f01dcfcea9486e584fd467e9..c79aed676d69f0607ef10417c8625b899249e07e 100644 (file)
-//===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types ------------*- C++ -*--=//
+//===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types -----------*- C++ -*-===//
 //
-// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
-// stuff, look in DerivedTypes.h.
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// 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 
-// doing a trivial pointer comparison.
-//
-// Types, once allocated, are never free'd.
-//
-// 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 
-// 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
-// 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
-// type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
+// 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.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+
 #ifndef LLVM_TYPE_H
 #define LLVM_TYPE_H
 
-#include "llvm/Value.h"
-#include "Support/GraphTraits.h"
-#include "Support/iterator"
+#include "llvm/AbstractTypeUser.h"
+#include "llvm/Support/Casting.h"
+#include "llvm/Support/DataTypes.h"
+#include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
+#include "llvm/ADT/iterator"
+#include <string>
+#include <vector>
+
+namespace llvm {
 
+class ArrayType;
 class DerivedType;
 class FunctionType;
-class ArrayType;
+class OpaqueType;
 class PointerType;
 class StructType;
-class OpaqueType;
-
-class Type : public Value {
+class PackedType;
+class TypeMapBase;
+
+/// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
+/// stuff, look in DerivedTypes.h.
+///
+/// The 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
+/// doing a trivial pointer comparison. To enforce that no two equal instances
+/// are created, Type instances can only be created via static factory methods 
+/// in class Type and in derived classes.
+/// 
+/// Once allocated, Types are never free'd, unless they are an abstract type
+/// that is resolved to a more concrete type.
+/// 
+/// Types themself don't have a name, and can be named either by:
+/// - using SymbolTable instance, typically from some Module,
+/// - using convenience methods in the Module class (which uses module's 
+///    SymbolTable too).
+///
+/// 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
+/// two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
+///
+/// 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
+/// type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
+///
+/// @brief Root of type hierarchy
+class Type : public AbstractTypeUser {
 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 
+  /// 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 {
+  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!!!
     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 = FunctionTyID,
+    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
-  bool        Abstract;  // True if type contains an OpaqueType
-  bool        Recursive; // True if the type is recursive
-
-protected:
-  /// ctor is protected, so only subclasses can create Type objects...
-  Type(const std::string &Name, PrimitiveID id);
-  virtual ~Type() {}
+  TypeID   ID : 8;    // The current base type of this type.
+  bool     Abstract : 1;  // True if type contains an OpaqueType
 
-  /// setName - Associate the name with this type in the symbol table, but don't
-  /// set the local name to be equal specified name.
+  /// 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.
   ///
-  virtual void setName(const std::string &Name, SymbolTable *ST = 0);
+  mutable unsigned RefCount;
+
+  const Type *getForwardedTypeInternal() const;
+protected:
+  Type(const char *Name, TypeID id);
+  Type(TypeID id) : ID(id), Abstract(false), RefCount(0), ForwardType(0) {}
+  virtual ~Type() {
+    assert(AbstractTypeUsers.empty());
+  }
 
   /// 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; }
+  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;
+
+  /// AbstractTypeUsers - Implement a list of the users that need to be notified
+  /// if I am a type, and I get resolved into a more concrete type.
+  ///
+  mutable std::vector<AbstractTypeUser *> AbstractTypeUsers;
 public:
-  virtual void print(std::ostream &O) const;
+  void print(std::ostream &O) const;
+
+  /// @brief Debugging support: print to stderr
+  void dump() const;
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // 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.
+  /// getTypeID - Return the type id for the type.  This will return one
+  /// of the TypeID enum elements defined above.
   ///
-  inline PrimitiveID getPrimitiveID() const { return ID; }
-
-  /// 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; }
+  inline TypeID getTypeID() const { return ID; }
 
   /// getDescription - Return the string representation of the type...
   const std::string &getDescription() const;
@@ -119,20 +156,25 @@ public:
   /// 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.
-  //
-  virtual bool isSigned() const { return 0; }
-  
+  ///
+  bool isSigned() const {
+    return ID == SByteTyID || ID == ShortTyID ||
+           ID == IntTyID || ID == LongTyID;
+  }
+
   /// 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
-  /// 
-  virtual bool isUnsigned() const { return 0; }
+  ///
+  bool isUnsigned() const {
+    return ID == UByteTyID || ID == UShortTyID ||
+           ID == UIntTyID || ID == ULongTyID;
+  }
 
-  /// isInteger - Equilivent to isSigned() || isUnsigned(), but with only a
-  /// single virtual function invocation.
+  /// isInteger - Equivalent to isSigned() || isUnsigned()
   ///
-  virtual bool isInteger() const { return 0; }
+  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.
@@ -144,14 +186,10 @@ public:
   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.  
+  /// 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.
   ///
@@ -161,12 +199,14 @@ public:
   /// 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;  }
+  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 isPrimitiveType() || ID == PointerTyID;
+    return (ID != VoidTyID && ID <= LastPrimitiveTyID) ||
+            ID == PointerTyID || ID == PackedTyID;
   }
 
   /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
@@ -174,44 +214,92 @@ public:
   /// TargetData subsystem to do this.
   ///
   bool isSized() const {
-    return ID != VoidTyID && ID != TypeTyID &&
-           ID != FunctionTyID && ID != LabelTyID && ID != OpaqueTyID;
+    // 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 primative
+  /// 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;
+  
+  /// getIntegralTypeMask - Return a bitmask with ones set for all of the bits
+  /// that can be set by an unsigned version of this type.  This is 0xFF for
+  /// sbyte/ubyte, 0xFFFF for shorts, etc.
+  uint64_t getIntegralTypeMask() const {
+    assert(isIntegral() && "This only works for integral types!");
+    return ~uint64_t(0UL) >> (64-getPrimitiveSizeInBits());
+  }
+
+  /// 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
+  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, returning 0 when 'i' becomes
-  /// invalid. This allows the user to iterate over the types in a struct, for
-  /// example, really easily.
+  /// types 'contained' in the derived type.
   ///
-  virtual const Type *getContainedType(unsigned i) const { return 0; }
+  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...
@@ -219,58 +307,115 @@ 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;
 
   /// 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;
   }
 
-#include "llvm/Type.def"
+  void dropRef() const {
+    assert(isAbstract() && "Cannot drop a reference to a non-abstract type!");
+    assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
+
+    // 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 && AbstractTypeUsers.empty())
+      delete this;
+  }
+  
+  /// addAbstractTypeUser - Notify an abstract type that there is a new user of
+  /// it.  This function is called primarily by the PATypeHandle class.
+  ///
+  void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
+    assert(isAbstract() && "addAbstractTypeUser: Current type not abstract!");
+    AbstractTypeUsers.push_back(U);
+  }
+  
+  /// removeAbstractTypeUser - Notify an abstract type that a user of the class
+  /// no longer has a handle to the type.  This function is called primarily by
+  /// the PATypeHandle class.  When there are no users of the abstract type, it
+  /// is annihilated, because there is no way to get a reference to it ever
+  /// again.
+  ///
+  void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const;
+
+  /// 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 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 refineAbstractType(const DerivedType *OldTy, const Type *NewTy);
+  virtual void typeBecameConcrete(const DerivedType *AbsTy);
+
+protected:
+  // PromoteAbstractToConcrete - This is an internal method used to calculate
+  // change "Abstract" from true to false when types are refined.
+  void PromoteAbstractToConcrete();
+  friend class TypeMapBase;
 };
 
-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);
+}
+
+// Define inline methods for PATypeHolder...
 
-inline Type::TypeIterator Type::subtype_end() const {
-  return TypeIterator(this, getNumContainedTypes());
+inline void PATypeHolder::addRef() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->addRef();
+}
+
+inline void PATypeHolder::dropRef() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->dropRef();
+}
+
+/// 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 
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a
 // graph of sub types...
 
 template <> struct GraphTraits<Type*> {
@@ -278,10 +423,10 @@ 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();
   }
 };
@@ -291,16 +436,20 @@ 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.getPrimitiveID() == Type::PointerTyID;
+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