include/llvm/Analysis/DebugInfo.h

   1 //===--- llvm/Analysis/DebugInfo.h - Debug Information Helpers --*- C++ -*-===//
   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 defines a bunch of datatypes that are useful for creating and
  11 // walking debug info in LLVM IR form. They essentially provide wrappers around
  12 // the information in the global variables that's needed when constructing the
  13 // DWARF information.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #ifndef LLVM_ANALYSIS_DEBUGINFO_H
  18 #define LLVM_ANALYSIS_DEBUGINFO_H
  19
  20 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  21 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  22 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  23 #include "llvm/Support/Dwarf.h"
  24
  25 namespace llvm {
  26   class BasicBlock;
  27   class Constant;
  28   class Function;
  29   class GlobalVariable;
  30   class Module;
  31   class Type;
  32   class Value;
  33   struct DbgStopPointInst;
  34   struct DbgDeclareInst;
  35   class Instruction;
  36
  37   class DIDescriptor {
  38   protected:
  39     GlobalVariable *DbgGV;
  40
  41     /// DIDescriptor constructor.  If the specified GV is non-null, this checks
  42     /// to make sure that the tag in the descriptor matches 'RequiredTag'.  If
  43     /// not, the debug info is corrupt and we ignore it.
  44     DIDescriptor(GlobalVariable *GV, unsigned RequiredTag);
  45
  46     const std::string &getStringField(unsigned Elt, std::string &Result) const;
  47     unsigned getUnsignedField(unsigned Elt) const {
  48       return (unsigned)getUInt64Field(Elt);
  49     }
  50     uint64_t getUInt64Field(unsigned Elt) const;
  51     DIDescriptor getDescriptorField(unsigned Elt) const;
  52
  53     template <typename DescTy>
  54     DescTy getFieldAs(unsigned Elt) const {
  55       return DescTy(getDescriptorField(Elt).getGV());
  56     }
  57
  58     GlobalVariable *getGlobalVariableField(unsigned Elt) const;
  59
  60   public:
  61     explicit DIDescriptor() : DbgGV(0) {}
  62     explicit DIDescriptor(GlobalVariable *GV) : DbgGV(GV) {}
  63
  64     bool isNull() const { return DbgGV == 0; }
  65
  66     GlobalVariable *getGV() const { return DbgGV; }
  67
  68     unsigned getVersion() const {
  69       return getUnsignedField(0) & LLVMDebugVersionMask;
  70     }
  71
  72     unsigned getTag() const {
  73       return getUnsignedField(0) & ~LLVMDebugVersionMask;
  74     }
  75
  76     /// ValidDebugInfo - Return true if V represents valid debug info value.
  77     static bool ValidDebugInfo(Value *V, CodeGenOpt::Level OptLevel);
  78
  79     /// dump - print descriptor.
  80     void dump() const;
  81   };
  82
  83   /// DIAnchor - A wrapper for various anchor descriptors.
  84   class DIAnchor : public DIDescriptor {
  85   public:
  86     explicit DIAnchor(GlobalVariable *GV = 0)
  87       : DIDescriptor(GV, dwarf::DW_TAG_anchor) {}
  88
  89     unsigned getAnchorTag() const { return getUnsignedField(1); }
  90   };
  91
  92   /// DISubrange - This is used to represent ranges, for array bounds.
  93   class DISubrange : public DIDescriptor {
  94   public:
  95     explicit DISubrange(GlobalVariable *GV = 0)
  96       : DIDescriptor(GV, dwarf::DW_TAG_subrange_type) {}
  97
  98     int64_t getLo() const { return (int64_t)getUInt64Field(1); }
  99     int64_t getHi() const { return (int64_t)getUInt64Field(2); }
 100   };
 101
 102   /// DIArray - This descriptor holds an array of descriptors.
 103   class DIArray : public DIDescriptor {
 104   public:
 105     explicit DIArray(GlobalVariable *GV = 0) : DIDescriptor(GV) {}
 106
 107     unsigned getNumElements() const;
 108     DIDescriptor getElement(unsigned Idx) const {
 109       return getDescriptorField(Idx);
 110     }
 111   };
 112
 113   /// DICompileUnit - A wrapper for a compile unit.
 114   class DICompileUnit : public DIDescriptor {
 115   public:
 116     explicit DICompileUnit(GlobalVariable *GV = 0)
 117       : DIDescriptor(GV, dwarf::DW_TAG_compile_unit) {}
 118
 119     unsigned getLanguage() const     { return getUnsignedField(2); }
 120     const std::string &getFilename(std::string &F) const {
 121       return getStringField(3, F);
 122     }
 123     const std::string &getDirectory(std::string &F) const {
 124       return getStringField(4, F);
 125     }
 126     const std::string &getProducer(std::string &F) const {
 127       return getStringField(5, F);
 128     }
 129
 130     /// isMain - Each input file is encoded as a separate compile unit in LLVM
 131     /// debugging information output. However, many target specific tool chains
 132     /// prefer to encode only one compile unit in an object file. In this
 133     /// situation, the LLVM code generator will include  debugging information
 134     /// entities in the compile unit that is marked as main compile unit. The
 135     /// code generator accepts maximum one main compile unit per module. If a
 136     /// module does not contain any main compile unit then the code generator
 137     /// will emit multiple compile units in the output object file.
 138
 139     bool isMain() const                { return getUnsignedField(6); }
 140     bool isOptimized() const           { return getUnsignedField(7); }
 141     const std::string &getFlags(std::string &F) const {
 142       return getStringField(8, F);
 143     }
 144     unsigned getRunTimeVersion() const { return getUnsignedField(9); }
 145
 146     /// Verify - Verify that a compile unit is well formed.
 147     bool Verify() const;
 148
 149     /// dump - print compile unit.
 150     void dump() const;
 151   };
 152
 153   /// DIEnumerator - A wrapper for an enumerator (e.g. X and Y in 'enum {X,Y}').
 154   /// FIXME: it seems strange that this doesn't have either a reference to the
 155   /// type/precision or a file/line pair for location info.
 156   class DIEnumerator : public DIDescriptor {
 157   public:
 158     explicit DIEnumerator(GlobalVariable *GV = 0)
 159       : DIDescriptor(GV, dwarf::DW_TAG_enumerator) {}
 160
 161     const std::string &getName(std::string &F) const {
 162       return getStringField(1, F);
 163     }
 164     uint64_t getEnumValue() const { return getUInt64Field(2); }
 165   };
 166
 167   /// DIType - This is a wrapper for a type.
 168   /// FIXME: Types should be factored much better so that CV qualifiers and
 169   /// others do not require a huge and empty descriptor full of zeros.
 170   class DIType : public DIDescriptor {
 171   public:
 172     enum {
 173       FlagPrivate   = 1 << 0,
 174       FlagProtected = 1 << 1,
 175       FlagFwdDecl   = 1 << 2
 176     };
 177
 178   protected:
 179     DIType(GlobalVariable *GV, unsigned Tag) : DIDescriptor(GV, Tag) {}
 180     // This ctor is used when the Tag has already been validated by a derived
 181     // ctor.
 182     DIType(GlobalVariable *GV, bool, bool) : DIDescriptor(GV) {}
 183
 184   public:
 185     /// isDerivedType - Return true if the specified tag is legal for
 186     /// DIDerivedType.
 187     static bool isDerivedType(unsigned TAG);
 188
 189     /// isCompositeType - Return true if the specified tag is legal for
 190     /// DICompositeType.
 191     static bool isCompositeType(unsigned TAG);
 192
 193     /// isBasicType - Return true if the specified tag is legal for
 194     /// DIBasicType.
 195     static bool isBasicType(unsigned TAG) {
 196       return TAG == dwarf::DW_TAG_base_type;
 197     }
 198
 199     /// Verify - Verify that a type descriptor is well formed.
 200     bool Verify() const;
 201   public:
 202     explicit DIType(GlobalVariable *GV);
 203     explicit DIType() {}
 204     virtual ~DIType() {}
 205
 206     DIDescriptor getContext() const     { return getDescriptorField(1); }
 207     const std::string &getName(std::string &F) const {
 208       return getStringField(2, F);
 209     }
 210     DICompileUnit getCompileUnit() const{ return getFieldAs<DICompileUnit>(3); }
 211     unsigned getLineNumber() const      { return getUnsignedField(4); }
 212     uint64_t getSizeInBits() const      { return getUInt64Field(5); }
 213     uint64_t getAlignInBits() const     { return getUInt64Field(6); }
 214     // FIXME: Offset is only used for DW_TAG_member nodes.  Making every type
 215     // carry this is just plain insane.
 216     uint64_t getOffsetInBits() const    { return getUInt64Field(7); }
 217     unsigned getFlags() const           { return getUnsignedField(8); }
 218     bool isPrivate() const              { return (getFlags() & FlagPrivate) != 0; }
 219     bool isProtected() const            { return (getFlags() & FlagProtected) != 0; }
 220     bool isForwardDecl() const          { return (getFlags() & FlagFwdDecl) != 0; }
 221
 222     /// dump - print type.
 223     void dump() const;
 224   };
 225
 226   /// DIBasicType - A basic type, like 'int' or 'float'.
 227   class DIBasicType : public DIType {
 228   public:
 229     explicit DIBasicType(GlobalVariable *GV)
 230       : DIType(GV, dwarf::DW_TAG_base_type) {}
 231
 232     unsigned getEncoding() const { return getUnsignedField(9); }
 233
 234     /// dump - print basic type.
 235     void dump() const;
 236   };
 237
 238   /// DIDerivedType - A simple derived type, like a const qualified type,
 239   /// a typedef, a pointer or reference, etc.
 240   class DIDerivedType : public DIType {
 241   protected:
 242     explicit DIDerivedType(GlobalVariable *GV, bool, bool)
 243       : DIType(GV, true, true) {}
 244   public:
 245     explicit DIDerivedType(GlobalVariable *GV)
 246       : DIType(GV, true, true) {
 247       if (GV && !isDerivedType(getTag()))
 248         DbgGV = 0;
 249     }
 250
 251     DIType getTypeDerivedFrom() const { return getFieldAs<DIType>(9); }
 252
 253     /// getOriginalTypeSize - If this type is derived from a base type then
 254     /// return base type size.
 255     uint64_t getOriginalTypeSize() const;
 256     /// dump - print derived type.
 257     void dump() const;
 258   };
 259
 260   /// DICompositeType - This descriptor holds a type that can refer to multiple
 261   /// other types, like a function or struct.
 262   /// FIXME: Why is this a DIDerivedType??
 263   class DICompositeType : public DIDerivedType {
 264   public:
 265     explicit DICompositeType(GlobalVariable *GV)
 266       : DIDerivedType(GV, true, true) {
 267       if (GV && !isCompositeType(getTag()))
 268         DbgGV = 0;
 269     }
 270
 271     DIArray getTypeArray() const { return getFieldAs<DIArray>(10); }
 272     unsigned getRunTimeLang() const { return getUnsignedField(11); }
 273
 274     /// Verify - Verify that a composite type descriptor is well formed.
 275     bool Verify() const;
 276
 277     /// dump - print composite type.
 278     void dump() const;
 279   };
 280
 281   /// DIGlobal - This is a common class for global variables and subprograms.
 282   class DIGlobal : public DIDescriptor {
 283   protected:
 284     explicit DIGlobal(GlobalVariable *GV, unsigned RequiredTag)
 285       : DIDescriptor(GV, RequiredTag) {}
 286
 287     /// isSubprogram - Return true if the specified tag is legal for
 288     /// DISubprogram.
 289     static bool isSubprogram(unsigned TAG) {
 290       return TAG == dwarf::DW_TAG_subprogram;
 291     }
 292
 293     /// isGlobalVariable - Return true if the specified tag is legal for
 294     /// DIGlobalVariable.
 295     static bool isGlobalVariable(unsigned TAG) {
 296       return TAG == dwarf::DW_TAG_variable;
 297     }
 298
 299   public:
 300     virtual ~DIGlobal() {}
 301
 302     DIDescriptor getContext() const     { return getDescriptorField(2); }
 303     const std::string &getName(std::string &F) const {
 304       return getStringField(3, F);
 305     }
 306     const std::string &getDisplayName(std::string &F) const {
 307       return getStringField(4, F);
 308     }
 309     const std::string &getLinkageName(std::string &F) const {
 310       return getStringField(5, F);
 311     }
 312     DICompileUnit getCompileUnit() const{ return getFieldAs<DICompileUnit>(6); }
 313     unsigned getLineNumber() const      { return getUnsignedField(7); }
 314     DIType getType() const              { return getFieldAs<DIType>(8); }
 315
 316     /// isLocalToUnit - Return true if this subprogram is local to the current
 317     /// compile unit, like 'static' in C.
 318     unsigned isLocalToUnit() const      { return getUnsignedField(9); }
 319     unsigned isDefinition() const       { return getUnsignedField(10); }
 320
 321     /// dump - print global.
 322     void dump() const;
 323   };
 324
 325   /// DISubprogram - This is a wrapper for a subprogram (e.g. a function).
 326   class DISubprogram : public DIGlobal {
 327   public:
 328     explicit DISubprogram(GlobalVariable *GV = 0)
 329       : DIGlobal(GV, dwarf::DW_TAG_subprogram) {}
 330
 331     DICompositeType getType() const { return getFieldAs<DICompositeType>(8); }
 332
 333     /// getReturnTypeName - Subprogram return types are encoded either as
 334     /// DIType or as DICompositeType.
 335     const std::string &getReturnTypeName(std::string &F) const {
 336       DICompositeType DCT(getFieldAs<DICompositeType>(8));
 337       if (!DCT.isNull()) {
 338         DIArray A = DCT.getTypeArray();
 339         DIType T(A.getElement(0).getGV());
 340         return T.getName(F);
 341       }
 342       DIType T(getFieldAs<DIType>(8));
 343       return T.getName(F);
 344     }
 345
 346     /// Verify - Verify that a subprogram descriptor is well formed.
 347     bool Verify() const;
 348
 349     /// dump - print subprogram.
 350     void dump() const;
 351
 352     /// describes - Return true if this subprogram provides debugging
 353     /// information for the function F.
 354     bool describes(const Function *F);
 355   };
 356
 357   /// DIGlobalVariable - This is a wrapper for a global variable.
 358   class DIGlobalVariable : public DIGlobal {
 359   public:
 360     explicit DIGlobalVariable(GlobalVariable *GV = 0)
 361       : DIGlobal(GV, dwarf::DW_TAG_variable) {}
 362
 363     GlobalVariable *getGlobal() const { return getGlobalVariableField(11); }
 364
 365     /// Verify - Verify that a global variable descriptor is well formed.
 366     bool Verify() const;
 367
 368     /// dump - print global variable.
 369     void dump() const;
 370   };
 371
 372   /// DIVariable - This is a wrapper for a variable (e.g. parameter, local,
 373   /// global etc).
 374   class DIVariable : public DIDescriptor {
 375   public:
 376     explicit DIVariable(GlobalVariable *GV = 0)
 377       : DIDescriptor(GV) {
 378       if (GV && !isVariable(getTag()))
 379         DbgGV = 0;
 380     }
 381
 382     DIDescriptor getContext() const { return getDescriptorField(1); }
 383     const std::string &getName(std::string &F) const {
 384       return getStringField(2, F);
 385     }
 386     DICompileUnit getCompileUnit() const{ return getFieldAs<DICompileUnit>(3); }
 387     unsigned getLineNumber() const      { return getUnsignedField(4); }
 388     DIType getType() const              { return getFieldAs<DIType>(5); }
 389
 390     /// isVariable - Return true if the specified tag is legal for DIVariable.
 391     static bool isVariable(unsigned Tag);
 392
 393     /// Verify - Verify that a variable descriptor is well formed.
 394     bool Verify() const;
 395
 396     /// dump - print variable.
 397     void dump() const;
 398   };
 399
 400   /// DIBlock - This is a wrapper for a block (e.g. a function, scope, etc).
 401   class DIBlock : public DIDescriptor {
 402   public:
 403     explicit DIBlock(GlobalVariable *GV = 0)
 404       : DIDescriptor(GV, dwarf::DW_TAG_lexical_block) {}
 405
 406     DIDescriptor getContext() const { return getDescriptorField(1); }
 407   };
 408
 409   /// DIFactory - This object assists with the construction of the various
 410   /// descriptors.
 411   class DIFactory {
 412     Module &M;
 413     // Cached values for uniquing and faster lookups.
 414     DIAnchor CompileUnitAnchor, SubProgramAnchor, GlobalVariableAnchor;
 415     const Type *EmptyStructPtr; // "{}*".
 416     Function *StopPointFn;   // llvm.dbg.stoppoint
 417     Function *FuncStartFn;   // llvm.dbg.func.start
 418     Function *RegionStartFn; // llvm.dbg.region.start
 419     Function *RegionEndFn;   // llvm.dbg.region.end
 420     Function *DeclareFn;     // llvm.dbg.declare
 421     StringMap<Constant*> StringCache;
 422     DenseMap<Constant*, DIDescriptor> SimpleConstantCache;
 423
 424     DIFactory(const DIFactory &);     // DO NOT IMPLEMENT
 425     void operator=(const DIFactory&); // DO NOT IMPLEMENT
 426   public:
 427     explicit DIFactory(Module &m);
 428
 429     /// GetOrCreateCompileUnitAnchor - Return the anchor for compile units,
 430     /// creating a new one if there isn't already one in the module.
 431     DIAnchor GetOrCreateCompileUnitAnchor();
 432
 433     /// GetOrCreateSubprogramAnchor - Return the anchor for subprograms,
 434     /// creating a new one if there isn't already one in the module.
 435     DIAnchor GetOrCreateSubprogramAnchor();
 436
 437     /// GetOrCreateGlobalVariableAnchor - Return the anchor for globals,
 438     /// creating a new one if there isn't already one in the module.
 439     DIAnchor GetOrCreateGlobalVariableAnchor();
 440
 441     /// GetOrCreateArray - Create an descriptor for an array of descriptors.
 442     /// This implicitly uniques the arrays created.
 443     DIArray GetOrCreateArray(DIDescriptor *Tys, unsigned NumTys);
 444
 445     /// GetOrCreateSubrange - Create a descriptor for a value range.  This
 446     /// implicitly uniques the values returned.
 447     DISubrange GetOrCreateSubrange(int64_t Lo, int64_t Hi);
 448
 449     /// CreateCompileUnit - Create a new descriptor for the specified compile
 450     /// unit.
 451     DICompileUnit CreateCompileUnit(unsigned LangID,
 452                                     const std::string &Filename,
 453                                     const std::string &Directory,
 454                                     const std::string &Producer,
 455                                     bool isMain = false,
 456                                     bool isOptimized = false,
 457                                     const char *Flags = "",
 458                                     unsigned RunTimeVer = 0);
 459
 460     /// CreateEnumerator - Create a single enumerator value.
 461     DIEnumerator CreateEnumerator(const std::string &Name, uint64_t Val);
 462
 463     /// CreateBasicType - Create a basic type like int, float, etc.
 464     DIBasicType CreateBasicType(DIDescriptor Context, const std::string &Name,
 465                                 DICompileUnit CompileUnit, unsigned LineNumber,
 466                                 uint64_t SizeInBits, uint64_t AlignInBits,
 467                                 uint64_t OffsetInBits, unsigned Flags,
 468                                 unsigned Encoding);
 469
 470     /// CreateDerivedType - Create a derived type like const qualified type,
 471     /// pointer, typedef, etc.
 472     DIDerivedType CreateDerivedType(unsigned Tag, DIDescriptor Context,
 473                                     const std::string &Name,
 474                                     DICompileUnit CompileUnit,
 475                                     unsigned LineNumber,
 476                                     uint64_t SizeInBits, uint64_t AlignInBits,
 477                                     uint64_t OffsetInBits, unsigned Flags,
 478                                     DIType DerivedFrom);
 479
 480     /// CreateCompositeType - Create a composite type like array, struct, etc.
 481     DICompositeType CreateCompositeType(unsigned Tag, DIDescriptor Context,
 482                                         const std::string &Name,
 483                                         DICompileUnit CompileUnit,
 484                                         unsigned LineNumber,
 485                                         uint64_t SizeInBits,
 486                                         uint64_t AlignInBits,
 487                                         uint64_t OffsetInBits, unsigned Flags,
 488                                         DIType DerivedFrom,
 489                                         DIArray Elements,
 490                                         unsigned RunTimeLang = 0);
 491
 492     /// CreateSubprogram - Create a new descriptor for the specified subprogram.
 493     /// See comments in DISubprogram for descriptions of these fields.
 494     DISubprogram CreateSubprogram(DIDescriptor Context, const std::string &Name,
 495                                   const std::string &DisplayName,
 496                                   const std::string &LinkageName,
 497                                   DICompileUnit CompileUnit, unsigned LineNo,
 498                                   DIType Type, bool isLocalToUnit,
 499                                   bool isDefinition);
 500
 501     /// CreateGlobalVariable - Create a new descriptor for the specified global.
 502     DIGlobalVariable
 503     CreateGlobalVariable(DIDescriptor Context, const std::string &Name,
 504                          const std::string &DisplayName,
 505                          const std::string &LinkageName,
 506                          DICompileUnit CompileUnit,
 507                          unsigned LineNo, DIType Type, bool isLocalToUnit,
 508                          bool isDefinition, llvm::GlobalVariable *GV);
 509
 510     /// CreateVariable - Create a new descriptor for the specified variable.
 511     DIVariable CreateVariable(unsigned Tag, DIDescriptor Context,
 512                               const std::string &Name,
 513                               DICompileUnit CompileUnit, unsigned LineNo,
 514                               DIType Type);
 515
 516     /// CreateBlock - This creates a descriptor for a lexical block with the
 517     /// specified parent context.
 518     DIBlock CreateBlock(DIDescriptor Context);
 519
 520     /// InsertStopPoint - Create a new llvm.dbg.stoppoint intrinsic invocation,
 521     /// inserting it at the end of the specified basic block.
 522     void InsertStopPoint(DICompileUnit CU, unsigned LineNo, unsigned ColNo,
 523                          BasicBlock *BB);
 524
 525     /// InsertSubprogramStart - Create a new llvm.dbg.func.start intrinsic to
 526     /// mark the start of the specified subprogram.
 527     void InsertSubprogramStart(DISubprogram SP, BasicBlock *BB);
 528
 529     /// InsertRegionStart - Insert a new llvm.dbg.region.start intrinsic call to
 530     /// mark the start of a region for the specified scoping descriptor.
 531     void InsertRegionStart(DIDescriptor D, BasicBlock *BB);
 532
 533     /// InsertRegionEnd - Insert a new llvm.dbg.region.end intrinsic call to
 534     /// mark the end of a region for the specified scoping descriptor.
 535     void InsertRegionEnd(DIDescriptor D, BasicBlock *BB);
 536
 537     /// InsertDeclare - Insert a new llvm.dbg.declare intrinsic call.
 538     void InsertDeclare(llvm::Value *Storage, DIVariable D, BasicBlock *BB);
 539
 540   private:
 541     Constant *GetTagConstant(unsigned TAG);
 542     Constant *GetStringConstant(const std::string &String);
 543     DIAnchor GetOrCreateAnchor(unsigned TAG, const char *Name);
 544
 545     /// getCastToEmpty - Return the descriptor as a Constant* with type '{}*'.
 546     Constant *getCastToEmpty(DIDescriptor D);
 547   };
 548
 549   /// Finds the stoppoint coressponding to this instruction, that is the
 550   /// stoppoint that dominates this instruction
 551   const DbgStopPointInst *findStopPoint(const Instruction *Inst);
 552
 553   /// Finds the stoppoint corresponding to first real (non-debug intrinsic)
 554   /// instruction in this Basic Block, and returns the stoppoint for it.
 555   const DbgStopPointInst *findBBStopPoint(const BasicBlock *BB);
 556
 557   /// Finds the dbg.declare intrinsic corresponding to this value if any.
 558   /// It looks through pointer casts too.
 559   const DbgDeclareInst *findDbgDeclare(const Value *V, bool stripCasts = true);
 560
 561   /// Find the debug info descriptor corresponding to this global variable.
 562   Value *findDbgGlobalDeclare(GlobalVariable *V);
 563
 564   bool getLocationInfo(const Value *V, std::string &DisplayName, std::string &Type,
 565                        unsigned &LineNo, std::string &File, std::string &Dir);
 566 } // end namespace llvm
 567
 568 #endif