include/llvm/IR/Value.h

   1 //===-- llvm/Value.h - Definition of the Value class ------------*- 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 declares the Value class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_IR_VALUE_H
  15 #define LLVM_IR_VALUE_H
  16
  17 #include "llvm-c/Core.h"
  18 #include "llvm/ADT/iterator_range.h"
  19 #include "llvm/IR/Use.h"
  20 #include "llvm/Support/CBindingWrapping.h"
  21 #include "llvm/Support/Casting.h"
  22 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  23
  24 namespace llvm {
  25
  26 class APInt;
  27 class Argument;
  28 class AssemblyAnnotationWriter;
  29 class BasicBlock;
  30 class Constant;
  31 class DataLayout;
  32 class Function;
  33 class GlobalAlias;
  34 class GlobalValue;
  35 class GlobalVariable;
  36 class InlineAsm;
  37 class Instruction;
  38 class LLVMContext;
  39 class MDNode;
  40 class Module;
  41 class StringRef;
  42 class Twine;
  43 class Type;
  44 class ValueHandleBase;
  45 class ValueSymbolTable;
  46 class raw_ostream;
  47
  48 template<typename ValueTy> class StringMapEntry;
  49 typedef StringMapEntry<Value*> ValueName;
  50
  51 //===----------------------------------------------------------------------===//
  52 //                                 Value Class
  53 //===----------------------------------------------------------------------===//
  54
  55 /// This is a very important LLVM class. It is the base class of all values
  56 /// computed by a program that may be used as operands to other values. Value is
  57 /// the super class of other important classes such as Instruction and Function.
  58 /// All Values have a Type. Type is not a subclass of Value. Some values can
  59 /// have a name and they belong to some Module.  Setting the name on the Value
  60 /// automatically updates the module's symbol table.
  61 ///
  62 /// Every value has a "use list" that keeps track of which other Values are
  63 /// using this Value.  A Value can also have an arbitrary number of ValueHandle
  64 /// objects that watch it and listen to RAUW and Destroy events.  See
  65 /// llvm/IR/ValueHandle.h for details.
  66 ///
  67 /// @brief LLVM Value Representation
  68 class Value {
  69   const unsigned char SubclassID;   // Subclass identifier (for isa/dyn_cast)
  70   unsigned char HasValueHandle : 1; // Has a ValueHandle pointing to this?
  71 protected:
  72   /// SubclassOptionalData - This member is similar to SubclassData, however it
  73   /// is for holding information which may be used to aid optimization, but
  74   /// which may be cleared to zero without affecting conservative
  75   /// interpretation.
  76   unsigned char SubclassOptionalData : 7;
  77
  78 private:
  79   template <typename UseT> // UseT == 'Use' or 'const Use'
  80   class use_iterator_impl
  81       : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, UseT *, ptrdiff_t> {
  82     typedef std::iterator<std::forward_iterator_tag, UseT *, ptrdiff_t> super;
  83
  84     UseT *U;
  85     explicit use_iterator_impl(UseT *u) : U(u) {}
  86     friend class Value;
  87
  88   public:
  89     typedef typename super::reference reference;
  90     typedef typename super::pointer pointer;
  91
  92     use_iterator_impl() : U() {}
  93
  94     bool operator==(const use_iterator_impl &x) const { return U == x.U; }
  95     bool operator!=(const use_iterator_impl &x) const { return !operator==(x); }
  96
  97     use_iterator_impl &operator++() { // Preincrement
  98       assert(U && "Cannot increment end iterator!");
  99       U = U->getNext();
 100       return *this;
 101     }
 102     use_iterator_impl operator++(int) { // Postincrement
 103       auto tmp = *this;
 104       ++*this;
 105       return tmp;
 106     }
 107
 108     UseT &operator*() const {
 109       assert(U && "Cannot dereference end iterator!");
 110       return *U;
 111     }
 112
 113     UseT *operator->() const { return &operator*(); }
 114
 115     operator use_iterator_impl<const UseT>() const {
 116       return use_iterator_impl<const UseT>(U);
 117     }
 118   };
 119
 120   template <typename UserTy> // UserTy == 'User' or 'const User'
 121   class user_iterator_impl
 122       : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, UserTy *, ptrdiff_t> {
 123     typedef std::iterator<std::forward_iterator_tag, UserTy *, ptrdiff_t> super;
 124
 125     use_iterator_impl<Use> UI;
 126     explicit user_iterator_impl(Use *U) : UI(U) {}
 127     friend class Value;
 128
 129   public:
 130     typedef typename super::reference reference;
 131     typedef typename super::pointer pointer;
 132
 133     user_iterator_impl() {}
 134
 135     bool operator==(const user_iterator_impl &x) const { return UI == x.UI; }
 136     bool operator!=(const user_iterator_impl &x) const { return !operator==(x); }
 137
 138     /// \brief Returns true if this iterator is equal to user_end() on the value.
 139     bool atEnd() const { return *this == user_iterator_impl(); }
 140
 141     user_iterator_impl &operator++() { // Preincrement
 142       ++UI;
 143       return *this;
 144     }
 145     user_iterator_impl operator++(int) { // Postincrement
 146       auto tmp = *this;
 147       ++*this;
 148       return tmp;
 149     }
 150
 151     // Retrieve a pointer to the current User.
 152     UserTy *operator*() const {
 153       return UI->getUser();
 154     }
 155
 156     UserTy *operator->() const { return operator*(); }
 157
 158     operator user_iterator_impl<const UserTy>() const {
 159       return user_iterator_impl<const UserTy>(*UI);
 160     }
 161
 162     Use &getUse() const { return *UI; }
 163
 164     /// \brief Return the operand # of this use in its User.
 165     /// FIXME: Replace all callers with a direct call to Use::getOperandNo.
 166     unsigned getOperandNo() const { return UI->getOperandNo(); }
 167   };
 168
 169   /// SubclassData - This member is defined by this class, but is not used for
 170   /// anything.  Subclasses can use it to hold whatever state they find useful.
 171   /// This field is initialized to zero by the ctor.
 172   unsigned short SubclassData;
 173
 174   Type *VTy;
 175   Use *UseList;
 176
 177   friend class ValueSymbolTable; // Allow ValueSymbolTable to directly mod Name.
 178   friend class ValueHandleBase;
 179   ValueName *Name;
 180
 181   void operator=(const Value &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 182   Value(const Value &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 183
 184 protected:
 185   Value(Type *Ty, unsigned scid);
 186 public:
 187   virtual ~Value();
 188
 189   /// dump - Support for debugging, callable in GDB: V->dump()
 190   //
 191   void dump() const;
 192
 193   /// print - Implement operator<< on Value.
 194   ///
 195   void print(raw_ostream &O) const;
 196
 197   /// \brief Print the name of this Value out to the specified raw_ostream.
 198   /// This is useful when you just want to print 'int %reg126', not the
 199   /// instruction that generated it. If you specify a Module for context, then
 200   /// even constanst get pretty-printed; for example, the type of a null
 201   /// pointer is printed symbolically.
 202   void printAsOperand(raw_ostream &O, bool PrintType = true,
 203                       const Module *M = nullptr) const;
 204
 205   /// All values are typed, get the type of this value.
 206   ///
 207   Type *getType() const { return VTy; }
 208
 209   /// All values hold a context through their type.
 210   LLVMContext &getContext() const;
 211
 212   // All values can potentially be named.
 213   bool hasName() const { return Name != nullptr && SubclassID != MDStringVal; }
 214   ValueName *getValueName() const { return Name; }
 215   void setValueName(ValueName *VN) { Name = VN; }
 216
 217   /// getName() - Return a constant reference to the value's name. This is cheap
 218   /// and guaranteed to return the same reference as long as the value is not
 219   /// modified.
 220   StringRef getName() const;
 221
 222   /// setName() - Change the name of the value, choosing a new unique name if
 223   /// the provided name is taken.
 224   ///
 225   /// \param Name The new name; or "" if the value's name should be removed.
 226   void setName(const Twine &Name);
 227
 228
 229   /// takeName - transfer the name from V to this value, setting V's name to
 230   /// empty.  It is an error to call V->takeName(V).
 231   void takeName(Value *V);
 232
 233   /// replaceAllUsesWith - Go through the uses list for this definition and make
 234   /// each use point to "V" instead of "this".  After this completes, 'this's
 235   /// use list is guaranteed to be empty.
 236   ///
 237   void replaceAllUsesWith(Value *V);
 238
 239   //----------------------------------------------------------------------
 240   // Methods for handling the chain of uses of this Value.
 241   //
 242   bool               use_empty() const { return UseList == nullptr; }
 243
 244   typedef use_iterator_impl<Use>       use_iterator;
 245   typedef use_iterator_impl<const Use> const_use_iterator;
 246   use_iterator       use_begin()       { return use_iterator(UseList); }
 247   const_use_iterator use_begin() const { return const_use_iterator(UseList); }
 248   use_iterator       use_end()         { return use_iterator();   }
 249   const_use_iterator use_end()   const { return const_use_iterator();   }
 250   iterator_range<use_iterator> uses() {
 251     return iterator_range<use_iterator>(use_begin(), use_end());
 252   }
 253   iterator_range<const_use_iterator> uses() const {
 254     return iterator_range<const_use_iterator>(use_begin(), use_end());
 255   }
 256
 257   typedef user_iterator_impl<User>       user_iterator;
 258   typedef user_iterator_impl<const User> const_user_iterator;
 259   user_iterator       user_begin()       { return user_iterator(UseList); }
 260   const_user_iterator user_begin() const { return const_user_iterator(UseList); }
 261   user_iterator       user_end()         { return user_iterator();   }
 262   const_user_iterator user_end()   const { return const_user_iterator();   }
 263   User               *user_back()        { return *user_begin(); }
 264   const User         *user_back()  const { return *user_begin(); }
 265   iterator_range<user_iterator> users() {
 266     return iterator_range<user_iterator>(user_begin(), user_end());
 267   }
 268   iterator_range<const_user_iterator> users() const {
 269     return iterator_range<const_user_iterator>(user_begin(), user_end());
 270   }
 271
 272   /// hasOneUse - Return true if there is exactly one user of this value.  This
 273   /// is specialized because it is a common request and does not require
 274   /// traversing the whole use list.
 275   ///
 276   bool hasOneUse() const {
 277     const_use_iterator I = use_begin(), E = use_end();
 278     if (I == E) return false;
 279     return ++I == E;
 280   }
 281
 282   /// hasNUses - Return true if this Value has exactly N users.
 283   ///
 284   bool hasNUses(unsigned N) const;
 285
 286   /// hasNUsesOrMore - Return true if this value has N users or more.  This is
 287   /// logically equivalent to getNumUses() >= N.
 288   ///
 289   bool hasNUsesOrMore(unsigned N) const;
 290
 291   bool isUsedInBasicBlock(const BasicBlock *BB) const;
 292
 293   /// getNumUses - This method computes the number of uses of this Value.  This
 294   /// is a linear time operation.  Use hasOneUse, hasNUses, or hasNUsesOrMore
 295   /// to check for specific values.
 296   unsigned getNumUses() const;
 297
 298   /// addUse - This method should only be used by the Use class.
 299   ///
 300   void addUse(Use &U) { U.addToList(&UseList); }
 301
 302   /// An enumeration for keeping track of the concrete subclass of Value that
 303   /// is actually instantiated. Values of this enumeration are kept in the
 304   /// Value classes SubclassID field. They are used for concrete type
 305   /// identification.
 306   enum ValueTy {
 307     ArgumentVal,              // This is an instance of Argument
 308     BasicBlockVal,            // This is an instance of BasicBlock
 309     FunctionVal,              // This is an instance of Function
 310     GlobalAliasVal,           // This is an instance of GlobalAlias
 311     GlobalVariableVal,        // This is an instance of GlobalVariable
 312     UndefValueVal,            // This is an instance of UndefValue
 313     BlockAddressVal,          // This is an instance of BlockAddress
 314     ConstantExprVal,          // This is an instance of ConstantExpr
 315     ConstantAggregateZeroVal, // This is an instance of ConstantAggregateZero
 316     ConstantDataArrayVal,     // This is an instance of ConstantDataArray
 317     ConstantDataVectorVal,    // This is an instance of ConstantDataVector
 318     ConstantIntVal,           // This is an instance of ConstantInt
 319     ConstantFPVal,            // This is an instance of ConstantFP
 320     ConstantArrayVal,         // This is an instance of ConstantArray
 321     ConstantStructVal,        // This is an instance of ConstantStruct
 322     ConstantVectorVal,        // This is an instance of ConstantVector
 323     ConstantPointerNullVal,   // This is an instance of ConstantPointerNull
 324     MDNodeVal,                // This is an instance of MDNode
 325     MDStringVal,              // This is an instance of MDString
 326     InlineAsmVal,             // This is an instance of InlineAsm
 327     InstructionVal,           // This is an instance of Instruction
 328     // Enum values starting at InstructionVal are used for Instructions;
 329     // don't add new values here!
 330
 331     // Markers:
 332     ConstantFirstVal = FunctionVal,
 333     ConstantLastVal  = ConstantPointerNullVal
 334   };
 335
 336   /// getValueID - Return an ID for the concrete type of this object.  This is
 337   /// used to implement the classof checks.  This should not be used for any
 338   /// other purpose, as the values may change as LLVM evolves.  Also, note that
 339   /// for instructions, the Instruction's opcode is added to InstructionVal. So
 340   /// this means three things:
 341   /// # there is no value with code InstructionVal (no opcode==0).
 342   /// # there are more possible values for the value type than in ValueTy enum.
 343   /// # the InstructionVal enumerator must be the highest valued enumerator in
 344   ///   the ValueTy enum.
 345   unsigned getValueID() const {
 346     return SubclassID;
 347   }
 348
 349   /// getRawSubclassOptionalData - Return the raw optional flags value
 350   /// contained in this value. This should only be used when testing two
 351   /// Values for equivalence.
 352   unsigned getRawSubclassOptionalData() const {
 353     return SubclassOptionalData;
 354   }
 355
 356   /// clearSubclassOptionalData - Clear the optional flags contained in
 357   /// this value.
 358   void clearSubclassOptionalData() {
 359     SubclassOptionalData = 0;
 360   }
 361
 362   /// hasSameSubclassOptionalData - Test whether the optional flags contained
 363   /// in this value are equal to the optional flags in the given value.
 364   bool hasSameSubclassOptionalData(const Value *V) const {
 365     return SubclassOptionalData == V->SubclassOptionalData;
 366   }
 367
 368   /// intersectOptionalDataWith - Clear any optional flags in this value
 369   /// that are not also set in the given value.
 370   void intersectOptionalDataWith(const Value *V) {
 371     SubclassOptionalData &= V->SubclassOptionalData;
 372   }
 373
 374   /// hasValueHandle - Return true if there is a value handle associated with
 375   /// this value.
 376   bool hasValueHandle() const { return HasValueHandle; }
 377
 378   /// \brief Strips off any unneeded pointer casts, all-zero GEPs and aliases
 379   /// from the specified value, returning the original uncasted value.
 380   ///
 381   /// If this is called on a non-pointer value, it returns 'this'.
 382   Value *stripPointerCasts();
 383   const Value *stripPointerCasts() const {
 384     return const_cast<Value*>(this)->stripPointerCasts();
 385   }
 386
 387   /// \brief Strips off any unneeded pointer casts and all-zero GEPs from the
 388   /// specified value, returning the original uncasted value.
 389   ///
 390   /// If this is called on a non-pointer value, it returns 'this'.
 391   Value *stripPointerCastsNoFollowAliases();
 392   const Value *stripPointerCastsNoFollowAliases() const {
 393     return const_cast<Value*>(this)->stripPointerCastsNoFollowAliases();
 394   }
 395
 396   /// \brief Strips off unneeded pointer casts and all-constant GEPs from the
 397   /// specified value, returning the original pointer value.
 398   ///
 399   /// If this is called on a non-pointer value, it returns 'this'.
 400   Value *stripInBoundsConstantOffsets();
 401   const Value *stripInBoundsConstantOffsets() const {
 402     return const_cast<Value*>(this)->stripInBoundsConstantOffsets();
 403   }
 404
 405   /// \brief Strips like \c stripInBoundsConstantOffsets but also accumulates
 406   /// the constant offset stripped.
 407   ///
 408   /// Stores the resulting constant offset stripped into the APInt provided.
 409   /// The provided APInt will be extended or truncated as needed to be the
 410   /// correct bitwidth for an offset of this pointer type.
 411   ///
 412   /// If this is called on a non-pointer value, it returns 'this'.
 413   Value *stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(const DataLayout &DL,
 414                                                    APInt &Offset);
 415   const Value *stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(const DataLayout &DL,
 416                                                          APInt &Offset) const {
 417     return const_cast<Value *>(this)
 418         ->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(DL, Offset);
 419   }
 420
 421   /// \brief Strips off unneeded pointer casts and any in-bounds offsets from
 422   /// the specified value, returning the original pointer value.
 423   ///
 424   /// If this is called on a non-pointer value, it returns 'this'.
 425   Value *stripInBoundsOffsets();
 426   const Value *stripInBoundsOffsets() const {
 427     return const_cast<Value*>(this)->stripInBoundsOffsets();
 428   }
 429
 430   /// isDereferenceablePointer - Test if this value is always a pointer to
 431   /// allocated and suitably aligned memory for a simple load or store.
 432   bool isDereferenceablePointer() const;
 433
 434   /// DoPHITranslation - If this value is a PHI node with CurBB as its parent,
 435   /// return the value in the PHI node corresponding to PredBB.  If not, return
 436   /// ourself.  This is useful if you want to know the value something has in a
 437   /// predecessor block.
 438   Value *DoPHITranslation(const BasicBlock *CurBB, const BasicBlock *PredBB);
 439
 440   const Value *DoPHITranslation(const BasicBlock *CurBB,
 441                                 const BasicBlock *PredBB) const{
 442     return const_cast<Value*>(this)->DoPHITranslation(CurBB, PredBB);
 443   }
 444
 445   /// MaximumAlignment - This is the greatest alignment value supported by
 446   /// load, store, and alloca instructions, and global values.
 447   static const unsigned MaximumAlignment = 1u << 29;
 448
 449   /// mutateType - Mutate the type of this Value to be of the specified type.
 450   /// Note that this is an extremely dangerous operation which can create
 451   /// completely invalid IR very easily.  It is strongly recommended that you
 452   /// recreate IR objects with the right types instead of mutating them in
 453   /// place.
 454   void mutateType(Type *Ty) {
 455     VTy = Ty;
 456   }
 457
 458 protected:
 459   unsigned short getSubclassDataFromValue() const { return SubclassData; }
 460   void setValueSubclassData(unsigned short D) { SubclassData = D; }
 461 };
 462
 463 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Value &V) {
 464   V.print(OS);
 465   return OS;
 466 }
 467
 468 void Use::set(Value *V) {
 469   if (Val) removeFromList();
 470   Val = V;
 471   if (V) V->addUse(*this);
 472 }
 473
 474
 475 // isa - Provide some specializations of isa so that we don't have to include
 476 // the subtype header files to test to see if the value is a subclass...
 477 //
 478 template <> struct isa_impl<Constant, Value> {
 479   static inline bool doit(const Value &Val) {
 480     return Val.getValueID() >= Value::ConstantFirstVal &&
 481       Val.getValueID() <= Value::ConstantLastVal;
 482   }
 483 };
 484
 485 template <> struct isa_impl<Argument, Value> {
 486   static inline bool doit (const Value &Val) {
 487     return Val.getValueID() == Value::ArgumentVal;
 488   }
 489 };
 490
 491 template <> struct isa_impl<InlineAsm, Value> {
 492   static inline bool doit(const Value &Val) {
 493     return Val.getValueID() == Value::InlineAsmVal;
 494   }
 495 };
 496
 497 template <> struct isa_impl<Instruction, Value> {
 498   static inline bool doit(const Value &Val) {
 499     return Val.getValueID() >= Value::InstructionVal;
 500   }
 501 };
 502
 503 template <> struct isa_impl<BasicBlock, Value> {
 504   static inline bool doit(const Value &Val) {
 505     return Val.getValueID() == Value::BasicBlockVal;
 506   }
 507 };
 508
 509 template <> struct isa_impl<Function, Value> {
 510   static inline bool doit(const Value &Val) {
 511     return Val.getValueID() == Value::FunctionVal;
 512   }
 513 };
 514
 515 template <> struct isa_impl<GlobalVariable, Value> {
 516   static inline bool doit(const Value &Val) {
 517     return Val.getValueID() == Value::GlobalVariableVal;
 518   }
 519 };
 520
 521 template <> struct isa_impl<GlobalAlias, Value> {
 522   static inline bool doit(const Value &Val) {
 523     return Val.getValueID() == Value::GlobalAliasVal;
 524   }
 525 };
 526
 527 template <> struct isa_impl<GlobalValue, Value> {
 528   static inline bool doit(const Value &Val) {
 529     return isa<GlobalVariable>(Val) || isa<Function>(Val) ||
 530       isa<GlobalAlias>(Val);
 531   }
 532 };
 533
 534 template <> struct isa_impl<MDNode, Value> {
 535   static inline bool doit(const Value &Val) {
 536     return Val.getValueID() == Value::MDNodeVal;
 537   }
 538 };
 539
 540 // Value* is only 4-byte aligned.
 541 template<>
 542 class PointerLikeTypeTraits<Value*> {
 543   typedef Value* PT;
 544 public:
 545   static inline void *getAsVoidPointer(PT P) { return P; }
 546   static inline PT getFromVoidPointer(void *P) {
 547     return static_cast<PT>(P);
 548   }
 549   enum { NumLowBitsAvailable = 2 };
 550 };
 551
 552 // Create wrappers for C Binding types (see CBindingWrapping.h).
 553 DEFINE_ISA_CONVERSION_FUNCTIONS(Value, LLVMValueRef)
 554
 555 /* Specialized opaque value conversions.
 556  */
 557 inline Value **unwrap(LLVMValueRef *Vals) {
 558   return reinterpret_cast<Value**>(Vals);
 559 }
 560
 561 template<typename T>
 562 inline T **unwrap(LLVMValueRef *Vals, unsigned Length) {
 563 #ifdef DEBUG
 564   for (LLVMValueRef *I = Vals, *E = Vals + Length; I != E; ++I)
 565     cast<T>(*I);
 566 #endif
 567   (void)Length;
 568   return reinterpret_cast<T**>(Vals);
 569 }
 570
 571 inline LLVMValueRef *wrap(const Value **Vals) {
 572   return reinterpret_cast<LLVMValueRef*>(const_cast<Value**>(Vals));
 573 }
 574
 575 } // End llvm namespace
 576
 577 #endif