For PR1338: rename include/llvm/ADT/ilist and friends to end with ".h"
[oota-llvm.git] / include / llvm / Type.h
1 //===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types -----------*- 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
11 #ifndef LLVM_TYPE_H
12 #define LLVM_TYPE_H
13
14 #include "llvm/AbstractTypeUser.h"
15 #include "llvm/Support/Casting.h"
16 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
17 #include "llvm/Support/Streams.h"
18 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
19 #include "llvm/ADT/iterator.h"
20 #include <string>
21 #include <vector>
22
23 namespace llvm {
24
25 class DerivedType;
26 class PointerType;
27 class IntegerType;
28 class TypeMapBase;
29
30 /// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
31 /// stuff, look in DerivedTypes.h.
32 ///
33 /// The instances of the Type class are immutable: once they are created,
34 /// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular
35 /// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of
36 /// doing a trivial pointer comparison. To enforce that no two equal instances
37 /// are created, Type instances can only be created via static factory methods 
38 /// in class Type and in derived classes.
39 /// 
40 /// Once allocated, Types are never free'd, unless they are an abstract type
41 /// that is resolved to a more concrete type.
42 /// 
43 /// Types themself don't have a name, and can be named either by:
44 /// - using SymbolTable instance, typically from some Module,
45 /// - using convenience methods in the Module class (which uses module's 
46 ///    SymbolTable too).
47 ///
48 /// Opaque types are simple derived types with no state.  There may be many
49 /// different Opaque type objects floating around, but two are only considered
50 /// identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have
51 /// two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
52 ///
53 /// Opaque types are also kinda weird and scary and different because they have
54 /// to keep a list of uses of the type.  When, through linking, parsing, or
55 /// bitcode reading, they become resolved, they need to find and update all
56 /// users of the unknown type, causing them to reference a new, more concrete
57 /// type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
58 ///
59 /// @brief Root of type hierarchy
60 class Type : public AbstractTypeUser {
61 public:
62   //===-------------------------------------------------------------------===//
63   /// Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
64   /// value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
65   /// Note: If you add an element to this, you need to add an element to the
66   /// Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
67   ///
68   enum TypeID {
69     // PrimitiveTypes .. make sure LastPrimitiveTyID stays up to date
70     VoidTyID = 0,    ///<  0: type with no size
71     FloatTyID,       ///<  1: 32 bit floating point type
72     DoubleTyID,      ///<  2: 64 bit floating point type
73     X86_FP80TyID,    ///<  3: 80 bit floating point type (X87)
74     FP128TyID,       ///<  4: 128 bit floating point type (112-bit mantissa)
75     PPC_FP128TyID,   ///<  5: 128 bit floating point type (two 64-bits)
76     LabelTyID,       ///<  6: Labels
77
78     // Derived types... see DerivedTypes.h file...
79     // Make sure FirstDerivedTyID stays up to date!!!
80     IntegerTyID,     ///<  7: Arbitrary bit width integers
81     FunctionTyID,    ///<  8: Functions
82     StructTyID,      ///<  9: Structures
83     ArrayTyID,       ///< 10: Arrays
84     PointerTyID,     ///< 11: Pointers
85     OpaqueTyID,      ///< 12: Opaque: type with unknown structure
86     VectorTyID,      ///< 13: SIMD 'packed' format, or other vector type
87
88     NumTypeIDs,                         // Must remain as last defined ID
89     LastPrimitiveTyID = LabelTyID,
90     FirstDerivedTyID = IntegerTyID
91   };
92
93 private:
94   TypeID   ID : 8;    // The current base type of this type.
95   bool     Abstract : 1;  // True if type contains an OpaqueType
96   unsigned SubclassData : 23; //Space for subclasses to store data
97
98   /// RefCount - This counts the number of PATypeHolders that are pointing to
99   /// this type.  When this number falls to zero, if the type is abstract and
100   /// has no AbstractTypeUsers, the type is deleted.  This is only sensical for
101   /// derived types.
102   ///
103   mutable unsigned RefCount;
104
105   const Type *getForwardedTypeInternal() const;
106
107   // Some Type instances are allocated as arrays, some aren't. So we provide
108   // this method to get the right kind of destruction for the type of Type.
109   void destroy() const; // const is a lie, this does "delete this"!
110
111 protected:
112   explicit Type(TypeID id) : ID(id), Abstract(false), SubclassData(0),
113                              RefCount(0), ForwardType(0), NumContainedTys(0),
114                              ContainedTys(0) {}
115   virtual ~Type() {
116     assert(AbstractTypeUsers.empty() && "Abstract types remain");
117   }
118
119   /// Types can become nonabstract later, if they are refined.
120   ///
121   inline void setAbstract(bool Val) { Abstract = Val; }
122
123   unsigned getRefCount() const { return RefCount; }
124
125   unsigned getSubclassData() const { return SubclassData; }
126   void setSubclassData(unsigned val) { SubclassData = val; }
127
128   /// ForwardType - This field is used to implement the union find scheme for
129   /// abstract types.  When types are refined to other types, this field is set
130   /// to the more refined type.  Only abstract types can be forwarded.
131   mutable const Type *ForwardType;
132
133
134   /// AbstractTypeUsers - Implement a list of the users that need to be notified
135   /// if I am a type, and I get resolved into a more concrete type.
136   ///
137   mutable std::vector<AbstractTypeUser *> AbstractTypeUsers;
138
139   /// NumContainedTys - Keeps track of how many PATypeHandle instances there
140   /// are at the end of this type instance for the list of contained types. It
141   /// is the subclasses responsibility to set this up. Set to 0 if there are no
142   /// contained types in this type.
143   unsigned NumContainedTys;
144
145   /// ContainedTys - A pointer to the array of Types (PATypeHandle) contained 
146   /// by this Type.  For example, this includes the arguments of a function 
147   /// type, the elements of a structure, the pointee of a pointer, the element
148   /// type of an array, etc.  This pointer may be 0 for types that don't 
149   /// contain other types (Integer, Double, Float).  In general, the subclass 
150   /// should arrange for space for the PATypeHandles to be included in the 
151   /// allocation of the type object and set this pointer to the address of the 
152   /// first element. This allows the Type class to manipulate the ContainedTys 
153   /// without understanding the subclass's placement for this array.  keeping 
154   /// it here also allows the subtype_* members to be implemented MUCH more 
155   /// efficiently, and dynamically very few types do not contain any elements.
156   PATypeHandle *ContainedTys;
157
158 public:
159   void print(std::ostream &O) const;
160   void print(std::ostream *O) const { if (O) print(*O); }
161
162   /// @brief Debugging support: print to stderr
163   void dump() const;
164
165   //===--------------------------------------------------------------------===//
166   // Property accessors for dealing with types... Some of these virtual methods
167   // are defined in private classes defined in Type.cpp for primitive types.
168   //
169
170   /// getTypeID - Return the type id for the type.  This will return one
171   /// of the TypeID enum elements defined above.
172   ///
173   inline TypeID getTypeID() const { return ID; }
174
175   /// getDescription - Return the string representation of the type...
176   const std::string &getDescription() const;
177
178   /// isInteger - True if this is an instance of IntegerType.
179   ///
180   bool isInteger() const { return ID == IntegerTyID; } 
181
182   /// isIntOrIntVector - Return true if this is an integer type or a vector of
183   /// integer types.
184   ///
185   bool isIntOrIntVector() const;
186   
187   /// isFloatingPoint - Return true if this is one of the two floating point
188   /// types
189   bool isFloatingPoint() const { return ID == FloatTyID || ID == DoubleTyID ||
190       ID == X86_FP80TyID || ID == FP128TyID || ID == PPC_FP128TyID; }
191
192   /// isFPOrFPVector - Return true if this is a FP type or a vector of FP types.
193   ///
194   bool isFPOrFPVector() const;
195   
196   /// isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
197   /// type that includes an opaque type somewhere in it.
198   ///
199   inline bool isAbstract() const { return Abstract; }
200
201   /// canLosslesslyBitCastTo - Return true if this type could be converted 
202   /// with a lossless BitCast to type 'Ty'. For example, uint to int. BitCasts 
203   /// are valid for types of the same size only where no re-interpretation of 
204   /// the bits is done.
205   /// @brief Determine if this type could be losslessly bitcast to Ty
206   bool canLosslesslyBitCastTo(const Type *Ty) const;
207
208
209   /// Here are some useful little methods to query what type derived types are
210   /// Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
211   ///
212   inline bool isPrimitiveType() const { return ID <= LastPrimitiveTyID; }
213   inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
214
215   /// isFirstClassType - Return true if the type is "first class", meaning it
216   /// is a valid type for a Value.
217   ///
218   inline bool isFirstClassType() const {
219     // There are more first-class kinds than non-first-class kinds, so a
220     // negative test is simpler than a positive one.
221     return ID != FunctionTyID && ID != VoidTyID && ID != OpaqueTyID;
222   }
223
224   /// isSingleValueType - Return true if the type is a valid type for a
225   /// virtual register in codegen.  This includes all first-class types
226   /// except struct and array types.
227   ///
228   inline bool isSingleValueType() const {
229     return (ID != VoidTyID && ID <= LastPrimitiveTyID) ||
230             ID == IntegerTyID || ID == PointerTyID || ID == VectorTyID;
231   }
232
233   /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
234   /// get the actual size for a particular target, it is reasonable to use the
235   /// TargetData subsystem to do this.
236   ///
237   bool isSized() const {
238     // If it's a primitive, it is always sized.
239     if (ID == IntegerTyID || isFloatingPoint() || ID == PointerTyID)
240       return true;
241     // If it is not something that can have a size (e.g. a function or label),
242     // it doesn't have a size.
243     if (ID != StructTyID && ID != ArrayTyID && ID != VectorTyID)
244       return false;
245     // If it is something that can have a size and it's concrete, it definitely
246     // has a size, otherwise we have to try harder to decide.
247     return !isAbstract() || isSizedDerivedType();
248   }
249
250   /// getPrimitiveSizeInBits - Return the basic size of this type if it is a
251   /// primitive type.  These are fixed by LLVM and are not target dependent.
252   /// This will return zero if the type does not have a size or is not a
253   /// primitive type.
254   ///
255   unsigned getPrimitiveSizeInBits() const;
256   
257   /// getFPMantissaWidth - Return the width of the mantissa of this type.  This
258   /// is only valid on scalar floating point types.  If the FP type does not
259   /// have a stable mantissa (e.g. ppc long double), this method returns -1.
260   int getFPMantissaWidth() const {
261     assert(isFloatingPoint() && "Not a floating point type!");
262     if (ID == FloatTyID) return 24;
263     if (ID == DoubleTyID) return 53;
264     if (ID == X86_FP80TyID) return 64;
265     if (ID == FP128TyID) return 113;
266     assert(ID == PPC_FP128TyID && "unknown fp type");
267     return -1;
268   }
269
270   /// getForwardedType - Return the type that this type has been resolved to if
271   /// it has been resolved to anything.  This is used to implement the
272   /// union-find algorithm for type resolution, and shouldn't be used by general
273   /// purpose clients.
274   const Type *getForwardedType() const {
275     if (!ForwardType) return 0;
276     return getForwardedTypeInternal();
277   }
278
279   /// getVAArgsPromotedType - Return the type an argument of this type
280   /// will be promoted to if passed through a variable argument
281   /// function.
282   const Type *getVAArgsPromotedType() const; 
283
284   //===--------------------------------------------------------------------===//
285   // Type Iteration support
286   //
287   typedef PATypeHandle *subtype_iterator;
288   subtype_iterator subtype_begin() const { return ContainedTys; }
289   subtype_iterator subtype_end() const { return &ContainedTys[NumContainedTys];}
290
291   /// getContainedType - This method is used to implement the type iterator
292   /// (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the
293   /// types 'contained' in the derived type.
294   ///
295   const Type *getContainedType(unsigned i) const {
296     assert(i < NumContainedTys && "Index out of range!");
297     return ContainedTys[i].get();
298   }
299
300   /// getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type.
301   ///
302   unsigned getNumContainedTypes() const { return NumContainedTys; }
303
304   //===--------------------------------------------------------------------===//
305   // Static members exported by the Type class itself.  Useful for getting
306   // instances of Type.
307   //
308
309   /// getPrimitiveType - Return a type based on an identifier.
310   static const Type *getPrimitiveType(TypeID IDNumber);
311
312   //===--------------------------------------------------------------------===//
313   // These are the builtin types that are always available...
314   //
315   static const Type *VoidTy, *LabelTy, *FloatTy, *DoubleTy;
316   static const Type *X86_FP80Ty, *FP128Ty, *PPC_FP128Ty;
317   static const IntegerType *Int1Ty, *Int8Ty, *Int16Ty, *Int32Ty, *Int64Ty;
318
319   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
320   static inline bool classof(const Type *) { return true; }
321
322   void addRef() const {
323     assert(isAbstract() && "Cannot add a reference to a non-abstract type!");
324     ++RefCount;
325   }
326
327   void dropRef() const {
328     assert(isAbstract() && "Cannot drop a reference to a non-abstract type!");
329     assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
330
331     // If this is the last PATypeHolder using this object, and there are no
332     // PATypeHandles using it, the type is dead, delete it now.
333     if (--RefCount == 0 && AbstractTypeUsers.empty())
334       this->destroy();
335   }
336   
337   /// addAbstractTypeUser - Notify an abstract type that there is a new user of
338   /// it.  This function is called primarily by the PATypeHandle class.
339   ///
340   void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
341     assert(isAbstract() && "addAbstractTypeUser: Current type not abstract!");
342     AbstractTypeUsers.push_back(U);
343   }
344   
345   /// removeAbstractTypeUser - Notify an abstract type that a user of the class
346   /// no longer has a handle to the type.  This function is called primarily by
347   /// the PATypeHandle class.  When there are no users of the abstract type, it
348   /// is annihilated, because there is no way to get a reference to it ever
349   /// again.
350   ///
351   void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const;
352
353 private:
354   /// isSizedDerivedType - Derived types like structures and arrays are sized
355   /// iff all of the members of the type are sized as well.  Since asking for
356   /// their size is relatively uncommon, move this operation out of line.
357   bool isSizedDerivedType() const;
358
359   virtual void refineAbstractType(const DerivedType *OldTy, const Type *NewTy);
360   virtual void typeBecameConcrete(const DerivedType *AbsTy);
361
362 protected:
363   // PromoteAbstractToConcrete - This is an internal method used to calculate
364   // change "Abstract" from true to false when types are refined.
365   void PromoteAbstractToConcrete();
366   friend class TypeMapBase;
367 };
368
369 //===----------------------------------------------------------------------===//
370 // Define some inline methods for the AbstractTypeUser.h:PATypeHandle class.
371 // These are defined here because they MUST be inlined, yet are dependent on
372 // the definition of the Type class.
373 //
374 inline void PATypeHandle::addUser() {
375   assert(Ty && "Type Handle has a null type!");
376   if (Ty->isAbstract())
377     Ty->addAbstractTypeUser(User);
378 }
379 inline void PATypeHandle::removeUser() {
380   if (Ty->isAbstract())
381     Ty->removeAbstractTypeUser(User);
382 }
383
384 // Define inline methods for PATypeHolder.
385
386 inline void PATypeHolder::addRef() {
387   assert(Ty && "Type Holder has a null type!");
388   if (Ty->isAbstract())
389     Ty->addRef();
390 }
391
392 inline void PATypeHolder::dropRef() {
393   if (Ty->isAbstract())
394     Ty->dropRef();
395 }
396
397
398 //===----------------------------------------------------------------------===//
399 // Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a
400 // graph of sub types...
401
402 template <> struct GraphTraits<Type*> {
403   typedef Type NodeType;
404   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
405
406   static inline NodeType *getEntryNode(Type *T) { return T; }
407   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
408     return N->subtype_begin();
409   }
410   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
411     return N->subtype_end();
412   }
413 };
414
415 template <> struct GraphTraits<const Type*> {
416   typedef const Type NodeType;
417   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
418
419   static inline NodeType *getEntryNode(const Type *T) { return T; }
420   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
421     return N->subtype_begin();
422   }
423   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
424     return N->subtype_end();
425   }
426 };
427
428 template <> inline bool isa_impl<PointerType, Type>(const Type &Ty) {
429   return Ty.getTypeID() == Type::PointerTyID;
430 }
431
432 std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Type &T);
433
434 } // End llvm namespace
435
436 #endif