lib/VMCore/ConstantFolding.h

   1 //===-- ConstantHandling.h - Stuff for manipulating constants ---*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains the declarations of some cool operators that allow you
  11 // to do natural things with constant pool values.
  12 //
  13 // Unfortunately we can't overload operators on pointer types (like this:)
  14 //
  15 //      inline bool operator==(const Constant *V1, const Constant *V2)
  16 //
  17 // so we must make due with references, even though it leads to some butt ugly
  18 // looking code downstream.  *sigh*  (ex:  Constant *Result = *V1 + *v2; )
  19 //
  20 //===----------------------------------------------------------------------===//
  21 //
  22 // WARNING: These operators may return a null object if I don't know how to
  23 //          perform the specified operation on the specified constant types.
  24 //
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26 //
  27 // Implementation notes:
  28 //   This library is implemented this way for a reason: In most cases, we do
  29 //   not want to have to link the constant mucking code into an executable.
  30 //   We do, however want to tie some of this into the main type system, as an
  31 //   optional component.  By using a mutable cache member in the Type class, we
  32 //   get exactly the kind of behavior we want.
  33 //
  34 // In the end, we get performance almost exactly the same as having a virtual
  35 // function dispatch, but we don't have to put our virtual functions into the
  36 // "Type" class, and we can implement functionality with templates. Good deal.
  37 //
  38 //===----------------------------------------------------------------------===//
  39
  40 #ifndef LLVM_CONSTANTHANDLING_H
  41 #define LLVM_CONSTANTHANDLING_H
  42
  43 #include "llvm/Constants.h"
  44 #include "llvm/Type.h"
  45
  46 namespace llvm {
  47
  48 class PointerType;
  49
  50 //===----------------------------------------------------------------------===//
  51 //  Implement == and != directly...
  52 //===----------------------------------------------------------------------===//
  53
  54 inline ConstantBool *operator==(const Constant &V1, const Constant &V2) {
  55   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
  56   return ConstantBool::get(&V1 == &V2);
  57 }
  58
  59 inline ConstantBool *operator!=(const Constant &V1, const Constant &V2) {
  60   return ConstantBool::get(&V1 != &V2);
  61 }
  62
  63 //===----------------------------------------------------------------------===//
  64 //  Implement all other operators indirectly through TypeRules system
  65 //===----------------------------------------------------------------------===//
  66
  67 class ConstRules : public Annotation {
  68 protected:
  69   inline ConstRules() : Annotation(AID) {}  // Can only be subclassed...
  70 public:
  71   static AnnotationID AID;    // AnnotationID for this class
  72
  73   // Binary Operators...
  74   virtual Constant *add(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  75   virtual Constant *sub(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  76   virtual Constant *mul(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  77   virtual Constant *div(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  78   virtual Constant *rem(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  79   virtual Constant *op_and(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  80   virtual Constant *op_or (const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  81   virtual Constant *op_xor(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  82   virtual Constant *shl(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  83   virtual Constant *shr(const Constant *V1, const Constant *V2) const = 0;
  84
  85   virtual ConstantBool *lessthan(const Constant *V1,
  86                                  const Constant *V2) const = 0;
  87
  88   // Casting operators.  ick
  89   virtual ConstantBool *castToBool  (const Constant *V) const = 0;
  90   virtual ConstantSInt *castToSByte (const Constant *V) const = 0;
  91   virtual ConstantUInt *castToUByte (const Constant *V) const = 0;
  92   virtual ConstantSInt *castToShort (const Constant *V) const = 0;
  93   virtual ConstantUInt *castToUShort(const Constant *V) const = 0;
  94   virtual ConstantSInt *castToInt   (const Constant *V) const = 0;
  95   virtual ConstantUInt *castToUInt  (const Constant *V) const = 0;
  96   virtual ConstantSInt *castToLong  (const Constant *V) const = 0;
  97   virtual ConstantUInt *castToULong (const Constant *V) const = 0;
  98   virtual ConstantFP   *castToFloat (const Constant *V) const = 0;
  99   virtual ConstantFP   *castToDouble(const Constant *V) const = 0;
 100   virtual Constant     *castToPointer(const Constant *V,
 101                                       const PointerType *Ty) const = 0;
 102
 103   inline Constant *castTo(const Constant *V, const Type *Ty) const {
 104     switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 105     case Type::BoolTyID:   return castToBool(V);
 106     case Type::UByteTyID:  return castToUByte(V);
 107     case Type::SByteTyID:  return castToSByte(V);
 108     case Type::UShortTyID: return castToUShort(V);
 109     case Type::ShortTyID:  return castToShort(V);
 110     case Type::UIntTyID:   return castToUInt(V);
 111     case Type::IntTyID:    return castToInt(V);
 112     case Type::ULongTyID:  return castToULong(V);
 113     case Type::LongTyID:   return castToLong(V);
 114     case Type::FloatTyID:  return castToFloat(V);
 115     case Type::DoubleTyID: return castToDouble(V);
 116     case Type::PointerTyID:
 117       return castToPointer(V, reinterpret_cast<const PointerType*>(Ty));
 118     default: return 0;
 119     }
 120   }
 121
 122   // ConstRules::get - A type will cache its own type rules if one is needed...
 123   // we just want to make sure to hit the cache instead of doing it indirectly,
 124   //  if possible...
 125   //
 126   static inline ConstRules *get(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 127     if (isa<ConstantExpr>(V1) || isa<ConstantExpr>(V2))
 128       return getConstantExprRules();
 129     return static_cast<ConstRules*>(V1.getType()->getOrCreateAnnotation(AID));
 130   }
 131 private:
 132   static ConstRules *getConstantExprRules();
 133   static Annotation *find(AnnotationID AID, const Annotable *Ty, void *);
 134
 135   ConstRules(const ConstRules &);             // Do not implement
 136   ConstRules &operator=(const ConstRules &);  // Do not implement
 137 };
 138
 139 // Unary operators...
 140 inline Constant *operator~(const Constant &V) {
 141   assert(V.getType()->isIntegral() && "Cannot invert non-integral constant!");
 142   return ConstRules::get(V, V)->op_xor(&V,
 143                                     ConstantInt::getAllOnesValue(V.getType()));
 144 }
 145
 146 inline Constant *operator-(const Constant &V) {
 147   return ConstRules::get(V, V)->sub(Constant::getNullValue(V.getType()), &V);
 148 }
 149
 150 // Standard binary operators...
 151 inline Constant *operator+(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 152   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 153   return ConstRules::get(V1, V2)->add(&V1, &V2);
 154 }
 155
 156 inline Constant *operator-(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 157   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 158   return ConstRules::get(V1, V2)->sub(&V1, &V2);
 159 }
 160
 161 inline Constant *operator*(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 162   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 163   return ConstRules::get(V1, V2)->mul(&V1, &V2);
 164 }
 165
 166 inline Constant *operator/(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 167   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 168   return ConstRules::get(V1, V2)->div(&V1, &V2);
 169 }
 170
 171 inline Constant *operator%(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 172   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 173   return ConstRules::get(V1, V2)->rem(&V1, &V2);
 174 }
 175
 176 // Logical Operators...
 177 inline Constant *operator&(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 178   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 179   return ConstRules::get(V1, V2)->op_and(&V1, &V2);
 180 }
 181
 182 inline Constant *operator|(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 183   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 184   return ConstRules::get(V1, V2)->op_or(&V1, &V2);
 185 }
 186
 187 inline Constant *operator^(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 188   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 189   return ConstRules::get(V1, V2)->op_xor(&V1, &V2);
 190 }
 191
 192 // Shift Instructions...
 193 inline Constant *operator<<(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 194   assert(V1.getType()->isInteger() && V2.getType() == Type::UByteTy);
 195   return ConstRules::get(V1, V2)->shl(&V1, &V2);
 196 }
 197
 198 inline Constant *operator>>(const Constant &V1, const Constant &V2) {
 199   assert(V1.getType()->isInteger() && V2.getType() == Type::UByteTy);
 200   return ConstRules::get(V1, V2)->shr(&V1, &V2);
 201 }
 202
 203 inline ConstantBool *operator<(const Constant &V1,
 204                                const Constant &V2) {
 205   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
 206   return ConstRules::get(V1, V2)->lessthan(&V1, &V2);
 207 }
 208
 209
 210 //===----------------------------------------------------------------------===//
 211 //  Implement 'derived' operators based on what we already have...
 212 //===----------------------------------------------------------------------===//
 213
 214 inline ConstantBool *operator>(const Constant &V1,
 215                                const Constant &V2) {
 216   return V2 < V1;
 217 }
 218
 219 inline ConstantBool *operator>=(const Constant &V1,
 220                                 const Constant &V2) {
 221   if (ConstantBool *V = (V1 < V2))
 222     return V->inverted();                // !(V1 < V2)
 223   return 0;
 224 }
 225
 226 inline ConstantBool *operator<=(const Constant &V1,
 227                                 const Constant &V2) {
 228   if (ConstantBool *V = (V1 > V2))
 229     return V->inverted();                // !(V1 > V2)
 230   return 0;
 231 }
 232
 233
 234 //===----------------------------------------------------------------------===//
 235 //  Implement higher level instruction folding type instructions
 236 //===----------------------------------------------------------------------===//
 237
 238 // ConstantFoldInstruction - Attempt to constant fold the specified instruction.
 239 // If successful, the constant result is returned, if not, null is returned.
 240 //
 241 Constant *ConstantFoldInstruction(Instruction *I);
 242
 243 // Constant fold various types of instruction...
 244 Constant *ConstantFoldCastInstruction(const Constant *V, const Type *DestTy);
 245 Constant *ConstantFoldBinaryInstruction(unsigned Opcode, const Constant *V1,
 246                                         const Constant *V2);
 247 Constant *ConstantFoldShiftInstruction(unsigned Opcode, const Constant *V1,
 248                                        const Constant *V2);
 249 Constant *ConstantFoldGetElementPtr(const Constant *C,
 250                                     const std::vector<Constant*> &IdxList);
 251
 252 } // End llvm namespace
 253
 254 #endif