lib/VMCore/Instruction.cpp

   1 //===-- Instruction.cpp - Implement the Instruction class -----------------===//
   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 implements the Instruction class for the VMCore library.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Type.h"
  15 #include "llvm/Instructions.h"
  16 #include "llvm/Function.h"
  17 #include "llvm/Constants.h"
  18 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  19 #include "llvm/Module.h"
  20 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  21 #include "llvm/Support/LeakDetector.h"
  22 using namespace llvm;
  23
  24 Instruction::Instruction(const Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
  25                          Instruction *InsertBefore)
  26   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(0) {
  27   // Make sure that we get added to a basicblock
  28   LeakDetector::addGarbageObject(this);
  29
  30   // If requested, insert this instruction into a basic block...
  31   if (InsertBefore) {
  32     assert(InsertBefore->getParent() &&
  33            "Instruction to insert before is not in a basic block!");
  34     InsertBefore->getParent()->getInstList().insert(InsertBefore, this);
  35   }
  36 }
  37
  38 Instruction::Instruction(const Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
  39                          BasicBlock *InsertAtEnd)
  40   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(0) {
  41   // Make sure that we get added to a basicblock
  42   LeakDetector::addGarbageObject(this);
  43
  44   // append this instruction into the basic block
  45   assert(InsertAtEnd && "Basic block to append to may not be NULL!");
  46   InsertAtEnd->getInstList().push_back(this);
  47 }
  48
  49
  50 // Out of line virtual method, so the vtable, etc has a home.
  51 Instruction::~Instruction() {
  52   assert(Parent == 0 && "Instruction still linked in the program!");
  53 }
  54
  55
  56 void Instruction::setParent(BasicBlock *P) {
  57   if (getParent()) {
  58     if (!P) LeakDetector::addGarbageObject(this);
  59   } else {
  60     if (P) LeakDetector::removeGarbageObject(this);
  61   }
  62
  63   Parent = P;
  64 }
  65
  66 void Instruction::removeFromParent() {
  67   getParent()->getInstList().remove(this);
  68 }
  69
  70 void Instruction::eraseFromParent() {
  71   getParent()->getInstList().erase(this);
  72 }
  73
  74 /// insertBefore - Insert an unlinked instructions into a basic block
  75 /// immediately before the specified instruction.
  76 void Instruction::insertBefore(Instruction *InsertPos) {
  77   InsertPos->getParent()->getInstList().insert(InsertPos, this);
  78 }
  79
  80 /// insertAfter - Insert an unlinked instructions into a basic block
  81 /// immediately after the specified instruction.
  82 void Instruction::insertAfter(Instruction *InsertPos) {
  83   InsertPos->getParent()->getInstList().insertAfter(InsertPos, this);
  84 }
  85
  86 /// moveBefore - Unlink this instruction from its current basic block and
  87 /// insert it into the basic block that MovePos lives in, right before
  88 /// MovePos.
  89 void Instruction::moveBefore(Instruction *MovePos) {
  90   MovePos->getParent()->getInstList().splice(MovePos,getParent()->getInstList(),
  91                                              this);
  92 }
  93
  94
  95 const char *Instruction::getOpcodeName(unsigned OpCode) {
  96   switch (OpCode) {
  97   // Terminators
  98   case Ret:    return "ret";
  99   case Br:     return "br";
 100   case Switch: return "switch";
 101   case Invoke: return "invoke";
 102   case Unwind: return "unwind";
 103   case Unreachable: return "unreachable";
 104
 105   // Standard binary operators...
 106   case Add: return "add";
 107   case FAdd: return "fadd";
 108   case Sub: return "sub";
 109   case FSub: return "fsub";
 110   case Mul: return "mul";
 111   case FMul: return "fmul";
 112   case UDiv: return "udiv";
 113   case SDiv: return "sdiv";
 114   case FDiv: return "fdiv";
 115   case URem: return "urem";
 116   case SRem: return "srem";
 117   case FRem: return "frem";
 118
 119   // Logical operators...
 120   case And: return "and";
 121   case Or : return "or";
 122   case Xor: return "xor";
 123
 124   // Memory instructions...
 125   case Malloc:        return "malloc";
 126   case Free:          return "free";
 127   case Alloca:        return "alloca";
 128   case Load:          return "load";
 129   case Store:         return "store";
 130   case GetElementPtr: return "getelementptr";
 131
 132   // Convert instructions...
 133   case Trunc:     return "trunc";
 134   case ZExt:      return "zext";
 135   case SExt:      return "sext";
 136   case FPTrunc:   return "fptrunc";
 137   case FPExt:     return "fpext";
 138   case FPToUI:    return "fptoui";
 139   case FPToSI:    return "fptosi";
 140   case UIToFP:    return "uitofp";
 141   case SIToFP:    return "sitofp";
 142   case IntToPtr:  return "inttoptr";
 143   case PtrToInt:  return "ptrtoint";
 144   case BitCast:   return "bitcast";
 145
 146   // Other instructions...
 147   case ICmp:           return "icmp";
 148   case FCmp:           return "fcmp";
 149   case PHI:            return "phi";
 150   case Select:         return "select";
 151   case Call:           return "call";
 152   case Shl:            return "shl";
 153   case LShr:           return "lshr";
 154   case AShr:           return "ashr";
 155   case VAArg:          return "va_arg";
 156   case ExtractElement: return "extractelement";
 157   case InsertElement:  return "insertelement";
 158   case ShuffleVector:  return "shufflevector";
 159   case ExtractValue:   return "extractvalue";
 160   case InsertValue:    return "insertvalue";
 161
 162   default: return "<Invalid operator> ";
 163   }
 164
 165   return 0;
 166 }
 167
 168 /// isIdenticalTo - Return true if the specified instruction is exactly
 169 /// identical to the current one.  This means that all operands match and any
 170 /// extra information (e.g. load is volatile) agree.
 171 bool Instruction::isIdenticalTo(const Instruction *I) const {
 172   return isIdenticalToWhenDefined(I) &&
 173          SubclassOptionalData == I->SubclassOptionalData;
 174 }
 175
 176 /// isIdenticalToWhenDefined - This is like isIdenticalTo, except that it
 177 /// ignores the SubclassOptionalData flags, which specify conditions
 178 /// under which the instruction's result is undefined.
 179 bool Instruction::isIdenticalToWhenDefined(const Instruction *I) const {
 180   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
 181       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
 182       getType() != I->getType())
 183     return false;
 184
 185   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
 186   // if all operands are the same.
 187   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
 188     if (getOperand(i) != I->getOperand(i))
 189       return false;
 190
 191   // Check special state that is a part of some instructions.
 192   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(this))
 193     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I)->isVolatile() &&
 194            LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I)->getAlignment();
 195   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(this))
 196     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I)->isVolatile() &&
 197            SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I)->getAlignment();
 198   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(this))
 199     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I)->getPredicate();
 200   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
 201     return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I)->isTailCall() &&
 202            CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I)->getCallingConv() &&
 203            CI->getAttributes().getRawPointer() ==
 204              cast<CallInst>(I)->getAttributes().getRawPointer();
 205   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(this))
 206     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I)->getCallingConv() &&
 207            CI->getAttributes().getRawPointer() ==
 208              cast<InvokeInst>(I)->getAttributes().getRawPointer();
 209   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(this)) {
 210     if (IVI->getNumIndices() != cast<InsertValueInst>(I)->getNumIndices())
 211       return false;
 212     for (unsigned i = 0, e = IVI->getNumIndices(); i != e; ++i)
 213       if (IVI->idx_begin()[i] != cast<InsertValueInst>(I)->idx_begin()[i])
 214         return false;
 215     return true;
 216   }
 217   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(this)) {
 218     if (EVI->getNumIndices() != cast<ExtractValueInst>(I)->getNumIndices())
 219       return false;
 220     for (unsigned i = 0, e = EVI->getNumIndices(); i != e; ++i)
 221       if (EVI->idx_begin()[i] != cast<ExtractValueInst>(I)->idx_begin()[i])
 222         return false;
 223     return true;
 224   }
 225
 226   return true;
 227 }
 228
 229 // isSameOperationAs
 230 // This should be kept in sync with isEquivalentOperation in
 231 // lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
 232 bool Instruction::isSameOperationAs(const Instruction *I) const {
 233   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
 234       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
 235       getType() != I->getType())
 236     return false;
 237
 238   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
 239   // if all operands are the same type
 240   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
 241     if (getOperand(i)->getType() != I->getOperand(i)->getType())
 242       return false;
 243
 244   // Check special state that is a part of some instructions.
 245   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(this))
 246     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I)->isVolatile() &&
 247            LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I)->getAlignment();
 248   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(this))
 249     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I)->isVolatile() &&
 250            SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I)->getAlignment();
 251   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(this))
 252     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I)->getPredicate();
 253   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
 254     return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I)->isTailCall() &&
 255            CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I)->getCallingConv() &&
 256            CI->getAttributes().getRawPointer() ==
 257              cast<CallInst>(I)->getAttributes().getRawPointer();
 258   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(this))
 259     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I)->getCallingConv() &&
 260            CI->getAttributes().getRawPointer() ==
 261              cast<InvokeInst>(I)->getAttributes().getRawPointer();
 262   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(this)) {
 263     if (IVI->getNumIndices() != cast<InsertValueInst>(I)->getNumIndices())
 264       return false;
 265     for (unsigned i = 0, e = IVI->getNumIndices(); i != e; ++i)
 266       if (IVI->idx_begin()[i] != cast<InsertValueInst>(I)->idx_begin()[i])
 267         return false;
 268     return true;
 269   }
 270   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(this)) {
 271     if (EVI->getNumIndices() != cast<ExtractValueInst>(I)->getNumIndices())
 272       return false;
 273     for (unsigned i = 0, e = EVI->getNumIndices(); i != e; ++i)
 274       if (EVI->idx_begin()[i] != cast<ExtractValueInst>(I)->idx_begin()[i])
 275         return false;
 276     return true;
 277   }
 278
 279   return true;
 280 }
 281
 282 /// isUsedOutsideOfBlock - Return true if there are any uses of I outside of the
 283 /// specified block.  Note that PHI nodes are considered to evaluate their
 284 /// operands in the corresponding predecessor block.
 285 bool Instruction::isUsedOutsideOfBlock(const BasicBlock *BB) const {
 286   for (use_const_iterator UI = use_begin(), E = use_end(); UI != E; ++UI) {
 287     // PHI nodes uses values in the corresponding predecessor block.  For other
 288     // instructions, just check to see whether the parent of the use matches up.
 289     const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI);
 290     if (PN == 0) {
 291       if (cast<Instruction>(*UI)->getParent() != BB)
 292         return true;
 293       continue;
 294     }
 295
 296     if (PN->getIncomingBlock(UI) != BB)
 297       return true;
 298   }
 299   return false;
 300 }
 301
 302 /// mayReadFromMemory - Return true if this instruction may read memory.
 303 ///
 304 bool Instruction::mayReadFromMemory() const {
 305   switch (getOpcode()) {
 306   default: return false;
 307   case Instruction::Free:
 308   case Instruction::VAArg:
 309   case Instruction::Load:
 310     return true;
 311   case Instruction::Call:
 312     return !cast<CallInst>(this)->doesNotAccessMemory();
 313   case Instruction::Invoke:
 314     return !cast<InvokeInst>(this)->doesNotAccessMemory();
 315   case Instruction::Store:
 316     return cast<StoreInst>(this)->isVolatile();
 317   }
 318 }
 319
 320 /// mayWriteToMemory - Return true if this instruction may modify memory.
 321 ///
 322 bool Instruction::mayWriteToMemory() const {
 323   switch (getOpcode()) {
 324   default: return false;
 325   case Instruction::Free:
 326   case Instruction::Store:
 327   case Instruction::VAArg:
 328     return true;
 329   case Instruction::Call:
 330     return !cast<CallInst>(this)->onlyReadsMemory();
 331   case Instruction::Invoke:
 332     return !cast<InvokeInst>(this)->onlyReadsMemory();
 333   case Instruction::Load:
 334     return cast<LoadInst>(this)->isVolatile();
 335   }
 336 }
 337
 338 /// mayThrow - Return true if this instruction may throw an exception.
 339 ///
 340 bool Instruction::mayThrow() const {
 341   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
 342     return !CI->doesNotThrow();
 343   return false;
 344 }
 345
 346 /// isAssociative - Return true if the instruction is associative:
 347 ///
 348 ///   Associative operators satisfy:  x op (y op z) === (x op y) op z
 349 ///
 350 /// In LLVM, the Add, Mul, And, Or, and Xor operators are associative.
 351 ///
 352 bool Instruction::isAssociative(unsigned Opcode, const Type *Ty) {
 353   return Opcode == And || Opcode == Or || Opcode == Xor ||
 354          Opcode == Add || Opcode == Mul;
 355 }
 356
 357 /// isCommutative - Return true if the instruction is commutative:
 358 ///
 359 ///   Commutative operators satisfy: (x op y) === (y op x)
 360 ///
 361 /// In LLVM, these are the associative operators, plus SetEQ and SetNE, when
 362 /// applied to any type.
 363 ///
 364 bool Instruction::isCommutative(unsigned op) {
 365   switch (op) {
 366   case Add:
 367   case FAdd:
 368   case Mul:
 369   case FMul:
 370   case And:
 371   case Or:
 372   case Xor:
 373     return true;
 374   default:
 375     return false;
 376   }
 377 }
 378
 379 // Code here matches isMalloc from MallocHelper, which is not in VMCore.
 380 static bool isMalloc(const Value* I) {
 381   const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
 382   if (!CI) {
 383     const BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(I);
 384     if (!BCI) return false;
 385
 386     CI = dyn_cast<CallInst>(BCI->getOperand(0));
 387   }
 388
 389   if (!CI) return false;
 390
 391   const Module* M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
 392   Constant *MallocFunc = M->getFunction("malloc");
 393
 394   if (CI->getOperand(0) != MallocFunc)
 395     return false;
 396
 397   return true;
 398 }
 399
 400 bool Instruction::isSafeToSpeculativelyExecute() const {
 401   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
 402     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(getOperand(i)))
 403       if (C->canTrap())
 404         return false;
 405
 406   switch (getOpcode()) {
 407   default:
 408     return true;
 409   case UDiv:
 410   case URem: {
 411     // x / y is undefined if y == 0, but calcuations like x / 3 are safe.
 412     ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(getOperand(1));
 413     return Op && !Op->isNullValue();
 414   }
 415   case SDiv:
 416   case SRem: {
 417     // x / y is undefined if y == 0, and might be undefined if y == -1,
 418     // but calcuations like x / 3 are safe.
 419     ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(getOperand(1));
 420     return Op && !Op->isNullValue() && !Op->isAllOnesValue();
 421   }
 422   case Load: {
 423     if (cast<LoadInst>(this)->isVolatile())
 424       return false;
 425     if (isa<AllocationInst>(getOperand(0)) || isMalloc(getOperand(0)))
 426       return true;
 427     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(getOperand(0)))
 428       return !GV->hasExternalWeakLinkage();
 429     // FIXME: Handle cases involving GEPs.  We have to be careful because
 430     // a load of a out-of-bounds GEP has undefined behavior.
 431     return false;
 432   }
 433   case Call:
 434     return false; // The called function could have undefined behavior or
 435                   // side-effects.
 436                   // FIXME: We should special-case some intrinsics (bswap,
 437                   // overflow-checking arithmetic, etc.)
 438   case VAArg:
 439   case Alloca:
 440   case Malloc:
 441   case Invoke:
 442   case PHI:
 443   case Store:
 444   case Free:
 445   case Ret:
 446   case Br:
 447   case Switch:
 448   case Unwind:
 449   case Unreachable:
 450     return false; // Misc instructions which have effects
 451   }
 452 }