Give SmallSet a reasonable fallback if it gets large: use an std::set.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Type.h
index 9bd5b74b215428d64bac3761f1c11f4637f00066..189c5ebd195a8d52e66daa54472baac7e61a3a18 100644 (file)
-//===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types ------------*- C++ -*--=//
+//===-- llvm/Type.h - Classes for handling data types -----------*- C++ -*-===//
 //
-// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
-// stuff, look in DerivedTypes.h and Opt/ConstantHandling.h
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// Note that instances of the Type class are immutable: once they are created,
-// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular 
-// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of 
-// doing a trivial pointer comparison.
-//
-// Types, once allocated, are never free'd.
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+
 #ifndef LLVM_TYPE_H
 #define LLVM_TYPE_H
 
-#include "llvm/Value.h"
+#include "llvm/AbstractTypeUser.h"
+#include "llvm/Support/Casting.h"
+#include "llvm/Support/DataTypes.h"
+#include "llvm/Support/Streams.h"
+#include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
+#include "llvm/ADT/iterator"
+#include <string>
+#include <vector>
 
-namespace opt {
-  class ConstRules;
-}
-class ConstPoolVal;
-class MethodType;
-class ArrayType;
-class StructType;
+namespace llvm {
+
+class DerivedType;
 class PointerType;
+class IntegerType;
+class TypeMapBase;
 
-class Type : public Value {
+/// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
+/// stuff, look in DerivedTypes.h.
+///
+/// The instances of the Type class are immutable: once they are created,
+/// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular
+/// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of
+/// doing a trivial pointer comparison. To enforce that no two equal instances
+/// are created, Type instances can only be created via static factory methods 
+/// in class Type and in derived classes.
+/// 
+/// Once allocated, Types are never free'd, unless they are an abstract type
+/// that is resolved to a more concrete type.
+/// 
+/// Types themself don't have a name, and can be named either by:
+/// - using SymbolTable instance, typically from some Module,
+/// - using convenience methods in the Module class (which uses module's 
+///    SymbolTable too).
+///
+/// Opaque types are simple derived types with no state.  There may be many
+/// different Opaque type objects floating around, but two are only considered
+/// identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have
+/// two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
+///
+/// Opaque types are also kinda weird and scary and different because they have
+/// to keep a list of uses of the type.  When, through linking, parsing, or
+/// bytecode reading, they become resolved, they need to find and update all
+/// users of the unknown type, causing them to reference a new, more concrete
+/// type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
+///
+/// @brief Root of type hierarchy
+class Type : public AbstractTypeUser {
 public:
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
-  // value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
-  // Note: If you add an element to this, you need to add an element to the 
-  // Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
-  //
-  enum PrimitiveID {
-    VoidTyID = 0  , BoolTyID,           //  0, 1: Basics...
-    UByteTyID     , SByteTyID,          //  2, 3: 8 bit types...
-    UShortTyID    , ShortTyID,          //  4, 5: 16 bit types...
-    UIntTyID      , IntTyID,            //  6, 7: 32 bit types...
-    ULongTyID     , LongTyID,           //  8, 9: 64 bit types...
-
-    FloatTyID     , DoubleTyID,         // 10,11: Floating point types...
-
-    TypeTyID,                           // 12   : Type definitions
-    LabelTyID     , LockTyID,           // 13,14: Labels... mutexes...
-
-    // TODO: Kill FillerTyID.  It just makes FirstDerivedTyID = 0x10
-    FillerTyID ,                        // 15   : filler
+  ///===-------------------------------------------------------------------===//
+  /// Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
+  /// value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
+  /// Note: If you add an element to this, you need to add an element to the
+  /// Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
+  ///
+  enum TypeID {
+    // PrimitiveTypes .. make sure LastPrimitiveTyID stays up to date
+    VoidTyID = 0,    ///<  0: type with no size
+    FloatTyID,       ///<  1: 32 bit floating point type
+    DoubleTyID,      ///<  2: 64 bit floating point type
+    LabelTyID,       ///<  3: Labels
 
     // Derived types... see DerivedTypes.h file...
     // Make sure FirstDerivedTyID stays up to date!!!
-    MethodTyID    , ModuleTyID,         // Methods... Modules...
-    ArrayTyID     , PointerTyID,        // Array... pointer...
-    StructTyID    , PackedTyID,         // Structure... SIMD 'packed' format...
-    //...
+    IntegerTyID,     ///<  4: Arbitrary bit width integers
+    FunctionTyID,    ///<  5: Functions
+    StructTyID,      ///<  6: Structures
+    PackedStructTyID,///<  7: Packed Structure. This is for bytecode only
+    ArrayTyID,       ///<  8: Arrays
+    PointerTyID,     ///<  9: Pointers
+    OpaqueTyID,      ///< 10: Opaque: type with unknown structure
+    PackedTyID,      ///< 11: SIMD 'packed' format, or other vector type
 
-    NumPrimitiveIDs,                    // Must remain as last defined ID
-    FirstDerivedTyID = MethodTyID,
+    NumTypeIDs,                         // Must remain as last defined ID
+    LastPrimitiveTyID = LabelTyID,
+    FirstDerivedTyID = IntegerTyID
   };
 
 private:
-  PrimitiveID ID;    // The current base type of this type...
-  unsigned    UID;   // The unique ID number for this class
+  TypeID   ID : 8;    // The current base type of this type.
+  bool     Abstract : 1;  // True if type contains an OpaqueType
+  unsigned SubclassData : 23; //Space for subclasses to store data
 
-  // ConstRulesImpl - See Opt/ConstantHandling.h for more info
-  mutable const opt::ConstRules *ConstRulesImpl;
+  /// RefCount - This counts the number of PATypeHolders that are pointing to
+  /// this type.  When this number falls to zero, if the type is abstract and
+  /// has no AbstractTypeUsers, the type is deleted.  This is only sensical for
+  /// derived types.
+  ///
+  mutable unsigned RefCount;
 
+  const Type *getForwardedTypeInternal() const;
 protected:
-  // ctor is protected, so only subclasses can create Type objects...
-  Type(const string &Name, PrimitiveID id);
+  Type(const char *Name, TypeID id);
+  Type(TypeID id) : ID(id), Abstract(false), SubclassData(0), RefCount(0), 
+                    ForwardType(0) {}
+  virtual ~Type() {
+    assert(AbstractTypeUsers.empty());
+  }
+
+  /// Types can become nonabstract later, if they are refined.
+  ///
+  inline void setAbstract(bool Val) { Abstract = Val; }
+
+  unsigned getRefCount() const { return RefCount; }
+
+  unsigned getSubclassData() const { return SubclassData; }
+  void setSubclassData(unsigned val) { SubclassData = val; }
+
+  /// ForwardType - This field is used to implement the union find scheme for
+  /// abstract types.  When types are refined to other types, this field is set
+  /// to the more refined type.  Only abstract types can be forwarded.
+  mutable const Type *ForwardType;
+
+  /// ContainedTys - The list of types contained by this one.  For example, this
+  /// includes the arguments of a function type, the elements of the structure,
+  /// the pointee of a pointer, etc.  Note that keeping this vector in the Type
+  /// class wastes some space for types that do not contain anything (such as
+  /// primitive types).  However, keeping it here allows the subtype_* members
+  /// to be implemented MUCH more efficiently, and dynamically very few types do
+  /// not contain any elements (most are derived).
+  std::vector<PATypeHandle> ContainedTys;
+
+  /// AbstractTypeUsers - Implement a list of the users that need to be notified
+  /// if I am a type, and I get resolved into a more concrete type.
+  ///
+  mutable std::vector<AbstractTypeUser *> AbstractTypeUsers;
 public:
-  virtual ~Type() {}
+  void print(std::ostream &O) const;
+  void print(std::ostream *O) const { if (O) print(*O); }
 
-  // isSigned - Return whether a numeric type is signed.
-  virtual bool isSigned() const { return 0; }
-  
-  // isUnsigned - Return whether a numeric type is unsigned.  This is not 
-  // quite the complement of isSigned... nonnumeric types return false as they
-  // do with isSigned.
-  // 
-  virtual bool isUnsigned() const { return 0; }
-
-  // isIntegral - Equilivent to isSigned() || isUnsigned, but with only a single
-  // virtual function invocation.
+  /// @brief Debugging support: print to stderr
+  void dump() const;
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  // Property accessors for dealing with types... Some of these virtual methods
+  // are defined in private classes defined in Type.cpp for primitive types.
   //
-  virtual bool isIntegral() const { return 0; }
+
+  /// getTypeID - Return the type id for the type.  This will return one
+  /// of the TypeID enum elements defined above.
+  ///
+  inline TypeID getTypeID() const { return ID; }
+
+  /// getDescription - Return the string representation of the type...
+  const std::string &getDescription() const;
+
+  /// isInteger - True if this is an instance of IntegerType.
+  ///
+  bool isInteger() const { return ID == IntegerTyID; } 
+
+  /// isFloatingPoint - Return true if this is one of the two floating point
+  /// types
+  bool isFloatingPoint() const { return ID == FloatTyID || ID == DoubleTyID; }
+
+  /// isFPOrFPVector - Return true if this is a FP type or a vector of FP types.
+  ///
+  bool isFPOrFPVector() const;
   
-  inline unsigned getUniqueID() const { return UID; }
-  inline PrimitiveID getPrimitiveID() const { return ID; }
+  /// isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
+  /// type that includes an opaque type somewhere in it.
+  ///
+  inline bool isAbstract() const { return Abstract; }
+
+  /// canLosslesslyBitCastTo - Return true if this type could be converted 
+  /// with a lossless BitCast to type 'Ty'. For example, uint to int. BitCasts 
+  /// are valid for types of the same size only where no re-interpretation of 
+  /// the bits is done.
+  /// @brief Determine if this type could be losslessly bitcast to Ty
+  bool canLosslesslyBitCastTo(const Type *Ty) const;
+
+
+  /// Here are some useful little methods to query what type derived types are
+  /// Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
+  ///
+  inline bool isPrimitiveType() const { return ID <= LastPrimitiveTyID; }
+  inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
+
+  /// isFirstClassType - Return true if the value is holdable in a register.
+  ///
+  inline bool isFirstClassType() const {
+    return (ID != VoidTyID && ID <= LastPrimitiveTyID) ||
+            ID == IntegerTyID || ID == PointerTyID || ID == PackedTyID;
+  }
 
-  // getPrimitiveType/getUniqueIDType - Return a type based on an identifier.
-  static const Type *getPrimitiveType(PrimitiveID IDNumber);
-  static const Type *getUniqueIDType(unsigned UID);
+  /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
+  /// get the actual size for a particular target, it is reasonable to use the
+  /// TargetData subsystem to do this.
+  ///
+  bool isSized() const {
+    // If it's a primitive, it is always sized.
+    if (ID == IntegerTyID || isFloatingPoint() || ID == PointerTyID)
+      return true;
+    // If it is not something that can have a size (e.g. a function or label),
+    // it doesn't have a size.
+    if (ID != StructTyID && ID != ArrayTyID && ID != PackedTyID &&
+        ID != PackedStructTyID)
+      return false;
+    // If it is something that can have a size and it's concrete, it definitely
+    // has a size, otherwise we have to try harder to decide.
+    return !isAbstract() || isSizedDerivedType();
+  }
+
+  /// getPrimitiveSize - Return the basic size of this type if it is a primitive
+  /// type.  These are fixed by LLVM and are not target dependent.  This will
+  /// return zero if the type does not have a size or is not a primitive type.
+  ///
+  unsigned getPrimitiveSizeInBits() const;
+
+  /// getForwaredType - Return the type that this type has been resolved to if
+  /// it has been resolved to anything.  This is used to implement the
+  /// union-find algorithm for type resolution, and shouldn't be used by general
+  /// purpose clients.
+  const Type *getForwardedType() const {
+    if (!ForwardType) return 0;
+    return getForwardedTypeInternal();
+  }
+
+  /// getVAArgsPromotedType - Return the type an argument of this type
+  /// will be promoted to if passed through a variable argument
+  /// function.
+  const Type *getVAArgsPromotedType() const; 
 
-  // Methods for dealing with constants uniformly.  See Opt/ConstantHandling.h
-  // for more info on this...
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  // Type Iteration support
   //
-  inline const opt::ConstRules *getConstRules() const { return ConstRulesImpl; }
-  inline void setConstRules(const opt::ConstRules *R) const { ConstRulesImpl = R; }
+  typedef std::vector<PATypeHandle>::const_iterator subtype_iterator;
+  subtype_iterator subtype_begin() const { return ContainedTys.begin(); }
+  subtype_iterator subtype_end() const { return ContainedTys.end(); }
 
-public:   // These are the builtin types that are always available...
-  static const Type *VoidTy , *BoolTy;
-  static const Type *SByteTy, *UByteTy,
-                    *ShortTy, *UShortTy,
-                    *IntTy  , *UIntTy, 
-                    *LongTy , *ULongTy;
-  static const Type *FloatTy, *DoubleTy;
+  /// getContainedType - This method is used to implement the type iterator
+  /// (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the
+  /// types 'contained' in the derived type.
+  ///
+  const Type *getContainedType(unsigned i) const {
+    assert(i < ContainedTys.size() && "Index out of range!");
+    return ContainedTys[i];
+  }
 
-  static const Type *TypeTy , *LabelTy, *LockTy;
+  /// getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type.
+  ///
+  typedef std::vector<PATypeHandle>::size_type size_type;
+  size_type getNumContainedTypes() const { return ContainedTys.size(); }
 
-  // Here are some useful little methods to query what type derived types are
-  // Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  // Static members exported by the Type class itself.  Useful for getting
+  // instances of Type.
   //
-  inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
-  inline bool isPrimitiveType() const { return ID < FirstDerivedTyID;  }
 
-  inline bool isLabelType()     const { return this == LabelTy; }
-  inline const MethodType *isMethodType() const { 
-    return ID == MethodTyID ? (const MethodType*)this : 0;
+  /// getPrimitiveType - Return a type based on an identifier.
+  static const Type *getPrimitiveType(TypeID IDNumber);
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  // These are the builtin types that are always available...
+  //
+  static const Type *VoidTy, *LabelTy, *FloatTy, *DoubleTy;
+  static const IntegerType *Int1Ty, *Int8Ty, *Int16Ty, *Int32Ty, *Int64Ty;
+
+  /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
+  static inline bool classof(const Type *T) { return true; }
+
+  void addRef() const {
+    assert(isAbstract() && "Cannot add a reference to a non-abstract type!");
+    ++RefCount;
   }
-  inline bool isModuleType()    const { return ID == ModuleTyID;     }
-  inline const ArrayType *isArrayType() const { 
-    return ID == ArrayTyID ? (const ArrayType*)this : 0;
+
+  void dropRef() const {
+    assert(isAbstract() && "Cannot drop a reference to a non-abstract type!");
+    assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
+
+    // If this is the last PATypeHolder using this object, and there are no
+    // PATypeHandles using it, the type is dead, delete it now.
+    if (--RefCount == 0 && AbstractTypeUsers.empty())
+      delete this;
   }
-  inline const PointerType *isPointerType() const { 
-    return ID == PointerTyID ? (const PointerType*)this : 0;
+  
+  /// addAbstractTypeUser - Notify an abstract type that there is a new user of
+  /// it.  This function is called primarily by the PATypeHandle class.
+  ///
+  void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const {
+    assert(isAbstract() && "addAbstractTypeUser: Current type not abstract!");
+    AbstractTypeUsers.push_back(U);
   }
-  inline const StructType *isStructType() const {
-    return ID == StructTyID ? (const StructType*)this : 0;
+  
+  /// removeAbstractTypeUser - Notify an abstract type that a user of the class
+  /// no longer has a handle to the type.  This function is called primarily by
+  /// the PATypeHandle class.  When there are no users of the abstract type, it
+  /// is annihilated, because there is no way to get a reference to it ever
+  /// again.
+  ///
+  void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const;
+
+private:
+  /// isSizedDerivedType - Derived types like structures and arrays are sized
+  /// iff all of the members of the type are sized as well.  Since asking for
+  /// their size is relatively uncommon, move this operation out of line.
+  bool isSizedDerivedType() const;
+
+  virtual void refineAbstractType(const DerivedType *OldTy, const Type *NewTy);
+  virtual void typeBecameConcrete(const DerivedType *AbsTy);
+
+protected:
+  // PromoteAbstractToConcrete - This is an internal method used to calculate
+  // change "Abstract" from true to false when types are refined.
+  void PromoteAbstractToConcrete();
+  friend class TypeMapBase;
+};
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Define some inline methods for the AbstractTypeUser.h:PATypeHandle class.
+// These are defined here because they MUST be inlined, yet are dependent on
+// the definition of the Type class.
+//
+inline void PATypeHandle::addUser() {
+  assert(Ty && "Type Handle has a null type!");
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->addAbstractTypeUser(User);
+}
+inline void PATypeHandle::removeUser() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->removeAbstractTypeUser(User);
+}
+
+// Define inline methods for PATypeHolder...
+
+inline void PATypeHolder::addRef() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->addRef();
+}
+
+inline void PATypeHolder::dropRef() {
+  if (Ty->isAbstract())
+    Ty->dropRef();
+}
+
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a
+// graph of sub types...
+
+template <> struct GraphTraits<Type*> {
+  typedef Type NodeType;
+  typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
+
+  static inline NodeType *getEntryNode(Type *T) { return T; }
+  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
+    return N->subtype_begin();
+  }
+  static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
+    return N->subtype_end();
   }
 };
 
+template <> struct GraphTraits<const Type*> {
+  typedef const Type NodeType;
+  typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
+
+  static inline NodeType *getEntryNode(const Type *T) { return T; }
+  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
+    return N->subtype_begin();
+  }
+  static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
+    return N->subtype_end();
+  }
+};
+
+template <> inline bool isa_impl<PointerType, Type>(const Type &Ty) {
+  return Ty.getTypeID() == Type::PointerTyID;
+}
+
+std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Type &T);
+
+} // End llvm namespace
+
 #endif