include/llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h

   1 //===- ExecutionEngine.h - Abstract Execution Engine Interface --*- 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 defines the abstract interface that implements execution support
  11 // for LLVM.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_EXECUTION_ENGINE_H
  16 #define LLVM_EXECUTION_ENGINE_H
  17
  18 #include <vector>
  19 #include <map>
  20 #include <string>
  21 #include "llvm/System/Mutex.h"
  22 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  23
  24 namespace llvm {
  25
  26 struct GenericValue;
  27 class Constant;
  28 class Function;
  29 class GlobalVariable;
  30 class GlobalValue;
  31 class Module;
  32 class ModuleProvider;
  33 class TargetData;
  34 class Type;
  35 class MutexGuard;
  36 class JITMemoryManager;
  37
  38 class ExecutionEngineState {
  39 private:
  40   /// GlobalAddressMap - A mapping between LLVM global values and their
  41   /// actualized version...
  42   std::map<const GlobalValue*, void *> GlobalAddressMap;
  43
  44   /// GlobalAddressReverseMap - This is the reverse mapping of GlobalAddressMap,
  45   /// used to convert raw addresses into the LLVM global value that is emitted
  46   /// at the address.  This map is not computed unless getGlobalValueAtAddress
  47   /// is called at some point.
  48   std::map<void *, const GlobalValue*> GlobalAddressReverseMap;
  49
  50 public:
  51   std::map<const GlobalValue*, void *> &
  52   getGlobalAddressMap(const MutexGuard &) {
  53     return GlobalAddressMap;
  54   }
  55
  56   std::map<void*, const GlobalValue*> &
  57   getGlobalAddressReverseMap(const MutexGuard &) {
  58     return GlobalAddressReverseMap;
  59   }
  60 };
  61
  62
  63 class ExecutionEngine {
  64   const TargetData *TD;
  65   ExecutionEngineState state;
  66   bool LazyCompilationDisabled;
  67   bool GVCompilationDisabled;
  68   bool SymbolSearchingDisabled;
  69
  70 protected:
  71   /// Modules - This is a list of ModuleProvider's that we are JIT'ing from.  We
  72   /// use a smallvector to optimize for the case where there is only one module.
  73   SmallVector<ModuleProvider*, 1> Modules;
  74
  75   void setTargetData(const TargetData *td) {
  76     TD = td;
  77   }
  78
  79   /// getMemoryforGV - Allocate memory for a global variable.
  80   virtual char* getMemoryForGV(const GlobalVariable* GV);
  81
  82   // To avoid having libexecutionengine depend on the JIT and interpreter
  83   // libraries, the JIT and Interpreter set these functions to ctor pointers
  84   // at startup time if they are linked in.
  85   typedef ExecutionEngine *(*EECtorFn)(ModuleProvider*, std::string*,
  86                                        bool Fast);
  87   static EECtorFn JITCtor, InterpCtor;
  88
  89   /// LazyFunctionCreator - If an unknown function is needed, this function
  90   /// pointer is invoked to create it. If this returns null, the JIT will abort.
  91   void* (*LazyFunctionCreator)(const std::string &);
  92
  93   /// ExceptionTableRegister - If Exception Handling is set, the JIT will
  94   /// register dwarf tables with this function
  95   typedef void (*EERegisterFn)(void*);
  96   static EERegisterFn ExceptionTableRegister;
  97
  98 public:
  99   /// lock - This lock is protects the ExecutionEngine, JIT, JITResolver and
 100   /// JITEmitter classes.  It must be held while changing the internal state of
 101   /// any of those classes.
 102   sys::Mutex lock; // Used to make this class and subclasses thread-safe
 103
 104   //===--------------------------------------------------------------------===//
 105   //  ExecutionEngine Startup
 106   //===--------------------------------------------------------------------===//
 107
 108   virtual ~ExecutionEngine();
 109
 110   /// create - This is the factory method for creating an execution engine which
 111   /// is appropriate for the current machine.  This takes ownership of the
 112   /// module provider.
 113   static ExecutionEngine *create(ModuleProvider *MP,
 114                                  bool ForceInterpreter = false,
 115                                  std::string *ErrorStr = 0,
 116                                  bool Fast = false);
 117
 118   /// create - This is the factory method for creating an execution engine which
 119   /// is appropriate for the current machine.  This takes ownership of the
 120   /// module.
 121   static ExecutionEngine *create(Module *M);
 122
 123   /// createJIT - This is the factory method for creating a JIT for the current
 124   /// machine, it does not fall back to the interpreter.  This takes ownership
 125   /// of the ModuleProvider and JITMemoryManager if successful.
 126   static ExecutionEngine *createJIT(ModuleProvider *MP,
 127                                     std::string *ErrorStr = 0,
 128                                     JITMemoryManager *JMM = 0,
 129                                     bool Fast = false);
 130
 131
 132
 133   /// addModuleProvider - Add a ModuleProvider to the list of modules that we
 134   /// can JIT from.  Note that this takes ownership of the ModuleProvider: when
 135   /// the ExecutionEngine is destroyed, it destroys the MP as well.
 136   virtual void addModuleProvider(ModuleProvider *P) {
 137     Modules.push_back(P);
 138   }
 139
 140   //===----------------------------------------------------------------------===//
 141
 142   const TargetData *getTargetData() const { return TD; }
 143
 144
 145   /// removeModuleProvider - Remove a ModuleProvider from the list of modules.
 146   /// Release module from ModuleProvider.
 147   virtual Module* removeModuleProvider(ModuleProvider *P,
 148                                        std::string *ErrInfo = 0);
 149
 150   /// FindFunctionNamed - Search all of the active modules to find the one that
 151   /// defines FnName.  This is very slow operation and shouldn't be used for
 152   /// general code.
 153   Function *FindFunctionNamed(const char *FnName);
 154
 155   /// runFunction - Execute the specified function with the specified arguments,
 156   /// and return the result.
 157   ///
 158   virtual GenericValue runFunction(Function *F,
 159                                 const std::vector<GenericValue> &ArgValues) = 0;
 160
 161   /// runStaticConstructorsDestructors - This method is used to execute all of
 162   /// the static constructors or destructors for a program, depending on the
 163   /// value of isDtors.
 164   void runStaticConstructorsDestructors(bool isDtors);
 165   /// runStaticConstructorsDestructors - This method is used to execute all of
 166   /// the static constructors or destructors for a module, depending on the
 167   /// value of isDtors.
 168   void runStaticConstructorsDestructors(Module *module, bool isDtors);
 169
 170
 171   /// runFunctionAsMain - This is a helper function which wraps runFunction to
 172   /// handle the common task of starting up main with the specified argc, argv,
 173   /// and envp parameters.
 174   int runFunctionAsMain(Function *Fn, const std::vector<std::string> &argv,
 175                         const char * const * envp);
 176
 177
 178   /// addGlobalMapping - Tell the execution engine that the specified global is
 179   /// at the specified location.  This is used internally as functions are JIT'd
 180   /// and as global variables are laid out in memory.  It can and should also be
 181   /// used by clients of the EE that want to have an LLVM global overlay
 182   /// existing data in memory.
 183   void addGlobalMapping(const GlobalValue *GV, void *Addr);
 184
 185   /// clearAllGlobalMappings - Clear all global mappings and start over again
 186   /// use in dynamic compilation scenarios when you want to move globals
 187   void clearAllGlobalMappings();
 188
 189   /// clearGlobalMappingsFromModule - Clear all global mappings that came from a
 190   /// particular module, because it has been removed from the JIT.
 191   void clearGlobalMappingsFromModule(Module *M);
 192
 193   /// updateGlobalMapping - Replace an existing mapping for GV with a new
 194   /// address.  This updates both maps as required.  If "Addr" is null, the
 195   /// entry for the global is removed from the mappings.  This returns the old
 196   /// value of the pointer, or null if it was not in the map.
 197   void *updateGlobalMapping(const GlobalValue *GV, void *Addr);
 198
 199   /// getPointerToGlobalIfAvailable - This returns the address of the specified
 200   /// global value if it is has already been codegen'd, otherwise it returns
 201   /// null.
 202   ///
 203   void *getPointerToGlobalIfAvailable(const GlobalValue *GV);
 204
 205   /// getPointerToGlobal - This returns the address of the specified global
 206   /// value.  This may involve code generation if it's a function.
 207   ///
 208   void *getPointerToGlobal(const GlobalValue *GV);
 209
 210   /// getPointerToFunction - The different EE's represent function bodies in
 211   /// different ways.  They should each implement this to say what a function
 212   /// pointer should look like.
 213   ///
 214   virtual void *getPointerToFunction(Function *F) = 0;
 215
 216   /// getPointerToFunctionOrStub - If the specified function has been
 217   /// code-gen'd, return a pointer to the function.  If not, compile it, or use
 218   /// a stub to implement lazy compilation if available.
 219   ///
 220   virtual void *getPointerToFunctionOrStub(Function *F) {
 221     // Default implementation, just codegen the function.
 222     return getPointerToFunction(F);
 223   }
 224
 225   /// getGlobalValueAtAddress - Return the LLVM global value object that starts
 226   /// at the specified address.
 227   ///
 228   const GlobalValue *getGlobalValueAtAddress(void *Addr);
 229
 230
 231   void StoreValueToMemory(const GenericValue &Val, GenericValue *Ptr,
 232                           const Type *Ty);
 233   void InitializeMemory(const Constant *Init, void *Addr);
 234
 235   /// recompileAndRelinkFunction - This method is used to force a function
 236   /// which has already been compiled to be compiled again, possibly
 237   /// after it has been modified. Then the entry to the old copy is overwritten
 238   /// with a branch to the new copy. If there was no old copy, this acts
 239   /// just like VM::getPointerToFunction().
 240   ///
 241   virtual void *recompileAndRelinkFunction(Function *F) = 0;
 242
 243   /// freeMachineCodeForFunction - Release memory in the ExecutionEngine
 244   /// corresponding to the machine code emitted to execute this function, useful
 245   /// for garbage-collecting generated code.
 246   ///
 247   virtual void freeMachineCodeForFunction(Function *F) = 0;
 248
 249   /// getOrEmitGlobalVariable - Return the address of the specified global
 250   /// variable, possibly emitting it to memory if needed.  This is used by the
 251   /// Emitter.
 252   virtual void *getOrEmitGlobalVariable(const GlobalVariable *GV) {
 253     return getPointerToGlobal((GlobalValue*)GV);
 254   }
 255
 256   /// DisableLazyCompilation - If called, the JIT will abort if lazy compilation
 257   /// is ever attempted.
 258   void DisableLazyCompilation(bool Disabled = true) {
 259     LazyCompilationDisabled = Disabled;
 260   }
 261   bool isLazyCompilationDisabled() const {
 262     return LazyCompilationDisabled;
 263   }
 264
 265   /// DisableGVCompilation - If called, the JIT will abort if it's asked to
 266   /// allocate space and populate a GlobalVariable that is not internal to
 267   /// the module.
 268   void DisableGVCompilation(bool Disabled = true) {
 269     GVCompilationDisabled = Disabled;
 270   }
 271   bool isGVCompilationDisabled() const {
 272     return GVCompilationDisabled;
 273   }
 274
 275   /// DisableSymbolSearching - If called, the JIT will not try to lookup unknown
 276   /// symbols with dlsym.  A client can still use InstallLazyFunctionCreator to
 277   /// resolve symbols in a custom way.
 278   void DisableSymbolSearching(bool Disabled = true) {
 279     SymbolSearchingDisabled = Disabled;
 280   }
 281   bool isSymbolSearchingDisabled() const {
 282     return SymbolSearchingDisabled;
 283   }
 284
 285
 286   /// InstallLazyFunctionCreator - If an unknown function is needed, the
 287   /// specified function pointer is invoked to create it.  If it returns null,
 288   /// the JIT will abort.
 289   void InstallLazyFunctionCreator(void* (*P)(const std::string &)) {
 290     LazyFunctionCreator = P;
 291   }
 292
 293   /// InstallExceptionTableRegister - The JIT will use the given function
 294   /// to register the exception tables it generates.
 295   static void InstallExceptionTableRegister(void (*F)(void*)) {
 296     ExceptionTableRegister = F;
 297   }
 298
 299   /// RegisterTable - Registers the given pointer as an exception table. It uses
 300   /// the ExceptionTableRegister function.
 301   static void RegisterTable(void* res) {
 302     if (ExceptionTableRegister)
 303       ExceptionTableRegister(res);
 304   }
 305
 306 protected:
 307   explicit ExecutionEngine(ModuleProvider *P);
 308
 309   void emitGlobals();
 310
 311   // EmitGlobalVariable - This method emits the specified global variable to the
 312   // address specified in GlobalAddresses, or allocates new memory if it's not
 313   // already in the map.
 314   void EmitGlobalVariable(const GlobalVariable *GV);
 315
 316   GenericValue getConstantValue(const Constant *C);
 317   void LoadValueFromMemory(GenericValue &Result, GenericValue *Ptr,
 318                            const Type *Ty);
 319 };
 320
 321 } // End llvm namespace
 322
 323 #endif