include/llvm/IR/DerivedTypes.h

   1 //===-- llvm/DerivedTypes.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 // This file contains the declarations of classes that represent "derived
  11 // types".  These are things like "arrays of x" or "structure of x, y, z" or
  12 // "function returning x taking (y,z) as parameters", etc...
  13 //
  14 // The implementations of these classes live in the Type.cpp file.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #ifndef LLVM_IR_DERIVEDTYPES_H
  19 #define LLVM_IR_DERIVEDTYPES_H
  20
  21 #include "llvm/IR/Type.h"
  22 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  23 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  24
  25 namespace llvm {
  26
  27 class Value;
  28 class APInt;
  29 class LLVMContext;
  30 template<typename T> class ArrayRef;
  31 class StringRef;
  32
  33 /// Class to represent integer types. Note that this class is also used to
  34 /// represent the built-in integer types: Int1Ty, Int8Ty, Int16Ty, Int32Ty and
  35 /// Int64Ty.
  36 /// @brief Integer representation type
  37 class IntegerType : public Type {
  38   friend class LLVMContextImpl;
  39
  40 protected:
  41   explicit IntegerType(LLVMContext &C, unsigned NumBits) : Type(C, IntegerTyID){
  42     setSubclassData(NumBits);
  43   }
  44 public:
  45   /// This enum is just used to hold constants we need for IntegerType.
  46   enum {
  47     MIN_INT_BITS = 1,        ///< Minimum number of bits that can be specified
  48     MAX_INT_BITS = (1<<23)-1 ///< Maximum number of bits that can be specified
  49       ///< Note that bit width is stored in the Type classes SubclassData field
  50       ///< which has 23 bits. This yields a maximum bit width of 8,388,607 bits.
  51   };
  52
  53   /// This static method is the primary way of constructing an IntegerType.
  54   /// If an IntegerType with the same NumBits value was previously instantiated,
  55   /// that instance will be returned. Otherwise a new one will be created. Only
  56   /// one instance with a given NumBits value is ever created.
  57   /// @brief Get or create an IntegerType instance.
  58   static IntegerType *get(LLVMContext &C, unsigned NumBits);
  59
  60   /// @brief Get the number of bits in this IntegerType
  61   unsigned getBitWidth() const { return getSubclassData(); }
  62
  63   /// getBitMask - Return a bitmask with ones set for all of the bits
  64   /// that can be set by an unsigned version of this type.  This is 0xFF for
  65   /// i8, 0xFFFF for i16, etc.
  66   uint64_t getBitMask() const {
  67     return ~uint64_t(0UL) >> (64-getBitWidth());
  68   }
  69
  70   /// getSignBit - Return a uint64_t with just the most significant bit set (the
  71   /// sign bit, if the value is treated as a signed number).
  72   uint64_t getSignBit() const {
  73     return 1ULL << (getBitWidth()-1);
  74   }
  75
  76   /// For example, this is 0xFF for an 8 bit integer, 0xFFFF for i16, etc.
  77   /// @returns a bit mask with ones set for all the bits of this type.
  78   /// @brief Get a bit mask for this type.
  79   APInt getMask() const;
  80
  81   /// This method determines if the width of this IntegerType is a power-of-2
  82   /// in terms of 8 bit bytes.
  83   /// @returns true if this is a power-of-2 byte width.
  84   /// @brief Is this a power-of-2 byte-width IntegerType ?
  85   bool isPowerOf2ByteWidth() const;
  86
  87   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
  88   static inline bool classof(const Type *T) {
  89     return T->getTypeID() == IntegerTyID;
  90   }
  91 };
  92
  93
  94 /// FunctionType - Class to represent function types
  95 ///
  96 class FunctionType : public Type {
  97   FunctionType(const FunctionType &) = delete;
  98   const FunctionType &operator=(const FunctionType &) = delete;
  99   FunctionType(Type *Result, ArrayRef<Type*> Params, bool IsVarArgs);
 100
 101 public:
 102   /// FunctionType::get - This static method is the primary way of constructing
 103   /// a FunctionType.
 104   ///
 105   static FunctionType *get(Type *Result,
 106                            ArrayRef<Type*> Params, bool isVarArg);
 107
 108   /// FunctionType::get - Create a FunctionType taking no parameters.
 109   ///
 110   static FunctionType *get(Type *Result, bool isVarArg);
 111
 112   /// isValidReturnType - Return true if the specified type is valid as a return
 113   /// type.
 114   static bool isValidReturnType(Type *RetTy);
 115
 116   /// isValidArgumentType - Return true if the specified type is valid as an
 117   /// argument type.
 118   static bool isValidArgumentType(Type *ArgTy);
 119
 120   bool isVarArg() const { return getSubclassData()!=0; }
 121   Type *getReturnType() const { return ContainedTys[0]; }
 122
 123   typedef Type::subtype_iterator param_iterator;
 124   param_iterator param_begin() const { return ContainedTys + 1; }
 125   param_iterator param_end() const { return &ContainedTys[NumContainedTys]; }
 126   ArrayRef<Type *> params() const {
 127     return makeArrayRef(param_begin(), param_end());
 128   }
 129
 130   /// Parameter type accessors.
 131   Type *getParamType(unsigned i) const { return ContainedTys[i+1]; }
 132
 133   /// getNumParams - Return the number of fixed parameters this function type
 134   /// requires.  This does not consider varargs.
 135   ///
 136   unsigned getNumParams() const { return NumContainedTys - 1; }
 137
 138   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
 139   static inline bool classof(const Type *T) {
 140     return T->getTypeID() == FunctionTyID;
 141   }
 142 };
 143 static_assert(AlignOf<FunctionType>::Alignment >= AlignOf<Type *>::Alignment,
 144               "Alignment sufficient for objects appended to FunctionType");
 145
 146 /// CompositeType - Common super class of ArrayType, StructType, PointerType
 147 /// and VectorType.
 148 class CompositeType : public Type {
 149 protected:
 150   explicit CompositeType(LLVMContext &C, TypeID tid) : Type(C, tid) {}
 151
 152 public:
 153   /// getTypeAtIndex - Given an index value into the type, return the type of
 154   /// the element.
 155   ///
 156   Type *getTypeAtIndex(const Value *V) const;
 157   Type *getTypeAtIndex(unsigned Idx) const;
 158   bool indexValid(const Value *V) const;
 159   bool indexValid(unsigned Idx) const;
 160
 161   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
 162   static inline bool classof(const Type *T) {
 163     return T->getTypeID() == ArrayTyID ||
 164            T->getTypeID() == StructTyID ||
 165            T->getTypeID() == PointerTyID ||
 166            T->getTypeID() == VectorTyID;
 167   }
 168 };
 169
 170
 171 /// StructType - Class to represent struct types.  There are two different kinds
 172 /// of struct types: Literal structs and Identified structs.
 173 ///
 174 /// Literal struct types (e.g. { i32, i32 }) are uniqued structurally, and must
 175 /// always have a body when created.  You can get one of these by using one of
 176 /// the StructType::get() forms.
 177 ///
 178 /// Identified structs (e.g. %foo or %42) may optionally have a name and are not
 179 /// uniqued.  The names for identified structs are managed at the LLVMContext
 180 /// level, so there can only be a single identified struct with a given name in
 181 /// a particular LLVMContext.  Identified structs may also optionally be opaque
 182 /// (have no body specified).  You get one of these by using one of the
 183 /// StructType::create() forms.
 184 ///
 185 /// Independent of what kind of struct you have, the body of a struct type are
 186 /// laid out in memory consequtively with the elements directly one after the
 187 /// other (if the struct is packed) or (if not packed) with padding between the
 188 /// elements as defined by DataLayout (which is required to match what the code
 189 /// generator for a target expects).
 190 ///
 191 class StructType : public CompositeType {
 192   StructType(const StructType &) = delete;
 193   const StructType &operator=(const StructType &) = delete;
 194   StructType(LLVMContext &C)
 195     : CompositeType(C, StructTyID), SymbolTableEntry(nullptr) {}
 196   enum {
 197     /// This is the contents of the SubClassData field.
 198     SCDB_HasBody = 1,
 199     SCDB_Packed = 2,
 200     SCDB_IsLiteral = 4,
 201     SCDB_IsSized = 8
 202   };
 203
 204   /// SymbolTableEntry - For a named struct that actually has a name, this is a
 205   /// pointer to the symbol table entry (maintained by LLVMContext) for the
 206   /// struct.  This is null if the type is an literal struct or if it is
 207   /// a identified type that has an empty name.
 208   ///
 209   void *SymbolTableEntry;
 210 public:
 211
 212   /// StructType::create - This creates an identified struct.
 213   static StructType *create(LLVMContext &Context, StringRef Name);
 214   static StructType *create(LLVMContext &Context);
 215
 216   static StructType *create(ArrayRef<Type *> Elements, StringRef Name,
 217                             bool isPacked = false);
 218   static StructType *create(ArrayRef<Type *> Elements);
 219   static StructType *create(LLVMContext &Context, ArrayRef<Type *> Elements,
 220                             StringRef Name, bool isPacked = false);
 221   static StructType *create(LLVMContext &Context, ArrayRef<Type *> Elements);
 222   static StructType *create(StringRef Name, Type *elt1, ...) LLVM_END_WITH_NULL;
 223
 224   /// StructType::get - This static method is the primary way to create a
 225   /// literal StructType.
 226   static StructType *get(LLVMContext &Context, ArrayRef<Type*> Elements,
 227                          bool isPacked = false);
 228
 229   /// StructType::get - Create an empty structure type.
 230   ///
 231   static StructType *get(LLVMContext &Context, bool isPacked = false);
 232
 233   /// StructType::get - This static method is a convenience method for creating
 234   /// structure types by specifying the elements as arguments.  Note that this
 235   /// method always returns a non-packed struct, and requires at least one
 236   /// element type.
 237   static StructType *get(Type *elt1, ...) LLVM_END_WITH_NULL;
 238
 239   bool isPacked() const { return (getSubclassData() & SCDB_Packed) != 0; }
 240
 241   /// isLiteral - Return true if this type is uniqued by structural
 242   /// equivalence, false if it is a struct definition.
 243   bool isLiteral() const { return (getSubclassData() & SCDB_IsLiteral) != 0; }
 244
 245   /// isOpaque - Return true if this is a type with an identity that has no body
 246   /// specified yet.  These prints as 'opaque' in .ll files.
 247   bool isOpaque() const { return (getSubclassData() & SCDB_HasBody) == 0; }
 248
 249   /// isSized - Return true if this is a sized type.
 250   bool isSized(SmallPtrSetImpl<Type *> *Visited = nullptr) const;
 251
 252   /// hasName - Return true if this is a named struct that has a non-empty name.
 253   bool hasName() const { return SymbolTableEntry != nullptr; }
 254
 255   /// getName - Return the name for this struct type if it has an identity.
 256   /// This may return an empty string for an unnamed struct type.  Do not call
 257   /// this on an literal type.
 258   StringRef getName() const;
 259
 260   /// setName - Change the name of this type to the specified name, or to a name
 261   /// with a suffix if there is a collision.  Do not call this on an literal
 262   /// type.
 263   void setName(StringRef Name);
 264
 265   /// setBody - Specify a body for an opaque identified type.
 266   void setBody(ArrayRef<Type*> Elements, bool isPacked = false);
 267   void setBody(Type *elt1, ...) LLVM_END_WITH_NULL;
 268
 269   /// isValidElementType - Return true if the specified type is valid as a
 270   /// element type.
 271   static bool isValidElementType(Type *ElemTy);
 272
 273
 274   // Iterator access to the elements.
 275   typedef Type::subtype_iterator element_iterator;
 276   element_iterator element_begin() const { return ContainedTys; }
 277   element_iterator element_end() const { return &ContainedTys[NumContainedTys];}
 278   ArrayRef<Type *> const elements() const {
 279     return makeArrayRef(element_begin(), element_end());
 280   }
 281
 282   /// isLayoutIdentical - Return true if this is layout identical to the
 283   /// specified struct.
 284   bool isLayoutIdentical(StructType *Other) const;
 285
 286   /// Random access to the elements
 287   unsigned getNumElements() const { return NumContainedTys; }
 288   Type *getElementType(unsigned N) const {
 289     assert(N < NumContainedTys && "Element number out of range!");
 290     return ContainedTys[N];
 291   }
 292
 293   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
 294   static inline bool classof(const Type *T) {
 295     return T->getTypeID() == StructTyID;
 296   }
 297 };
 298
 299 /// SequentialType - This is the superclass of the array, pointer and vector
 300 /// type classes.  All of these represent "arrays" in memory.  The array type
 301 /// represents a specifically sized array, pointer types are unsized/unknown
 302 /// size arrays, vector types represent specifically sized arrays that
 303 /// allow for use of SIMD instructions.  SequentialType holds the common
 304 /// features of all, which stem from the fact that all three lay their
 305 /// components out in memory identically.
 306 ///
 307 class SequentialType : public CompositeType {
 308   Type *ContainedType;               ///< Storage for the single contained type.
 309   SequentialType(const SequentialType &) = delete;
 310   const SequentialType &operator=(const SequentialType &) = delete;
 311
 312 protected:
 313   SequentialType(TypeID TID, Type *ElType)
 314     : CompositeType(ElType->getContext(), TID), ContainedType(ElType) {
 315     ContainedTys = &ContainedType;
 316     NumContainedTys = 1;
 317   }
 318
 319 public:
 320   Type *getElementType() const { return ContainedTys[0]; }
 321
 322   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
 323   static inline bool classof(const Type *T) {
 324     return T->getTypeID() == ArrayTyID ||
 325            T->getTypeID() == PointerTyID ||
 326            T->getTypeID() == VectorTyID;
 327   }
 328 };
 329
 330
 331 /// ArrayType - Class to represent array types.
 332 ///
 333 class ArrayType : public SequentialType {
 334   uint64_t NumElements;
 335
 336   ArrayType(const ArrayType &) = delete;
 337   const ArrayType &operator=(const ArrayType &) = delete;
 338   ArrayType(Type *ElType, uint64_t NumEl);
 339 public:
 340   /// ArrayType::get - This static method is the primary way to construct an
 341   /// ArrayType
 342   ///
 343   static ArrayType *get(Type *ElementType, uint64_t NumElements);
 344
 345   /// isValidElementType - Return true if the specified type is valid as a
 346   /// element type.
 347   static bool isValidElementType(Type *ElemTy);
 348
 349   uint64_t getNumElements() const { return NumElements; }
 350
 351   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
 352   static inline bool classof(const Type *T) {
 353     return T->getTypeID() == ArrayTyID;
 354   }
 355 };
 356
 357 /// VectorType - Class to represent vector types.
 358 ///
 359 class VectorType : public SequentialType {
 360   unsigned NumElements;
 361
 362   VectorType(const VectorType &) = delete;
 363   const VectorType &operator=(const VectorType &) = delete;
 364   VectorType(Type *ElType, unsigned NumEl);
 365 public:
 366   /// VectorType::get - This static method is the primary way to construct an
 367   /// VectorType.
 368   ///
 369   static VectorType *get(Type *ElementType, unsigned NumElements);
 370
 371   /// VectorType::getInteger - This static method gets a VectorType with the
 372   /// same number of elements as the input type, and the element type is an
 373   /// integer type of the same width as the input element type.
 374   ///
 375   static VectorType *getInteger(VectorType *VTy) {
 376     unsigned EltBits = VTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits();
 377     assert(EltBits && "Element size must be of a non-zero size");
 378     Type *EltTy = IntegerType::get(VTy->getContext(), EltBits);
 379     return VectorType::get(EltTy, VTy->getNumElements());
 380   }
 381
 382   /// VectorType::getExtendedElementVectorType - This static method is like
 383   /// getInteger except that the element types are twice as wide as the
 384   /// elements in the input type.
 385   ///
 386   static VectorType *getExtendedElementVectorType(VectorType *VTy) {
 387     unsigned EltBits = VTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits();
 388     Type *EltTy = IntegerType::get(VTy->getContext(), EltBits * 2);
 389     return VectorType::get(EltTy, VTy->getNumElements());
 390   }
 391
 392   /// VectorType::getTruncatedElementVectorType - This static method is like
 393   /// getInteger except that the element types are half as wide as the
 394   /// elements in the input type.
 395   ///
 396   static VectorType *getTruncatedElementVectorType(VectorType *VTy) {
 397     unsigned EltBits = VTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits();
 398     assert((EltBits & 1) == 0 &&
 399            "Cannot truncate vector element with odd bit-width");
 400     Type *EltTy = IntegerType::get(VTy->getContext(), EltBits / 2);
 401     return VectorType::get(EltTy, VTy->getNumElements());
 402   }
 403
 404   /// VectorType::getHalfElementsVectorType - This static method returns
 405   /// a VectorType with half as many elements as the input type and the
 406   /// same element type.
 407   ///
 408   static VectorType *getHalfElementsVectorType(VectorType *VTy) {
 409     unsigned NumElts = VTy->getNumElements();
 410     assert ((NumElts & 1) == 0 &&
 411             "Cannot halve vector with odd number of elements.");
 412     return VectorType::get(VTy->getElementType(), NumElts/2);
 413   }
 414
 415   /// VectorType::getDoubleElementsVectorType - This static method returns
 416   /// a VectorType with twice  as many elements as the input type and the
 417   /// same element type.
 418   ///
 419   static VectorType *getDoubleElementsVectorType(VectorType *VTy) {
 420     unsigned NumElts = VTy->getNumElements();
 421     return VectorType::get(VTy->getElementType(), NumElts*2);
 422   }
 423
 424   /// isValidElementType - Return true if the specified type is valid as a
 425   /// element type.
 426   static bool isValidElementType(Type *ElemTy);
 427
 428   /// @brief Return the number of elements in the Vector type.
 429   unsigned getNumElements() const { return NumElements; }
 430
 431   /// @brief Return the number of bits in the Vector type.
 432   /// Returns zero when the vector is a vector of pointers.
 433   unsigned getBitWidth() const {
 434     return NumElements * getElementType()->getPrimitiveSizeInBits();
 435   }
 436
 437   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
 438   static inline bool classof(const Type *T) {
 439     return T->getTypeID() == VectorTyID;
 440   }
 441 };
 442
 443
 444 /// PointerType - Class to represent pointers.
 445 ///
 446 class PointerType : public SequentialType {
 447   PointerType(const PointerType &) = delete;
 448   const PointerType &operator=(const PointerType &) = delete;
 449   explicit PointerType(Type *ElType, unsigned AddrSpace);
 450 public:
 451   /// PointerType::get - This constructs a pointer to an object of the specified
 452   /// type in a numbered address space.
 453   static PointerType *get(Type *ElementType, unsigned AddressSpace);
 454
 455   /// PointerType::getUnqual - This constructs a pointer to an object of the
 456   /// specified type in the generic address space (address space zero).
 457   static PointerType *getUnqual(Type *ElementType) {
 458     return PointerType::get(ElementType, 0);
 459   }
 460
 461   /// isValidElementType - Return true if the specified type is valid as a
 462   /// element type.
 463   static bool isValidElementType(Type *ElemTy);
 464
 465   /// Return true if we can load or store from a pointer to this type.
 466   static bool isLoadableOrStorableType(Type *ElemTy);
 467
 468   /// @brief Return the address space of the Pointer type.
 469   inline unsigned getAddressSpace() const { return getSubclassData(); }
 470
 471   /// Implement support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
 472   static inline bool classof(const Type *T) {
 473     return T->getTypeID() == PointerTyID;
 474   }
 475 };
 476
 477 } // End llvm namespace
 478
 479 #endif