Fix Clang-tidy modernize-use-nullptr warnings in examples and include directories...
[oota-llvm.git] / include / llvm / IR / Metadata.h
1 //===- llvm/IR/Metadata.h - Metadata definitions ----------------*- 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 /// @file
11 /// This file contains the declarations for metadata subclasses.
12 /// They represent the different flavors of metadata that live in LLVM.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #ifndef LLVM_IR_METADATA_H
17 #define LLVM_IR_METADATA_H
18
19 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
20 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
21 #include "llvm/ADT/ilist_node.h"
22 #include "llvm/ADT/iterator_range.h"
23 #include "llvm/IR/Constant.h"
24 #include "llvm/IR/MetadataTracking.h"
25 #include "llvm/IR/Value.h"
26 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
27 #include <type_traits>
28
29 namespace llvm {
30
31 class LLVMContext;
32 class Module;
33 class ModuleSlotTracker;
34
35 template<typename ValueSubClass, typename ItemParentClass>
36   class SymbolTableListTraits;
37
38 enum LLVMConstants : uint32_t {
39   DEBUG_METADATA_VERSION = 3 // Current debug info version number.
40 };
41
42 /// \brief Root of the metadata hierarchy.
43 ///
44 /// This is a root class for typeless data in the IR.
45 class Metadata {
46   friend class ReplaceableMetadataImpl;
47
48   /// \brief RTTI.
49   const unsigned char SubclassID;
50
51 protected:
52   /// \brief Active type of storage.
53   enum StorageType { Uniqued, Distinct, Temporary };
54
55   /// \brief Storage flag for non-uniqued, otherwise unowned, metadata.
56   unsigned Storage : 2;
57   // TODO: expose remaining bits to subclasses.
58
59   unsigned short SubclassData16;
60   unsigned SubclassData32;
61
62 public:
63   enum MetadataKind {
64     MDTupleKind,
65     DILocationKind,
66     GenericDINodeKind,
67     DISubrangeKind,
68     DIEnumeratorKind,
69     DIBasicTypeKind,
70     DIDerivedTypeKind,
71     DICompositeTypeKind,
72     DISubroutineTypeKind,
73     DIFileKind,
74     DICompileUnitKind,
75     DISubprogramKind,
76     DILexicalBlockKind,
77     DILexicalBlockFileKind,
78     DINamespaceKind,
79     DIModuleKind,
80     DITemplateTypeParameterKind,
81     DITemplateValueParameterKind,
82     DIGlobalVariableKind,
83     DILocalVariableKind,
84     DIExpressionKind,
85     DIObjCPropertyKind,
86     DIImportedEntityKind,
87     ConstantAsMetadataKind,
88     LocalAsMetadataKind,
89     MDStringKind
90   };
91
92 protected:
93   Metadata(unsigned ID, StorageType Storage)
94       : SubclassID(ID), Storage(Storage), SubclassData16(0), SubclassData32(0) {
95   }
96   ~Metadata() = default;
97
98   /// \brief Default handling of a changed operand, which asserts.
99   ///
100   /// If subclasses pass themselves in as owners to a tracking node reference,
101   /// they must provide an implementation of this method.
102   void handleChangedOperand(void *, Metadata *) {
103     llvm_unreachable("Unimplemented in Metadata subclass");
104   }
105
106 public:
107   unsigned getMetadataID() const { return SubclassID; }
108
109   /// \brief User-friendly dump.
110   ///
111   /// If \c M is provided, metadata nodes will be numbered canonically;
112   /// otherwise, pointer addresses are substituted.
113   ///
114   /// Note: this uses an explicit overload instead of default arguments so that
115   /// the nullptr version is easy to call from a debugger.
116   ///
117   /// @{
118   void dump() const;
119   void dump(const Module *M) const;
120   /// @}
121
122   /// \brief Print.
123   ///
124   /// Prints definition of \c this.
125   ///
126   /// If \c M is provided, metadata nodes will be numbered canonically;
127   /// otherwise, pointer addresses are substituted.
128   /// @{
129   void print(raw_ostream &OS, const Module *M = nullptr,
130              bool IsForDebug = false) const;
131   void print(raw_ostream &OS, ModuleSlotTracker &MST, const Module *M = nullptr,
132              bool IsForDebug = false) const;
133   /// @}
134
135   /// \brief Print as operand.
136   ///
137   /// Prints reference of \c this.
138   ///
139   /// If \c M is provided, metadata nodes will be numbered canonically;
140   /// otherwise, pointer addresses are substituted.
141   /// @{
142   void printAsOperand(raw_ostream &OS, const Module *M = nullptr) const;
143   void printAsOperand(raw_ostream &OS, ModuleSlotTracker &MST,
144                       const Module *M = nullptr) const;
145   /// @}
146 };
147
148 #define HANDLE_METADATA(CLASS) class CLASS;
149 #include "llvm/IR/Metadata.def"
150
151 // Provide specializations of isa so that we don't need definitions of
152 // subclasses to see if the metadata is a subclass.
153 #define HANDLE_METADATA_LEAF(CLASS)                                            \
154   template <> struct isa_impl<CLASS, Metadata> {                               \
155     static inline bool doit(const Metadata &MD) {                              \
156       return MD.getMetadataID() == Metadata::CLASS##Kind;                      \
157     }                                                                          \
158   };
159 #include "llvm/IR/Metadata.def"
160
161 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Metadata &MD) {
162   MD.print(OS);
163   return OS;
164 }
165
166 /// \brief Metadata wrapper in the Value hierarchy.
167 ///
168 /// A member of the \a Value hierarchy to represent a reference to metadata.
169 /// This allows, e.g., instrinsics to have metadata as operands.
170 ///
171 /// Notably, this is the only thing in either hierarchy that is allowed to
172 /// reference \a LocalAsMetadata.
173 class MetadataAsValue : public Value {
174   friend class ReplaceableMetadataImpl;
175   friend class LLVMContextImpl;
176
177   Metadata *MD;
178
179   MetadataAsValue(Type *Ty, Metadata *MD);
180   ~MetadataAsValue() override;
181
182   /// \brief Drop use of metadata (during teardown).
183   void dropUse() { MD = nullptr; }
184
185 public:
186   static MetadataAsValue *get(LLVMContext &Context, Metadata *MD);
187   static MetadataAsValue *getIfExists(LLVMContext &Context, Metadata *MD);
188   Metadata *getMetadata() const { return MD; }
189
190   static bool classof(const Value *V) {
191     return V->getValueID() == MetadataAsValueVal;
192   }
193
194 private:
195   void handleChangedMetadata(Metadata *MD);
196   void track();
197   void untrack();
198 };
199
200 /// \brief Shared implementation of use-lists for replaceable metadata.
201 ///
202 /// Most metadata cannot be RAUW'ed.  This is a shared implementation of
203 /// use-lists and associated API for the two that support it (\a ValueAsMetadata
204 /// and \a TempMDNode).
205 class ReplaceableMetadataImpl {
206   friend class MetadataTracking;
207
208 public:
209   typedef MetadataTracking::OwnerTy OwnerTy;
210
211 private:
212   LLVMContext &Context;
213   uint64_t NextIndex;
214   SmallDenseMap<void *, std::pair<OwnerTy, uint64_t>, 4> UseMap;
215
216 public:
217   ReplaceableMetadataImpl(LLVMContext &Context)
218       : Context(Context), NextIndex(0) {}
219   ~ReplaceableMetadataImpl() {
220     assert(UseMap.empty() && "Cannot destroy in-use replaceable metadata");
221   }
222
223   LLVMContext &getContext() const { return Context; }
224
225   /// \brief Replace all uses of this with MD.
226   ///
227   /// Replace all uses of this with \c MD, which is allowed to be null.
228   void replaceAllUsesWith(Metadata *MD);
229
230   /// \brief Resolve all uses of this.
231   ///
232   /// Resolve all uses of this, turning off RAUW permanently.  If \c
233   /// ResolveUsers, call \a MDNode::resolve() on any users whose last operand
234   /// is resolved.
235   void resolveAllUses(bool ResolveUsers = true);
236
237 private:
238   void addRef(void *Ref, OwnerTy Owner);
239   void dropRef(void *Ref);
240   void moveRef(void *Ref, void *New, const Metadata &MD);
241
242   static ReplaceableMetadataImpl *get(Metadata &MD);
243 };
244
245 /// \brief Value wrapper in the Metadata hierarchy.
246 ///
247 /// This is a custom value handle that allows other metadata to refer to
248 /// classes in the Value hierarchy.
249 ///
250 /// Because of full uniquing support, each value is only wrapped by a single \a
251 /// ValueAsMetadata object, so the lookup maps are far more efficient than
252 /// those using ValueHandleBase.
253 class ValueAsMetadata : public Metadata, ReplaceableMetadataImpl {
254   friend class ReplaceableMetadataImpl;
255   friend class LLVMContextImpl;
256
257   Value *V;
258
259   /// \brief Drop users without RAUW (during teardown).
260   void dropUsers() {
261     ReplaceableMetadataImpl::resolveAllUses(/* ResolveUsers */ false);
262   }
263
264 protected:
265   ValueAsMetadata(unsigned ID, Value *V)
266       : Metadata(ID, Uniqued), ReplaceableMetadataImpl(V->getContext()), V(V) {
267     assert(V && "Expected valid value");
268   }
269   ~ValueAsMetadata() = default;
270
271 public:
272   static ValueAsMetadata *get(Value *V);
273   static ConstantAsMetadata *getConstant(Value *C) {
274     return cast<ConstantAsMetadata>(get(C));
275   }
276   static LocalAsMetadata *getLocal(Value *Local) {
277     return cast<LocalAsMetadata>(get(Local));
278   }
279
280   static ValueAsMetadata *getIfExists(Value *V);
281   static ConstantAsMetadata *getConstantIfExists(Value *C) {
282     return cast_or_null<ConstantAsMetadata>(getIfExists(C));
283   }
284   static LocalAsMetadata *getLocalIfExists(Value *Local) {
285     return cast_or_null<LocalAsMetadata>(getIfExists(Local));
286   }
287
288   Value *getValue() const { return V; }
289   Type *getType() const { return V->getType(); }
290   LLVMContext &getContext() const { return V->getContext(); }
291
292   static void handleDeletion(Value *V);
293   static void handleRAUW(Value *From, Value *To);
294
295 protected:
296   /// \brief Handle collisions after \a Value::replaceAllUsesWith().
297   ///
298   /// RAUW isn't supported directly for \a ValueAsMetadata, but if the wrapped
299   /// \a Value gets RAUW'ed and the target already exists, this is used to
300   /// merge the two metadata nodes.
301   void replaceAllUsesWith(Metadata *MD) {
302     ReplaceableMetadataImpl::replaceAllUsesWith(MD);
303   }
304
305 public:
306   static bool classof(const Metadata *MD) {
307     return MD->getMetadataID() == LocalAsMetadataKind ||
308            MD->getMetadataID() == ConstantAsMetadataKind;
309   }
310 };
311
312 class ConstantAsMetadata : public ValueAsMetadata {
313   friend class ValueAsMetadata;
314
315   ConstantAsMetadata(Constant *C)
316       : ValueAsMetadata(ConstantAsMetadataKind, C) {}
317
318 public:
319   static ConstantAsMetadata *get(Constant *C) {
320     return ValueAsMetadata::getConstant(C);
321   }
322   static ConstantAsMetadata *getIfExists(Constant *C) {
323     return ValueAsMetadata::getConstantIfExists(C);
324   }
325
326   Constant *getValue() const {
327     return cast<Constant>(ValueAsMetadata::getValue());
328   }
329
330   static bool classof(const Metadata *MD) {
331     return MD->getMetadataID() == ConstantAsMetadataKind;
332   }
333 };
334
335 class LocalAsMetadata : public ValueAsMetadata {
336   friend class ValueAsMetadata;
337
338   LocalAsMetadata(Value *Local)
339       : ValueAsMetadata(LocalAsMetadataKind, Local) {
340     assert(!isa<Constant>(Local) && "Expected local value");
341   }
342
343 public:
344   static LocalAsMetadata *get(Value *Local) {
345     return ValueAsMetadata::getLocal(Local);
346   }
347   static LocalAsMetadata *getIfExists(Value *Local) {
348     return ValueAsMetadata::getLocalIfExists(Local);
349   }
350
351   static bool classof(const Metadata *MD) {
352     return MD->getMetadataID() == LocalAsMetadataKind;
353   }
354 };
355
356 /// \brief Transitional API for extracting constants from Metadata.
357 ///
358 /// This namespace contains transitional functions for metadata that points to
359 /// \a Constants.
360 ///
361 /// In prehistory -- when metadata was a subclass of \a Value -- \a MDNode
362 /// operands could refer to any \a Value.  There's was a lot of code like this:
363 ///
364 /// \code
365 ///     MDNode *N = ...;
366 ///     auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(N->getOperand(2));
367 /// \endcode
368 ///
369 /// Now that \a Value and \a Metadata are in separate hierarchies, maintaining
370 /// the semantics for \a isa(), \a cast(), \a dyn_cast() (etc.) requires three
371 /// steps: cast in the \a Metadata hierarchy, extraction of the \a Value, and
372 /// cast in the \a Value hierarchy.  Besides creating boiler-plate, this
373 /// requires subtle control flow changes.
374 ///
375 /// The end-goal is to create a new type of metadata, called (e.g.) \a MDInt,
376 /// so that metadata can refer to numbers without traversing a bridge to the \a
377 /// Value hierarchy.  In this final state, the code above would look like this:
378 ///
379 /// \code
380 ///     MDNode *N = ...;
381 ///     auto *MI = dyn_cast<MDInt>(N->getOperand(2));
382 /// \endcode
383 ///
384 /// The API in this namespace supports the transition.  \a MDInt doesn't exist
385 /// yet, and even once it does, changing each metadata schema to use it is its
386 /// own mini-project.  In the meantime this API prevents us from introducing
387 /// complex and bug-prone control flow that will disappear in the end.  In
388 /// particular, the above code looks like this:
389 ///
390 /// \code
391 ///     MDNode *N = ...;
392 ///     auto *CI = mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(N->getOperand(2));
393 /// \endcode
394 ///
395 /// The full set of provided functions includes:
396 ///
397 ///   mdconst::hasa                <=> isa
398 ///   mdconst::extract             <=> cast
399 ///   mdconst::extract_or_null     <=> cast_or_null
400 ///   mdconst::dyn_extract         <=> dyn_cast
401 ///   mdconst::dyn_extract_or_null <=> dyn_cast_or_null
402 ///
403 /// The target of the cast must be a subclass of \a Constant.
404 namespace mdconst {
405
406 namespace detail {
407 template <class T> T &make();
408 template <class T, class Result> struct HasDereference {
409   typedef char Yes[1];
410   typedef char No[2];
411   template <size_t N> struct SFINAE {};
412
413   template <class U, class V>
414   static Yes &hasDereference(SFINAE<sizeof(static_cast<V>(*make<U>()))> * = 0);
415   template <class U, class V> static No &hasDereference(...);
416
417   static const bool value =
418       sizeof(hasDereference<T, Result>(nullptr)) == sizeof(Yes);
419 };
420 template <class V, class M> struct IsValidPointer {
421   static const bool value = std::is_base_of<Constant, V>::value &&
422                             HasDereference<M, const Metadata &>::value;
423 };
424 template <class V, class M> struct IsValidReference {
425   static const bool value = std::is_base_of<Constant, V>::value &&
426                             std::is_convertible<M, const Metadata &>::value;
427 };
428 } // end namespace detail
429
430 /// \brief Check whether Metadata has a Value.
431 ///
432 /// As an analogue to \a isa(), check whether \c MD has an \a Value inside of
433 /// type \c X.
434 template <class X, class Y>
435 inline typename std::enable_if<detail::IsValidPointer<X, Y>::value, bool>::type
436 hasa(Y &&MD) {
437   assert(MD && "Null pointer sent into hasa");
438   if (auto *V = dyn_cast<ConstantAsMetadata>(MD))
439     return isa<X>(V->getValue());
440   return false;
441 }
442 template <class X, class Y>
443 inline
444     typename std::enable_if<detail::IsValidReference<X, Y &>::value, bool>::type
445     hasa(Y &MD) {
446   return hasa(&MD);
447 }
448
449 /// \brief Extract a Value from Metadata.
450 ///
451 /// As an analogue to \a cast(), extract the \a Value subclass \c X from \c MD.
452 template <class X, class Y>
453 inline typename std::enable_if<detail::IsValidPointer<X, Y>::value, X *>::type
454 extract(Y &&MD) {
455   return cast<X>(cast<ConstantAsMetadata>(MD)->getValue());
456 }
457 template <class X, class Y>
458 inline
459     typename std::enable_if<detail::IsValidReference<X, Y &>::value, X *>::type
460     extract(Y &MD) {
461   return extract(&MD);
462 }
463
464 /// \brief Extract a Value from Metadata, allowing null.
465 ///
466 /// As an analogue to \a cast_or_null(), extract the \a Value subclass \c X
467 /// from \c MD, allowing \c MD to be null.
468 template <class X, class Y>
469 inline typename std::enable_if<detail::IsValidPointer<X, Y>::value, X *>::type
470 extract_or_null(Y &&MD) {
471   if (auto *V = cast_or_null<ConstantAsMetadata>(MD))
472     return cast<X>(V->getValue());
473   return nullptr;
474 }
475
476 /// \brief Extract a Value from Metadata, if any.
477 ///
478 /// As an analogue to \a dyn_cast_or_null(), extract the \a Value subclass \c X
479 /// from \c MD, return null if \c MD doesn't contain a \a Value or if the \a
480 /// Value it does contain is of the wrong subclass.
481 template <class X, class Y>
482 inline typename std::enable_if<detail::IsValidPointer<X, Y>::value, X *>::type
483 dyn_extract(Y &&MD) {
484   if (auto *V = dyn_cast<ConstantAsMetadata>(MD))
485     return dyn_cast<X>(V->getValue());
486   return nullptr;
487 }
488
489 /// \brief Extract a Value from Metadata, if any, allowing null.
490 ///
491 /// As an analogue to \a dyn_cast_or_null(), extract the \a Value subclass \c X
492 /// from \c MD, return null if \c MD doesn't contain a \a Value or if the \a
493 /// Value it does contain is of the wrong subclass, allowing \c MD to be null.
494 template <class X, class Y>
495 inline typename std::enable_if<detail::IsValidPointer<X, Y>::value, X *>::type
496 dyn_extract_or_null(Y &&MD) {
497   if (auto *V = dyn_cast_or_null<ConstantAsMetadata>(MD))
498     return dyn_cast<X>(V->getValue());
499   return nullptr;
500 }
501
502 } // end namespace mdconst
503
504 //===----------------------------------------------------------------------===//
505 /// \brief A single uniqued string.
506 ///
507 /// These are used to efficiently contain a byte sequence for metadata.
508 /// MDString is always unnamed.
509 class MDString : public Metadata {
510   friend class StringMapEntry<MDString>;
511
512   MDString(const MDString &) = delete;
513   MDString &operator=(MDString &&) = delete;
514   MDString &operator=(const MDString &) = delete;
515
516   StringMapEntry<MDString> *Entry;
517   MDString() : Metadata(MDStringKind, Uniqued), Entry(nullptr) {}
518   MDString(MDString &&) : Metadata(MDStringKind, Uniqued) {}
519
520 public:
521   static MDString *get(LLVMContext &Context, StringRef Str);
522   static MDString *get(LLVMContext &Context, const char *Str) {
523     return get(Context, Str ? StringRef(Str) : StringRef());
524   }
525
526   StringRef getString() const;
527
528   unsigned getLength() const { return (unsigned)getString().size(); }
529
530   typedef StringRef::iterator iterator;
531
532   /// \brief Pointer to the first byte of the string.
533   iterator begin() const { return getString().begin(); }
534
535   /// \brief Pointer to one byte past the end of the string.
536   iterator end() const { return getString().end(); }
537
538   const unsigned char *bytes_begin() const { return getString().bytes_begin(); }
539   const unsigned char *bytes_end() const { return getString().bytes_end(); }
540
541   /// \brief Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast.
542   static bool classof(const Metadata *MD) {
543     return MD->getMetadataID() == MDStringKind;
544   }
545 };
546
547 /// \brief A collection of metadata nodes that might be associated with a
548 /// memory access used by the alias-analysis infrastructure.
549 struct AAMDNodes {
550   explicit AAMDNodes(MDNode *T = nullptr, MDNode *S = nullptr,
551                      MDNode *N = nullptr)
552       : TBAA(T), Scope(S), NoAlias(N) {}
553
554   bool operator==(const AAMDNodes &A) const {
555     return TBAA == A.TBAA && Scope == A.Scope && NoAlias == A.NoAlias;
556   }
557
558   bool operator!=(const AAMDNodes &A) const { return !(*this == A); }
559
560   explicit operator bool() const { return TBAA || Scope || NoAlias; }
561
562   /// \brief The tag for type-based alias analysis.
563   MDNode *TBAA;
564
565   /// \brief The tag for alias scope specification (used with noalias).
566   MDNode *Scope;
567
568   /// \brief The tag specifying the noalias scope.
569   MDNode *NoAlias;
570 };
571
572 // Specialize DenseMapInfo for AAMDNodes.
573 template<>
574 struct DenseMapInfo<AAMDNodes> {
575   static inline AAMDNodes getEmptyKey() {
576     return AAMDNodes(DenseMapInfo<MDNode *>::getEmptyKey(),
577                      nullptr, nullptr);
578   }
579   static inline AAMDNodes getTombstoneKey() {
580     return AAMDNodes(DenseMapInfo<MDNode *>::getTombstoneKey(),
581                      nullptr, nullptr);
582   }
583   static unsigned getHashValue(const AAMDNodes &Val) {
584     return DenseMapInfo<MDNode *>::getHashValue(Val.TBAA) ^
585            DenseMapInfo<MDNode *>::getHashValue(Val.Scope) ^
586            DenseMapInfo<MDNode *>::getHashValue(Val.NoAlias);
587   }
588   static bool isEqual(const AAMDNodes &LHS, const AAMDNodes &RHS) {
589     return LHS == RHS;
590   }
591 };
592
593 /// \brief Tracking metadata reference owned by Metadata.
594 ///
595 /// Similar to \a TrackingMDRef, but it's expected to be owned by an instance
596 /// of \a Metadata, which has the option of registering itself for callbacks to
597 /// re-unique itself.
598 ///
599 /// In particular, this is used by \a MDNode.
600 class MDOperand {
601   MDOperand(MDOperand &&) = delete;
602   MDOperand(const MDOperand &) = delete;
603   MDOperand &operator=(MDOperand &&) = delete;
604   MDOperand &operator=(const MDOperand &) = delete;
605
606   Metadata *MD;
607
608 public:
609   MDOperand() : MD(nullptr) {}
610   ~MDOperand() { untrack(); }
611
612   Metadata *get() const { return MD; }
613   operator Metadata *() const { return get(); }
614   Metadata *operator->() const { return get(); }
615   Metadata &operator*() const { return *get(); }
616
617   void reset() {
618     untrack();
619     MD = nullptr;
620   }
621   void reset(Metadata *MD, Metadata *Owner) {
622     untrack();
623     this->MD = MD;
624     track(Owner);
625   }
626
627 private:
628   void track(Metadata *Owner) {
629     if (MD) {
630       if (Owner)
631         MetadataTracking::track(this, *MD, *Owner);
632       else
633         MetadataTracking::track(MD);
634     }
635   }
636   void untrack() {
637     assert(static_cast<void *>(this) == &MD && "Expected same address");
638     if (MD)
639       MetadataTracking::untrack(MD);
640   }
641 };
642
643 template <> struct simplify_type<MDOperand> {
644   typedef Metadata *SimpleType;
645   static SimpleType getSimplifiedValue(MDOperand &MD) { return MD.get(); }
646 };
647
648 template <> struct simplify_type<const MDOperand> {
649   typedef Metadata *SimpleType;
650   static SimpleType getSimplifiedValue(const MDOperand &MD) { return MD.get(); }
651 };
652
653 /// \brief Pointer to the context, with optional RAUW support.
654 ///
655 /// Either a raw (non-null) pointer to the \a LLVMContext, or an owned pointer
656 /// to \a ReplaceableMetadataImpl (which has a reference to \a LLVMContext).
657 class ContextAndReplaceableUses {
658   PointerUnion<LLVMContext *, ReplaceableMetadataImpl *> Ptr;
659
660   ContextAndReplaceableUses() = delete;
661   ContextAndReplaceableUses(ContextAndReplaceableUses &&) = delete;
662   ContextAndReplaceableUses(const ContextAndReplaceableUses &) = delete;
663   ContextAndReplaceableUses &operator=(ContextAndReplaceableUses &&) = delete;
664   ContextAndReplaceableUses &
665   operator=(const ContextAndReplaceableUses &) = delete;
666
667 public:
668   ContextAndReplaceableUses(LLVMContext &Context) : Ptr(&Context) {}
669   ContextAndReplaceableUses(
670       std::unique_ptr<ReplaceableMetadataImpl> ReplaceableUses)
671       : Ptr(ReplaceableUses.release()) {
672     assert(getReplaceableUses() && "Expected non-null replaceable uses");
673   }
674   ~ContextAndReplaceableUses() { delete getReplaceableUses(); }
675
676   operator LLVMContext &() { return getContext(); }
677
678   /// \brief Whether this contains RAUW support.
679   bool hasReplaceableUses() const {
680     return Ptr.is<ReplaceableMetadataImpl *>();
681   }
682   LLVMContext &getContext() const {
683     if (hasReplaceableUses())
684       return getReplaceableUses()->getContext();
685     return *Ptr.get<LLVMContext *>();
686   }
687   ReplaceableMetadataImpl *getReplaceableUses() const {
688     if (hasReplaceableUses())
689       return Ptr.get<ReplaceableMetadataImpl *>();
690     return nullptr;
691   }
692
693   /// \brief Assign RAUW support to this.
694   ///
695   /// Make this replaceable, taking ownership of \c ReplaceableUses (which must
696   /// not be null).
697   void
698   makeReplaceable(std::unique_ptr<ReplaceableMetadataImpl> ReplaceableUses) {
699     assert(ReplaceableUses && "Expected non-null replaceable uses");
700     assert(&ReplaceableUses->getContext() == &getContext() &&
701            "Expected same context");
702     delete getReplaceableUses();
703     Ptr = ReplaceableUses.release();
704   }
705
706   /// \brief Drop RAUW support.
707   ///
708   /// Cede ownership of RAUW support, returning it.
709   std::unique_ptr<ReplaceableMetadataImpl> takeReplaceableUses() {
710     assert(hasReplaceableUses() && "Expected to own replaceable uses");
711     std::unique_ptr<ReplaceableMetadataImpl> ReplaceableUses(
712         getReplaceableUses());
713     Ptr = &ReplaceableUses->getContext();
714     return ReplaceableUses;
715   }
716 };
717
718 struct TempMDNodeDeleter {
719   inline void operator()(MDNode *Node) const;
720 };
721
722 #define HANDLE_MDNODE_LEAF(CLASS)                                              \
723   typedef std::unique_ptr<CLASS, TempMDNodeDeleter> Temp##CLASS;
724 #define HANDLE_MDNODE_BRANCH(CLASS) HANDLE_MDNODE_LEAF(CLASS)
725 #include "llvm/IR/Metadata.def"
726
727 /// \brief Metadata node.
728 ///
729 /// Metadata nodes can be uniqued, like constants, or distinct.  Temporary
730 /// metadata nodes (with full support for RAUW) can be used to delay uniquing
731 /// until forward references are known.  The basic metadata node is an \a
732 /// MDTuple.
733 ///
734 /// There is limited support for RAUW at construction time.  At construction
735 /// time, if any operand is a temporary node (or an unresolved uniqued node,
736 /// which indicates a transitive temporary operand), the node itself will be
737 /// unresolved.  As soon as all operands become resolved, it will drop RAUW
738 /// support permanently.
739 ///
740 /// If an unresolved node is part of a cycle, \a resolveCycles() needs
741 /// to be called on some member of the cycle once all temporary nodes have been
742 /// replaced.
743 class MDNode : public Metadata {
744   friend class ReplaceableMetadataImpl;
745   friend class LLVMContextImpl;
746
747   MDNode(const MDNode &) = delete;
748   void operator=(const MDNode &) = delete;
749   void *operator new(size_t) = delete;
750
751   unsigned NumOperands;
752   unsigned NumUnresolved;
753
754 protected:
755   ContextAndReplaceableUses Context;
756
757   void *operator new(size_t Size, unsigned NumOps);
758   void operator delete(void *Mem);
759
760   /// \brief Required by std, but never called.
761   void operator delete(void *, unsigned) {
762     llvm_unreachable("Constructor throws?");
763   }
764
765   /// \brief Required by std, but never called.
766   void operator delete(void *, unsigned, bool) {
767     llvm_unreachable("Constructor throws?");
768   }
769
770   MDNode(LLVMContext &Context, unsigned ID, StorageType Storage,
771          ArrayRef<Metadata *> Ops1, ArrayRef<Metadata *> Ops2 = None);
772   ~MDNode() = default;
773
774   void dropAllReferences();
775
776   MDOperand *mutable_begin() { return mutable_end() - NumOperands; }
777   MDOperand *mutable_end() { return reinterpret_cast<MDOperand *>(this); }
778
779   typedef iterator_range<MDOperand *> mutable_op_range;
780   mutable_op_range mutable_operands() {
781     return mutable_op_range(mutable_begin(), mutable_end());
782   }
783
784 public:
785   static inline MDTuple *get(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs);
786   static inline MDTuple *getIfExists(LLVMContext &Context,
787                                      ArrayRef<Metadata *> MDs);
788   static inline MDTuple *getDistinct(LLVMContext &Context,
789                                      ArrayRef<Metadata *> MDs);
790   static inline TempMDTuple getTemporary(LLVMContext &Context,
791                                          ArrayRef<Metadata *> MDs);
792
793   /// \brief Create a (temporary) clone of this.
794   TempMDNode clone() const;
795
796   /// \brief Deallocate a node created by getTemporary.
797   ///
798   /// Calls \c replaceAllUsesWith(nullptr) before deleting, so any remaining
799   /// references will be reset.
800   static void deleteTemporary(MDNode *N);
801
802   LLVMContext &getContext() const { return Context.getContext(); }
803
804   /// \brief Replace a specific operand.
805   void replaceOperandWith(unsigned I, Metadata *New);
806
807   /// \brief Check if node is fully resolved.
808   ///
809   /// If \a isTemporary(), this always returns \c false; if \a isDistinct(),
810   /// this always returns \c true.
811   ///
812   /// If \a isUniqued(), returns \c true if this has already dropped RAUW
813   /// support (because all operands are resolved).
814   ///
815   /// As forward declarations are resolved, their containers should get
816   /// resolved automatically.  However, if this (or one of its operands) is
817   /// involved in a cycle, \a resolveCycles() needs to be called explicitly.
818   bool isResolved() const { return !Context.hasReplaceableUses(); }
819
820   bool isUniqued() const { return Storage == Uniqued; }
821   bool isDistinct() const { return Storage == Distinct; }
822   bool isTemporary() const { return Storage == Temporary; }
823
824   /// \brief RAUW a temporary.
825   ///
826   /// \pre \a isTemporary() must be \c true.
827   void replaceAllUsesWith(Metadata *MD) {
828     assert(isTemporary() && "Expected temporary node");
829     assert(!isResolved() && "Expected RAUW support");
830     Context.getReplaceableUses()->replaceAllUsesWith(MD);
831   }
832
833   /// \brief Resolve cycles.
834   ///
835   /// Once all forward declarations have been resolved, force cycles to be
836   /// resolved.
837   ///
838   /// \pre No operands (or operands' operands, etc.) have \a isTemporary().
839   void resolveCycles();
840
841   /// \brief Replace a temporary node with a permanent one.
842   ///
843   /// Try to create a uniqued version of \c N -- in place, if possible -- and
844   /// return it.  If \c N cannot be uniqued, return a distinct node instead.
845   template <class T>
846   static typename std::enable_if<std::is_base_of<MDNode, T>::value, T *>::type
847   replaceWithPermanent(std::unique_ptr<T, TempMDNodeDeleter> N) {
848     return cast<T>(N.release()->replaceWithPermanentImpl());
849   }
850
851   /// \brief Replace a temporary node with a uniqued one.
852   ///
853   /// Create a uniqued version of \c N -- in place, if possible -- and return
854   /// it.  Takes ownership of the temporary node.
855   ///
856   /// \pre N does not self-reference.
857   template <class T>
858   static typename std::enable_if<std::is_base_of<MDNode, T>::value, T *>::type
859   replaceWithUniqued(std::unique_ptr<T, TempMDNodeDeleter> N) {
860     return cast<T>(N.release()->replaceWithUniquedImpl());
861   }
862
863   /// \brief Replace a temporary node with a distinct one.
864   ///
865   /// Create a distinct version of \c N -- in place, if possible -- and return
866   /// it.  Takes ownership of the temporary node.
867   template <class T>
868   static typename std::enable_if<std::is_base_of<MDNode, T>::value, T *>::type
869   replaceWithDistinct(std::unique_ptr<T, TempMDNodeDeleter> N) {
870     return cast<T>(N.release()->replaceWithDistinctImpl());
871   }
872
873 private:
874   MDNode *replaceWithPermanentImpl();
875   MDNode *replaceWithUniquedImpl();
876   MDNode *replaceWithDistinctImpl();
877
878 protected:
879   /// \brief Set an operand.
880   ///
881   /// Sets the operand directly, without worrying about uniquing.
882   void setOperand(unsigned I, Metadata *New);
883
884   void storeDistinctInContext();
885   template <class T, class StoreT>
886   static T *storeImpl(T *N, StorageType Storage, StoreT &Store);
887   template <class T> static T *storeImpl(T *N, StorageType Storage);
888
889 private:
890   void handleChangedOperand(void *Ref, Metadata *New);
891
892   void resolve();
893   void resolveAfterOperandChange(Metadata *Old, Metadata *New);
894   void decrementUnresolvedOperandCount();
895   unsigned countUnresolvedOperands();
896
897   /// \brief Mutate this to be "uniqued".
898   ///
899   /// Mutate this so that \a isUniqued().
900   /// \pre \a isTemporary().
901   /// \pre already added to uniquing set.
902   void makeUniqued();
903
904   /// \brief Mutate this to be "distinct".
905   ///
906   /// Mutate this so that \a isDistinct().
907   /// \pre \a isTemporary().
908   void makeDistinct();
909
910   void deleteAsSubclass();
911   MDNode *uniquify();
912   void eraseFromStore();
913
914   template <class NodeTy> struct HasCachedHash;
915   template <class NodeTy>
916   static void dispatchRecalculateHash(NodeTy *N, std::true_type) {
917     N->recalculateHash();
918   }
919   template <class NodeTy>
920   static void dispatchRecalculateHash(NodeTy *N, std::false_type) {}
921   template <class NodeTy>
922   static void dispatchResetHash(NodeTy *N, std::true_type) {
923     N->setHash(0);
924   }
925   template <class NodeTy>
926   static void dispatchResetHash(NodeTy *N, std::false_type) {}
927
928 public:
929   typedef const MDOperand *op_iterator;
930   typedef iterator_range<op_iterator> op_range;
931
932   op_iterator op_begin() const {
933     return const_cast<MDNode *>(this)->mutable_begin();
934   }
935   op_iterator op_end() const {
936     return const_cast<MDNode *>(this)->mutable_end();
937   }
938   op_range operands() const { return op_range(op_begin(), op_end()); }
939
940   const MDOperand &getOperand(unsigned I) const {
941     assert(I < NumOperands && "Out of range");
942     return op_begin()[I];
943   }
944
945   /// \brief Return number of MDNode operands.
946   unsigned getNumOperands() const { return NumOperands; }
947
948   /// \brief Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
949   static bool classof(const Metadata *MD) {
950     switch (MD->getMetadataID()) {
951     default:
952       return false;
953 #define HANDLE_MDNODE_LEAF(CLASS)                                              \
954   case CLASS##Kind:                                                            \
955     return true;
956 #include "llvm/IR/Metadata.def"
957     }
958   }
959
960   /// \brief Check whether MDNode is a vtable access.
961   bool isTBAAVtableAccess() const;
962
963   /// \brief Methods for metadata merging.
964   static MDNode *concatenate(MDNode *A, MDNode *B);
965   static MDNode *intersect(MDNode *A, MDNode *B);
966   static MDNode *getMostGenericTBAA(MDNode *A, MDNode *B);
967   static MDNode *getMostGenericFPMath(MDNode *A, MDNode *B);
968   static MDNode *getMostGenericRange(MDNode *A, MDNode *B);
969   static MDNode *getMostGenericAliasScope(MDNode *A, MDNode *B);
970 };
971
972 /// \brief Tuple of metadata.
973 ///
974 /// This is the simple \a MDNode arbitrary tuple.  Nodes are uniqued by
975 /// default based on their operands.
976 class MDTuple : public MDNode {
977   friend class LLVMContextImpl;
978   friend class MDNode;
979
980   MDTuple(LLVMContext &C, StorageType Storage, unsigned Hash,
981           ArrayRef<Metadata *> Vals)
982       : MDNode(C, MDTupleKind, Storage, Vals) {
983     setHash(Hash);
984   }
985   ~MDTuple() { dropAllReferences(); }
986
987   void setHash(unsigned Hash) { SubclassData32 = Hash; }
988   void recalculateHash();
989
990   static MDTuple *getImpl(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs,
991                           StorageType Storage, bool ShouldCreate = true);
992
993   TempMDTuple cloneImpl() const {
994     return getTemporary(getContext(),
995                         SmallVector<Metadata *, 4>(op_begin(), op_end()));
996   }
997
998 public:
999   /// \brief Get the hash, if any.
1000   unsigned getHash() const { return SubclassData32; }
1001
1002   static MDTuple *get(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1003     return getImpl(Context, MDs, Uniqued);
1004   }
1005   static MDTuple *getIfExists(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1006     return getImpl(Context, MDs, Uniqued, /* ShouldCreate */ false);
1007   }
1008
1009   /// \brief Return a distinct node.
1010   ///
1011   /// Return a distinct node -- i.e., a node that is not uniqued.
1012   static MDTuple *getDistinct(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1013     return getImpl(Context, MDs, Distinct);
1014   }
1015
1016   /// \brief Return a temporary node.
1017   ///
1018   /// For use in constructing cyclic MDNode structures. A temporary MDNode is
1019   /// not uniqued, may be RAUW'd, and must be manually deleted with
1020   /// deleteTemporary.
1021   static TempMDTuple getTemporary(LLVMContext &Context,
1022                                   ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1023     return TempMDTuple(getImpl(Context, MDs, Temporary));
1024   }
1025
1026   /// \brief Return a (temporary) clone of this.
1027   TempMDTuple clone() const { return cloneImpl(); }
1028
1029   static bool classof(const Metadata *MD) {
1030     return MD->getMetadataID() == MDTupleKind;
1031   }
1032 };
1033
1034 MDTuple *MDNode::get(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1035   return MDTuple::get(Context, MDs);
1036 }
1037 MDTuple *MDNode::getIfExists(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1038   return MDTuple::getIfExists(Context, MDs);
1039 }
1040 MDTuple *MDNode::getDistinct(LLVMContext &Context, ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1041   return MDTuple::getDistinct(Context, MDs);
1042 }
1043 TempMDTuple MDNode::getTemporary(LLVMContext &Context,
1044                                  ArrayRef<Metadata *> MDs) {
1045   return MDTuple::getTemporary(Context, MDs);
1046 }
1047
1048 void TempMDNodeDeleter::operator()(MDNode *Node) const {
1049   MDNode::deleteTemporary(Node);
1050 }
1051
1052 /// \brief Typed iterator through MDNode operands.
1053 ///
1054 /// An iterator that transforms an \a MDNode::iterator into an iterator over a
1055 /// particular Metadata subclass.
1056 template <class T>
1057 class TypedMDOperandIterator
1058     : std::iterator<std::input_iterator_tag, T *, std::ptrdiff_t, void, T *> {
1059   MDNode::op_iterator I = nullptr;
1060
1061 public:
1062   TypedMDOperandIterator() = default;
1063   explicit TypedMDOperandIterator(MDNode::op_iterator I) : I(I) {}
1064   T *operator*() const { return cast_or_null<T>(*I); }
1065   TypedMDOperandIterator &operator++() {
1066     ++I;
1067     return *this;
1068   }
1069   TypedMDOperandIterator operator++(int) {
1070     TypedMDOperandIterator Temp(*this);
1071     ++I;
1072     return Temp;
1073   }
1074   bool operator==(const TypedMDOperandIterator &X) const { return I == X.I; }
1075   bool operator!=(const TypedMDOperandIterator &X) const { return I != X.I; }
1076 };
1077
1078 /// \brief Typed, array-like tuple of metadata.
1079 ///
1080 /// This is a wrapper for \a MDTuple that makes it act like an array holding a
1081 /// particular type of metadata.
1082 template <class T> class MDTupleTypedArrayWrapper {
1083   const MDTuple *N = nullptr;
1084
1085 public:
1086   MDTupleTypedArrayWrapper() = default;
1087   MDTupleTypedArrayWrapper(const MDTuple *N) : N(N) {}
1088
1089   template <class U>
1090   MDTupleTypedArrayWrapper(
1091       const MDTupleTypedArrayWrapper<U> &Other,
1092       typename std::enable_if<std::is_convertible<U *, T *>::value>::type * =
1093           nullptr)
1094       : N(Other.get()) {}
1095
1096   template <class U>
1097   explicit MDTupleTypedArrayWrapper(
1098       const MDTupleTypedArrayWrapper<U> &Other,
1099       typename std::enable_if<!std::is_convertible<U *, T *>::value>::type * =
1100           nullptr)
1101       : N(Other.get()) {}
1102
1103   explicit operator bool() const { return get(); }
1104   explicit operator MDTuple *() const { return get(); }
1105
1106   MDTuple *get() const { return const_cast<MDTuple *>(N); }
1107   MDTuple *operator->() const { return get(); }
1108   MDTuple &operator*() const { return *get(); }
1109
1110   // FIXME: Fix callers and remove condition on N.
1111   unsigned size() const { return N ? N->getNumOperands() : 0u; }
1112   T *operator[](unsigned I) const { return cast_or_null<T>(N->getOperand(I)); }
1113
1114   // FIXME: Fix callers and remove condition on N.
1115   typedef TypedMDOperandIterator<T> iterator;
1116   iterator begin() const { return N ? iterator(N->op_begin()) : iterator(); }
1117   iterator end() const { return N ? iterator(N->op_end()) : iterator(); }
1118 };
1119
1120 #define HANDLE_METADATA(CLASS)                                                 \
1121   typedef MDTupleTypedArrayWrapper<CLASS> CLASS##Array;
1122 #include "llvm/IR/Metadata.def"
1123
1124 //===----------------------------------------------------------------------===//
1125 /// \brief A tuple of MDNodes.
1126 ///
1127 /// Despite its name, a NamedMDNode isn't itself an MDNode. NamedMDNodes belong
1128 /// to modules, have names, and contain lists of MDNodes.
1129 ///
1130 /// TODO: Inherit from Metadata.
1131 class NamedMDNode : public ilist_node<NamedMDNode> {
1132   friend class SymbolTableListTraits<NamedMDNode, Module>;
1133   friend struct ilist_traits<NamedMDNode>;
1134   friend class LLVMContextImpl;
1135   friend class Module;
1136   NamedMDNode(const NamedMDNode &) = delete;
1137
1138   std::string Name;
1139   Module *Parent;
1140   void *Operands; // SmallVector<TrackingMDRef, 4>
1141
1142   void setParent(Module *M) { Parent = M; }
1143
1144   explicit NamedMDNode(const Twine &N);
1145
1146   template<class T1, class T2>
1147   class op_iterator_impl :
1148       public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, T2> {
1149     const NamedMDNode *Node;
1150     unsigned Idx;
1151     op_iterator_impl(const NamedMDNode *N, unsigned i) : Node(N), Idx(i) { }
1152
1153     friend class NamedMDNode;
1154
1155   public:
1156     op_iterator_impl() : Node(nullptr), Idx(0) { }
1157
1158     bool operator==(const op_iterator_impl &o) const { return Idx == o.Idx; }
1159     bool operator!=(const op_iterator_impl &o) const { return Idx != o.Idx; }
1160     op_iterator_impl &operator++() {
1161       ++Idx;
1162       return *this;
1163     }
1164     op_iterator_impl operator++(int) {
1165       op_iterator_impl tmp(*this);
1166       operator++();
1167       return tmp;
1168     }
1169     op_iterator_impl &operator--() {
1170       --Idx;
1171       return *this;
1172     }
1173     op_iterator_impl operator--(int) {
1174       op_iterator_impl tmp(*this);
1175       operator--();
1176       return tmp;
1177     }
1178
1179     T1 operator*() const { return Node->getOperand(Idx); }
1180   };
1181
1182 public:
1183   /// \brief Drop all references and remove the node from parent module.
1184   void eraseFromParent();
1185
1186   /// \brief Remove all uses and clear node vector.
1187   void dropAllReferences();
1188
1189   ~NamedMDNode();
1190
1191   /// \brief Get the module that holds this named metadata collection.
1192   inline Module *getParent() { return Parent; }
1193   inline const Module *getParent() const { return Parent; }
1194
1195   MDNode *getOperand(unsigned i) const;
1196   unsigned getNumOperands() const;
1197   void addOperand(MDNode *M);
1198   void setOperand(unsigned I, MDNode *New);
1199   StringRef getName() const;
1200   void print(raw_ostream &ROS, bool IsForDebug = false) const;
1201   void dump() const;
1202
1203   // ---------------------------------------------------------------------------
1204   // Operand Iterator interface...
1205   //
1206   typedef op_iterator_impl<MDNode *, MDNode> op_iterator;
1207   op_iterator op_begin() { return op_iterator(this, 0); }
1208   op_iterator op_end()   { return op_iterator(this, getNumOperands()); }
1209
1210   typedef op_iterator_impl<const MDNode *, MDNode> const_op_iterator;
1211   const_op_iterator op_begin() const { return const_op_iterator(this, 0); }
1212   const_op_iterator op_end()   const { return const_op_iterator(this, getNumOperands()); }
1213
1214   inline iterator_range<op_iterator>  operands() {
1215     return iterator_range<op_iterator>(op_begin(), op_end());
1216   }
1217   inline iterator_range<const_op_iterator> operands() const {
1218     return iterator_range<const_op_iterator>(op_begin(), op_end());
1219   }
1220 };
1221
1222 } // end llvm namespace
1223
1224 #endif // LLVM_IR_METADATA_H