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[oota-llvm.git] / include / llvm / Module.h
1 //===-- llvm/Module.h - C++ class to represent a VM module ------*- 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 /// Module.h This file contains the declarations for the Module class.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #ifndef LLVM_MODULE_H
16 #define LLVM_MODULE_H
17
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/Function.h"
20 #include "llvm/GlobalAlias.h"
21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
22 #include "llvm/Metadata.h"
23 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
24
25 namespace llvm {
26
27 class FunctionType;
28 class GVMaterializer;
29 class LLVMContext;
30 class StructType;
31 template<typename T> struct DenseMapInfo;
32 template<typename KeyT, typename ValueT, typename KeyInfoT> class DenseMap;
33
34 template<> struct ilist_traits<Function>
35   : public SymbolTableListTraits<Function, Module> {
36
37   // createSentinel is used to get hold of the node that marks the end of the
38   // list... (same trick used here as in ilist_traits<Instruction>)
39   Function *createSentinel() const {
40     return static_cast<Function*>(&Sentinel);
41   }
42   static void destroySentinel(Function*) {}
43
44   Function *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
45   Function *ensureHead(Function*) const { return createSentinel(); }
46   static void noteHead(Function*, Function*) {}
47
48 private:
49   mutable ilist_node<Function> Sentinel;
50 };
51
52 template<> struct ilist_traits<GlobalVariable>
53   : public SymbolTableListTraits<GlobalVariable, Module> {
54   // createSentinel is used to create a node that marks the end of the list.
55   GlobalVariable *createSentinel() const {
56     return static_cast<GlobalVariable*>(&Sentinel);
57   }
58   static void destroySentinel(GlobalVariable*) {}
59
60   GlobalVariable *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
61   GlobalVariable *ensureHead(GlobalVariable*) const { return createSentinel(); }
62   static void noteHead(GlobalVariable*, GlobalVariable*) {}
63 private:
64   mutable ilist_node<GlobalVariable> Sentinel;
65 };
66
67 template<> struct ilist_traits<GlobalAlias>
68   : public SymbolTableListTraits<GlobalAlias, Module> {
69   // createSentinel is used to create a node that marks the end of the list.
70   GlobalAlias *createSentinel() const {
71     return static_cast<GlobalAlias*>(&Sentinel);
72   }
73   static void destroySentinel(GlobalAlias*) {}
74
75   GlobalAlias *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
76   GlobalAlias *ensureHead(GlobalAlias*) const { return createSentinel(); }
77   static void noteHead(GlobalAlias*, GlobalAlias*) {}
78 private:
79   mutable ilist_node<GlobalAlias> Sentinel;
80 };
81
82 template<> struct ilist_traits<NamedMDNode>
83   : public ilist_default_traits<NamedMDNode> {
84   // createSentinel is used to get hold of a node that marks the end of
85   // the list...
86   NamedMDNode *createSentinel() const {
87     return static_cast<NamedMDNode*>(&Sentinel);
88   }
89   static void destroySentinel(NamedMDNode*) {}
90
91   NamedMDNode *provideInitialHead() const { return createSentinel(); }
92   NamedMDNode *ensureHead(NamedMDNode*) const { return createSentinel(); }
93   static void noteHead(NamedMDNode*, NamedMDNode*) {}
94   void addNodeToList(NamedMDNode *) {}
95   void removeNodeFromList(NamedMDNode *) {}
96 private:
97   mutable ilist_node<NamedMDNode> Sentinel;
98 };
99
100 /// A Module instance is used to store all the information related to an
101 /// LLVM module. Modules are the top level container of all other LLVM
102 /// Intermediate Representation (IR) objects. Each module directly contains a
103 /// list of globals variables, a list of functions, a list of libraries (or
104 /// other modules) this module depends on, a symbol table, and various data
105 /// about the target's characteristics.
106 ///
107 /// A module maintains a GlobalValRefMap object that is used to hold all
108 /// constant references to global variables in the module.  When a global
109 /// variable is destroyed, it should have no entries in the GlobalValueRefMap.
110 /// @brief The main container class for the LLVM Intermediate Representation.
111 class Module {
112 /// @name Types And Enumerations
113 /// @{
114 public:
115   /// The type for the list of global variables.
116   typedef iplist<GlobalVariable> GlobalListType;
117   /// The type for the list of functions.
118   typedef iplist<Function> FunctionListType;
119   /// The type for the list of aliases.
120   typedef iplist<GlobalAlias> AliasListType;
121   /// The type for the list of named metadata.
122   typedef ilist<NamedMDNode> NamedMDListType;
123
124   /// The Global Variable iterator.
125   typedef GlobalListType::iterator                      global_iterator;
126   /// The Global Variable constant iterator.
127   typedef GlobalListType::const_iterator          const_global_iterator;
128
129   /// The Function iterators.
130   typedef FunctionListType::iterator                           iterator;
131   /// The Function constant iterator
132   typedef FunctionListType::const_iterator               const_iterator;
133
134   /// The Global Alias iterators.
135   typedef AliasListType::iterator                        alias_iterator;
136   /// The Global Alias constant iterator
137   typedef AliasListType::const_iterator            const_alias_iterator;
138
139   /// The named metadata iterators.
140   typedef NamedMDListType::iterator             named_metadata_iterator;
141   /// The named metadata constant interators.
142   typedef NamedMDListType::const_iterator const_named_metadata_iterator;
143
144   /// An enumeration for describing the endianess of the target machine.
145   enum Endianness  { AnyEndianness, LittleEndian, BigEndian };
146
147   /// An enumeration for describing the size of a pointer on the target machine.
148   enum PointerSize { AnyPointerSize, Pointer32, Pointer64 };
149
150   /// An enumeration for the supported behaviors of module flags. The following
151   /// module flags behavior values are supported:
152   ///
153   ///    Value        Behavior
154   ///    -----        --------
155   ///      1          Error
156   ///                   Emits an error if two values disagree.
157   ///
158   ///      2          Warning
159   ///                   Emits a warning if two values disagree.
160   ///
161   ///      3          Require
162   ///                   Emits an error when the specified value is not present
163   ///                   or doesn't have the specified value. It is an error for
164   ///                   two (or more) llvm.module.flags with the same ID to have
165   ///                   the Require behavior but different values. There may be
166   ///                   multiple Require flags per ID.
167   ///
168   ///      4          Override
169   ///                   Uses the specified value if the two values disagree. It
170   ///                   is an error for two (or more) llvm.module.flags with the
171   ///                   same ID to have the Override behavior but different
172   ///                   values.
173   enum ModFlagBehavior { Error = 1, Warning  = 2, Require = 3, Override = 4 };
174
175   struct ModuleFlagEntry {
176     ModFlagBehavior Behavior;
177     MDString *Key;
178     Value *Val;
179     ModuleFlagEntry(ModFlagBehavior B, MDString *K, Value *V)
180       : Behavior(B), Key(K), Val(V) {}
181   };
182
183 /// @}
184 /// @name Member Variables
185 /// @{
186 private:
187   LLVMContext &Context;           ///< The LLVMContext from which types and
188                                   ///< constants are allocated.
189   GlobalListType GlobalList;      ///< The Global Variables in the module
190   FunctionListType FunctionList;  ///< The Functions in the module
191   AliasListType AliasList;        ///< The Aliases in the module
192   NamedMDListType NamedMDList;    ///< The named metadata in the module
193   std::string GlobalScopeAsm;     ///< Inline Asm at global scope.
194   ValueSymbolTable *ValSymTab;    ///< Symbol table for values
195   OwningPtr<GVMaterializer> Materializer;  ///< Used to materialize GlobalValues
196   std::string ModuleID;           ///< Human readable identifier for the module
197   std::string TargetTriple;       ///< Platform target triple Module compiled on
198   std::string DataLayout;         ///< Target data description
199   void *NamedMDSymTab;            ///< NamedMDNode names.
200
201   friend class Constant;
202
203 /// @}
204 /// @name Constructors
205 /// @{
206 public:
207   /// The Module constructor. Note that there is no default constructor. You
208   /// must provide a name for the module upon construction.
209   explicit Module(StringRef ModuleID, LLVMContext& C);
210   /// The module destructor. This will dropAllReferences.
211   ~Module();
212
213 /// @}
214 /// @name Module Level Accessors
215 /// @{
216
217   /// Get the module identifier which is, essentially, the name of the module.
218   /// @returns the module identifier as a string
219   const std::string &getModuleIdentifier() const { return ModuleID; }
220
221   /// Get the data layout string for the module's target platform.  This encodes
222   /// the type sizes and alignments expected by this module.
223   /// @returns the data layout as a string
224   const std::string &getDataLayout() const { return DataLayout; }
225
226   /// Get the target triple which is a string describing the target host.
227   /// @returns a string containing the target triple.
228   const std::string &getTargetTriple() const { return TargetTriple; }
229
230   /// Get the target endian information.
231   /// @returns Endianess - an enumeration for the endianess of the target
232   Endianness getEndianness() const;
233
234   /// Get the target pointer size.
235   /// @returns PointerSize - an enumeration for the size of the target's pointer
236   PointerSize getPointerSize() const;
237
238   /// Get the global data context.
239   /// @returns LLVMContext - a container for LLVM's global information
240   LLVMContext &getContext() const { return Context; }
241
242   /// Get any module-scope inline assembly blocks.
243   /// @returns a string containing the module-scope inline assembly blocks.
244   const std::string &getModuleInlineAsm() const { return GlobalScopeAsm; }
245
246 /// @}
247 /// @name Module Level Mutators
248 /// @{
249
250   /// Set the module identifier.
251   void setModuleIdentifier(StringRef ID) { ModuleID = ID; }
252
253   /// Set the data layout
254   void setDataLayout(StringRef DL) { DataLayout = DL; }
255
256   /// Set the target triple.
257   void setTargetTriple(StringRef T) { TargetTriple = T; }
258
259   /// Set the module-scope inline assembly blocks.
260   void setModuleInlineAsm(StringRef Asm) {
261     GlobalScopeAsm = Asm;
262     if (!GlobalScopeAsm.empty() &&
263         GlobalScopeAsm[GlobalScopeAsm.size()-1] != '\n')
264       GlobalScopeAsm += '\n';
265   }
266
267   /// Append to the module-scope inline assembly blocks, automatically inserting
268   /// a separating newline if necessary.
269   void appendModuleInlineAsm(StringRef Asm) {
270     GlobalScopeAsm += Asm;
271     if (!GlobalScopeAsm.empty() &&
272         GlobalScopeAsm[GlobalScopeAsm.size()-1] != '\n')
273       GlobalScopeAsm += '\n';
274   }
275
276 /// @}
277 /// @name Generic Value Accessors
278 /// @{
279
280   /// getNamedValue - Return the global value in the module with
281   /// the specified name, of arbitrary type.  This method returns null
282   /// if a global with the specified name is not found.
283   GlobalValue *getNamedValue(StringRef Name) const;
284
285   /// getMDKindID - Return a unique non-zero ID for the specified metadata kind.
286   /// This ID is uniqued across modules in the current LLVMContext.
287   unsigned getMDKindID(StringRef Name) const;
288
289   /// getMDKindNames - Populate client supplied SmallVector with the name for
290   /// custom metadata IDs registered in this LLVMContext.
291   void getMDKindNames(SmallVectorImpl<StringRef> &Result) const;
292
293   
294   typedef DenseMap<StructType*, unsigned, DenseMapInfo<StructType*> >
295                    NumeredTypesMapTy;
296
297   /// getTypeByName - Return the type with the specified name, or null if there
298   /// is none by that name.
299   StructType *getTypeByName(StringRef Name) const;
300
301 /// @}
302 /// @name Function Accessors
303 /// @{
304
305   /// getOrInsertFunction - Look up the specified function in the module symbol
306   /// table.  Four possibilities:
307   ///   1. If it does not exist, add a prototype for the function and return it.
308   ///   2. If it exists, and has a local linkage, the existing function is
309   ///      renamed and a new one is inserted.
310   ///   3. Otherwise, if the existing function has the correct prototype, return
311   ///      the existing function.
312   ///   4. Finally, the function exists but has the wrong prototype: return the
313   ///      function with a constantexpr cast to the right prototype.
314   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name, FunctionType *T,
315                                 AttrListPtr AttributeList);
316
317   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name, FunctionType *T);
318
319   /// getOrInsertFunction - Look up the specified function in the module symbol
320   /// table.  If it does not exist, add a prototype for the function and return
321   /// it.  This function guarantees to return a constant of pointer to the
322   /// specified function type or a ConstantExpr BitCast of that type if the
323   /// named function has a different type.  This version of the method takes a
324   /// null terminated list of function arguments, which makes it easier for
325   /// clients to use.
326   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name,
327                                 AttrListPtr AttributeList,
328                                 Type *RetTy, ...)  END_WITH_NULL;
329
330   /// getOrInsertFunction - Same as above, but without the attributes.
331   Constant *getOrInsertFunction(StringRef Name, Type *RetTy, ...)
332     END_WITH_NULL;
333
334   Constant *getOrInsertTargetIntrinsic(StringRef Name,
335                                        FunctionType *Ty,
336                                        AttrListPtr AttributeList);
337
338   /// getFunction - Look up the specified function in the module symbol table.
339   /// If it does not exist, return null.
340   Function *getFunction(StringRef Name) const;
341
342 /// @}
343 /// @name Global Variable Accessors
344 /// @{
345
346   /// getGlobalVariable - Look up the specified global variable in the module
347   /// symbol table.  If it does not exist, return null. If AllowInternal is set
348   /// to true, this function will return types that have InternalLinkage. By
349   /// default, these types are not returned.
350   GlobalVariable *getGlobalVariable(StringRef Name,
351                                     bool AllowInternal = false) const;
352
353   /// getNamedGlobal - Return the global variable in the module with the
354   /// specified name, of arbitrary type.  This method returns null if a global
355   /// with the specified name is not found.
356   GlobalVariable *getNamedGlobal(StringRef Name) const {
357     return getGlobalVariable(Name, true);
358   }
359
360   /// getOrInsertGlobal - Look up the specified global in the module symbol
361   /// table.
362   ///   1. If it does not exist, add a declaration of the global and return it.
363   ///   2. Else, the global exists but has the wrong type: return the function
364   ///      with a constantexpr cast to the right type.
365   ///   3. Finally, if the existing global is the correct declaration, return
366   ///      the existing global.
367   Constant *getOrInsertGlobal(StringRef Name, Type *Ty);
368
369 /// @}
370 /// @name Global Alias Accessors
371 /// @{
372
373   /// getNamedAlias - Return the global alias in the module with the
374   /// specified name, of arbitrary type.  This method returns null if a global
375   /// with the specified name is not found.
376   GlobalAlias *getNamedAlias(StringRef Name) const;
377
378 /// @}
379 /// @name Named Metadata Accessors
380 /// @{
381
382   /// getNamedMetadata - Return the NamedMDNode in the module with the
383   /// specified name. This method returns null if a NamedMDNode with the
384   /// specified name is not found.
385   NamedMDNode *getNamedMetadata(const Twine &Name) const;
386
387   /// getOrInsertNamedMetadata - Return the named MDNode in the module
388   /// with the specified name. This method returns a new NamedMDNode if a
389   /// NamedMDNode with the specified name is not found.
390   NamedMDNode *getOrInsertNamedMetadata(StringRef Name);
391
392   /// eraseNamedMetadata - Remove the given NamedMDNode from this module
393   /// and delete it.
394   void eraseNamedMetadata(NamedMDNode *NMD);
395
396 /// @}
397 /// @name Module Flags Accessors
398 /// @{
399
400   /// getModuleFlagsMetadata - Returns the module flags in the provided vector.
401   void getModuleFlagsMetadata(SmallVectorImpl<ModuleFlagEntry> &Flags) const;
402
403   /// getModuleFlagsMetadata - Returns the NamedMDNode in the module that
404   /// represents module-level flags. This method returns null if there are no
405   /// module-level flags.
406   NamedMDNode *getModuleFlagsMetadata() const;
407
408   /// getOrInsertModuleFlagsMetadata - Returns the NamedMDNode in the module
409   /// that represents module-level flags. If module-level flags aren't found,
410   /// it creates the named metadata that contains them.
411   NamedMDNode *getOrInsertModuleFlagsMetadata();
412
413   /// addModuleFlag - Add a module-level flag to the module-level flags
414   /// metadata. It will create the module-level flags named metadata if it
415   /// doesn't already exist.
416   void addModuleFlag(ModFlagBehavior Behavior, StringRef Key, Value *Val);
417   void addModuleFlag(ModFlagBehavior Behavior, StringRef Key, uint32_t Val);
418   void addModuleFlag(MDNode *Node);
419
420 /// @}
421 /// @name Materialization
422 /// @{
423
424   /// setMaterializer - Sets the GVMaterializer to GVM.  This module must not
425   /// yet have a Materializer.  To reset the materializer for a module that
426   /// already has one, call MaterializeAllPermanently first.  Destroying this
427   /// module will destroy its materializer without materializing any more
428   /// GlobalValues.  Without destroying the Module, there is no way to detach or
429   /// destroy a materializer without materializing all the GVs it controls, to
430   /// avoid leaving orphan unmaterialized GVs.
431   void setMaterializer(GVMaterializer *GVM);
432   /// getMaterializer - Retrieves the GVMaterializer, if any, for this Module.
433   GVMaterializer *getMaterializer() const { return Materializer.get(); }
434
435   /// isMaterializable - True if the definition of GV has yet to be materialized
436   /// from the GVMaterializer.
437   bool isMaterializable(const GlobalValue *GV) const;
438   /// isDematerializable - Returns true if this GV was loaded from this Module's
439   /// GVMaterializer and the GVMaterializer knows how to dematerialize the GV.
440   bool isDematerializable(const GlobalValue *GV) const;
441
442   /// Materialize - Make sure the GlobalValue is fully read.  If the module is
443   /// corrupt, this returns true and fills in the optional string with
444   /// information about the problem.  If successful, this returns false.
445   bool Materialize(GlobalValue *GV, std::string *ErrInfo = 0);
446   /// Dematerialize - If the GlobalValue is read in, and if the GVMaterializer
447   /// supports it, release the memory for the function, and set it up to be
448   /// materialized lazily.  If !isDematerializable(), this method is a noop.
449   void Dematerialize(GlobalValue *GV);
450
451   /// MaterializeAll - Make sure all GlobalValues in this Module are fully read.
452   /// If the module is corrupt, this returns true and fills in the optional
453   /// string with information about the problem.  If successful, this returns
454   /// false.
455   bool MaterializeAll(std::string *ErrInfo = 0);
456
457   /// MaterializeAllPermanently - Make sure all GlobalValues in this Module are
458   /// fully read and clear the Materializer.  If the module is corrupt, this
459   /// returns true, fills in the optional string with information about the
460   /// problem, and DOES NOT clear the old Materializer.  If successful, this
461   /// returns false.
462   bool MaterializeAllPermanently(std::string *ErrInfo = 0);
463
464 /// @}
465 /// @name Direct access to the globals list, functions list, and symbol table
466 /// @{
467
468   /// Get the Module's list of global variables (constant).
469   const GlobalListType   &getGlobalList() const       { return GlobalList; }
470   /// Get the Module's list of global variables.
471   GlobalListType         &getGlobalList()             { return GlobalList; }
472   static iplist<GlobalVariable> Module::*getSublistAccess(GlobalVariable*) {
473     return &Module::GlobalList;
474   }
475   /// Get the Module's list of functions (constant).
476   const FunctionListType &getFunctionList() const     { return FunctionList; }
477   /// Get the Module's list of functions.
478   FunctionListType       &getFunctionList()           { return FunctionList; }
479   static iplist<Function> Module::*getSublistAccess(Function*) {
480     return &Module::FunctionList;
481   }
482   /// Get the Module's list of aliases (constant).
483   const AliasListType    &getAliasList() const        { return AliasList; }
484   /// Get the Module's list of aliases.
485   AliasListType          &getAliasList()              { return AliasList; }
486   static iplist<GlobalAlias> Module::*getSublistAccess(GlobalAlias*) {
487     return &Module::AliasList;
488   }
489   /// Get the Module's list of named metadata (constant).
490   const NamedMDListType  &getNamedMDList() const      { return NamedMDList; }
491   /// Get the Module's list of named metadata.
492   NamedMDListType        &getNamedMDList()            { return NamedMDList; }
493   static ilist<NamedMDNode> Module::*getSublistAccess(NamedMDNode*) {
494     return &Module::NamedMDList;
495   }
496   /// Get the symbol table of global variable and function identifiers
497   const ValueSymbolTable &getValueSymbolTable() const { return *ValSymTab; }
498   /// Get the Module's symbol table of global variable and function identifiers.
499   ValueSymbolTable       &getValueSymbolTable()       { return *ValSymTab; }
500
501 /// @}
502 /// @name Global Variable Iteration
503 /// @{
504
505   global_iterator       global_begin()       { return GlobalList.begin(); }
506   const_global_iterator global_begin() const { return GlobalList.begin(); }
507   global_iterator       global_end  ()       { return GlobalList.end(); }
508   const_global_iterator global_end  () const { return GlobalList.end(); }
509   bool                  global_empty() const { return GlobalList.empty(); }
510
511 /// @}
512 /// @name Function Iteration
513 /// @{
514
515   iterator                begin()       { return FunctionList.begin(); }
516   const_iterator          begin() const { return FunctionList.begin(); }
517   iterator                end  ()       { return FunctionList.end();   }
518   const_iterator          end  () const { return FunctionList.end();   }
519   size_t                  size() const  { return FunctionList.size(); }
520   bool                    empty() const { return FunctionList.empty(); }
521
522 /// @}
523 /// @name Alias Iteration
524 /// @{
525
526   alias_iterator       alias_begin()            { return AliasList.begin(); }
527   const_alias_iterator alias_begin() const      { return AliasList.begin(); }
528   alias_iterator       alias_end  ()            { return AliasList.end();   }
529   const_alias_iterator alias_end  () const      { return AliasList.end();   }
530   size_t               alias_size () const      { return AliasList.size();  }
531   bool                 alias_empty() const      { return AliasList.empty(); }
532
533
534 /// @}
535 /// @name Named Metadata Iteration
536 /// @{
537
538   named_metadata_iterator named_metadata_begin() { return NamedMDList.begin(); }
539   const_named_metadata_iterator named_metadata_begin() const {
540     return NamedMDList.begin();
541   }
542
543   named_metadata_iterator named_metadata_end() { return NamedMDList.end(); }
544   const_named_metadata_iterator named_metadata_end() const {
545     return NamedMDList.end();
546   }
547
548   size_t named_metadata_size() const { return NamedMDList.size();  }
549   bool named_metadata_empty() const { return NamedMDList.empty(); }
550
551
552 /// @}
553 /// @name Utility functions for printing and dumping Module objects
554 /// @{
555
556   /// Print the module to an output stream with an optional
557   /// AssemblyAnnotationWriter.
558   void print(raw_ostream &OS, AssemblyAnnotationWriter *AAW) const;
559
560   /// Dump the module to stderr (for debugging).
561   void dump() const;
562   
563   /// This function causes all the subinstructions to "let go" of all references
564   /// that they are maintaining.  This allows one to 'delete' a whole class at
565   /// a time, even though there may be circular references... first all
566   /// references are dropped, and all use counts go to zero.  Then everything
567   /// is delete'd for real.  Note that no operations are valid on an object
568   /// that has "dropped all references", except operator delete.
569   void dropAllReferences();
570 /// @}
571 };
572
573 /// An raw_ostream inserter for modules.
574 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &O, const Module &M) {
575   M.print(O, 0);
576   return O;
577 }
578
579 } // End llvm namespace
580
581 #endif