f7d6fd57a23c7891f6e36f4be8fc1ba11c41af21
[oota-llvm.git] / include / llvm / Type.h
1 //===-- llvm/Type.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 #ifndef LLVM_TYPE_H
11 #define LLVM_TYPE_H
12
13 #include "llvm/AbstractTypeUser.h"
14 #include "llvm/Support/Casting.h"
15 #include "llvm/System/DataTypes.h"
16 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
17 #include <string>
18 #include <vector>
19
20 namespace llvm {
21
22 class DerivedType;
23 class PointerType;
24 class IntegerType;
25 class TypeMapBase;
26 class raw_ostream;
27 class Module;
28 class LLVMContext;
29
30 /// This file contains the declaration of the Type class.  For more "Type" type
31 /// stuff, look in DerivedTypes.h.
32 ///
33 /// The instances of the Type class are immutable: once they are created,
34 /// they are never changed.  Also note that only one instance of a particular
35 /// type is ever created.  Thus seeing if two types are equal is a matter of
36 /// doing a trivial pointer comparison. To enforce that no two equal instances
37 /// are created, Type instances can only be created via static factory methods 
38 /// in class Type and in derived classes.
39 /// 
40 /// Once allocated, Types are never free'd, unless they are an abstract type
41 /// that is resolved to a more concrete type.
42 /// 
43 /// Types themself don't have a name, and can be named either by:
44 /// - using SymbolTable instance, typically from some Module,
45 /// - using convenience methods in the Module class (which uses module's 
46 ///    SymbolTable too).
47 ///
48 /// Opaque types are simple derived types with no state.  There may be many
49 /// different Opaque type objects floating around, but two are only considered
50 /// identical if they are pointer equals of each other.  This allows us to have
51 /// two opaque types that end up resolving to different concrete types later.
52 ///
53 /// Opaque types are also kinda weird and scary and different because they have
54 /// to keep a list of uses of the type.  When, through linking, parsing, or
55 /// bitcode reading, they become resolved, they need to find and update all
56 /// users of the unknown type, causing them to reference a new, more concrete
57 /// type.  Opaque types are deleted when their use list dwindles to zero users.
58 ///
59 /// @brief Root of type hierarchy
60 class Type : public AbstractTypeUser {
61 public:
62   //===-------------------------------------------------------------------===//
63   /// Definitions of all of the base types for the Type system.  Based on this
64   /// value, you can cast to a "DerivedType" subclass (see DerivedTypes.h)
65   /// Note: If you add an element to this, you need to add an element to the
66   /// Type::getPrimitiveType function, or else things will break!
67   /// Also update LLVMTypeKind and LLVMGetTypeKind () in the C binding.
68   ///
69   enum TypeID {
70     // PrimitiveTypes .. make sure LastPrimitiveTyID stays up to date
71     VoidTyID = 0,    ///<  0: type with no size
72     FloatTyID,       ///<  1: 32 bit floating point type
73     DoubleTyID,      ///<  2: 64 bit floating point type
74     X86_FP80TyID,    ///<  3: 80 bit floating point type (X87)
75     FP128TyID,       ///<  4: 128 bit floating point type (112-bit mantissa)
76     PPC_FP128TyID,   ///<  5: 128 bit floating point type (two 64-bits)
77     LabelTyID,       ///<  6: Labels
78     MetadataTyID,    ///<  7: Metadata
79
80     // Derived types... see DerivedTypes.h file...
81     // Make sure FirstDerivedTyID stays up to date!!!
82     IntegerTyID,     ///<  8: Arbitrary bit width integers
83     FunctionTyID,    ///<  9: Functions
84     StructTyID,      ///< 10: Structures
85     ArrayTyID,       ///< 11: Arrays
86     PointerTyID,     ///< 12: Pointers
87     OpaqueTyID,      ///< 13: Opaque: type with unknown structure
88     VectorTyID,      ///< 14: SIMD 'packed' format, or other vector type
89
90     NumTypeIDs,                         // Must remain as last defined ID
91     LastPrimitiveTyID = MetadataTyID,
92     FirstDerivedTyID = IntegerTyID
93   };
94
95 private:
96   TypeID   ID : 8;    // The current base type of this type.
97   bool     Abstract : 1;  // True if type contains an OpaqueType
98   unsigned SubclassData : 23; //Space for subclasses to store data
99
100   /// RefCount - This counts the number of PATypeHolders that are pointing to
101   /// this type.  When this number falls to zero, if the type is abstract and
102   /// has no AbstractTypeUsers, the type is deleted.  This is only sensical for
103   /// derived types.
104   ///
105   mutable unsigned RefCount;
106
107   /// Context - This refers to the LLVMContext in which this type was uniqued.
108   LLVMContext &Context;
109   friend class LLVMContextImpl;
110
111   const Type *getForwardedTypeInternal() const;
112
113   // Some Type instances are allocated as arrays, some aren't. So we provide
114   // this method to get the right kind of destruction for the type of Type.
115   void destroy() const; // const is a lie, this does "delete this"!
116
117 protected:
118   explicit Type(LLVMContext &C, TypeID id) :
119                              ID(id), Abstract(false), SubclassData(0),
120                              RefCount(0), Context(C),
121                              ForwardType(0), NumContainedTys(0),
122                              ContainedTys(0) {}
123   virtual ~Type() {
124     assert(AbstractTypeUsers.empty() && "Abstract types remain");
125   }
126
127   /// Types can become nonabstract later, if they are refined.
128   ///
129   inline void setAbstract(bool Val) { Abstract = Val; }
130
131   unsigned getRefCount() const { return RefCount; }
132
133   unsigned getSubclassData() const { return SubclassData; }
134   void setSubclassData(unsigned val) { SubclassData = val; }
135
136   /// ForwardType - This field is used to implement the union find scheme for
137   /// abstract types.  When types are refined to other types, this field is set
138   /// to the more refined type.  Only abstract types can be forwarded.
139   mutable const Type *ForwardType;
140
141
142   /// AbstractTypeUsers - Implement a list of the users that need to be notified
143   /// if I am a type, and I get resolved into a more concrete type.
144   ///
145   mutable std::vector<AbstractTypeUser *> AbstractTypeUsers;
146
147   /// NumContainedTys - Keeps track of how many PATypeHandle instances there
148   /// are at the end of this type instance for the list of contained types. It
149   /// is the subclasses responsibility to set this up. Set to 0 if there are no
150   /// contained types in this type.
151   unsigned NumContainedTys;
152
153   /// ContainedTys - A pointer to the array of Types (PATypeHandle) contained 
154   /// by this Type.  For example, this includes the arguments of a function 
155   /// type, the elements of a structure, the pointee of a pointer, the element
156   /// type of an array, etc.  This pointer may be 0 for types that don't 
157   /// contain other types (Integer, Double, Float).  In general, the subclass 
158   /// should arrange for space for the PATypeHandles to be included in the 
159   /// allocation of the type object and set this pointer to the address of the 
160   /// first element. This allows the Type class to manipulate the ContainedTys 
161   /// without understanding the subclass's placement for this array.  keeping 
162   /// it here also allows the subtype_* members to be implemented MUCH more 
163   /// efficiently, and dynamically very few types do not contain any elements.
164   PATypeHandle *ContainedTys;
165
166 public:
167   void print(raw_ostream &O) const;
168
169   /// @brief Debugging support: print to stderr
170   void dump() const;
171
172   /// @brief Debugging support: print to stderr (use type names from context
173   /// module).
174   void dump(const Module *Context) const;
175
176   /// getContext - Fetch the LLVMContext in which this type was uniqued.
177   LLVMContext &getContext() const { return Context; }
178
179   //===--------------------------------------------------------------------===//
180   // Property accessors for dealing with types... Some of these virtual methods
181   // are defined in private classes defined in Type.cpp for primitive types.
182   //
183
184   /// getDescription - Return the string representation of the type.
185   std::string getDescription() const;
186
187   /// getTypeID - Return the type id for the type.  This will return one
188   /// of the TypeID enum elements defined above.
189   ///
190   inline TypeID getTypeID() const { return ID; }
191
192   /// isVoidTy - Return true if this is 'void'.
193   bool isVoidTy() const { return ID == VoidTyID; }
194
195   /// isFloatTy - Return true if this is 'float', a 32-bit IEEE fp type.
196   bool isFloatTy() const { return ID == FloatTyID; }
197   
198   /// isDoubleTy - Return true if this is 'double', a 64-bit IEEE fp type.
199   bool isDoubleTy() const { return ID == DoubleTyID; }
200
201   /// isX86_FP80Ty - Return true if this is x86 long double.
202   bool isX86_FP80Ty() const { return ID == X86_FP80TyID; }
203
204   /// isFP128Ty - Return true if this is 'fp128'.
205   bool isFP128Ty() const { return ID == FP128TyID; }
206
207   /// isPPC_FP128Ty - Return true if this is powerpc long double.
208   bool isPPC_FP128Ty() const { return ID == PPC_FP128TyID; }
209
210   /// isFloatingPointTy - Return true if this is one of the five floating point
211   /// types
212   bool isFloatingPointTy() const { return ID == FloatTyID || ID == DoubleTyID ||
213       ID == X86_FP80TyID || ID == FP128TyID || ID == PPC_FP128TyID; }
214
215   /// isFPOrFPVectorTy - Return true if this is a FP type or a vector of FP.
216   ///
217   bool isFPOrFPVectorTy() const;
218  
219   /// isLabelTy - Return true if this is 'label'.
220   bool isLabelTy() const { return ID == LabelTyID; }
221
222   /// isMetadataTy - Return true if this is 'metadata'.
223   bool isMetadataTy() const { return ID == MetadataTyID; }
224
225   /// isIntegerTy - True if this is an instance of IntegerType.
226   ///
227   bool isIntegerTy() const { return ID == IntegerTyID; } 
228
229   /// isIntegerTy - Return true if this is an IntegerType of the given width.
230   bool isIntegerTy(unsigned Bitwidth) const;
231
232   /// isIntOrIntVectorTy - Return true if this is an integer type or a vector of
233   /// integer types.
234   ///
235   bool isIntOrIntVectorTy() const;
236   
237   /// isFunctionTy - True if this is an instance of FunctionType.
238   ///
239   bool isFunctionTy() const { return ID == FunctionTyID; }
240
241   /// isStructTy - True if this is an instance of StructType.
242   ///
243   bool isStructTy() const { return ID == StructTyID; }
244
245   /// isArrayTy - True if this is an instance of ArrayType.
246   ///
247   bool isArrayTy() const { return ID == ArrayTyID; }
248
249   /// isPointerTy - True if this is an instance of PointerType.
250   ///
251   bool isPointerTy() const { return ID == PointerTyID; }
252
253   /// isOpaqueTy - True if this is an instance of OpaqueType.
254   ///
255   bool isOpaqueTy() const { return ID == OpaqueTyID; }
256
257   /// isVectorTy - True if this is an instance of VectorType.
258   ///
259   bool isVectorTy() const { return ID == VectorTyID; }
260
261   /// isAbstract - True if the type is either an Opaque type, or is a derived
262   /// type that includes an opaque type somewhere in it.
263   ///
264   inline bool isAbstract() const { return Abstract; }
265
266   /// canLosslesslyBitCastTo - Return true if this type could be converted 
267   /// with a lossless BitCast to type 'Ty'. For example, i8* to i32*. BitCasts 
268   /// are valid for types of the same size only where no re-interpretation of 
269   /// the bits is done.
270   /// @brief Determine if this type could be losslessly bitcast to Ty
271   bool canLosslesslyBitCastTo(const Type *Ty) const;
272
273
274   /// Here are some useful little methods to query what type derived types are
275   /// Note that all other types can just compare to see if this == Type::xxxTy;
276   ///
277   inline bool isPrimitiveType() const { return ID <= LastPrimitiveTyID; }
278   inline bool isDerivedType()   const { return ID >= FirstDerivedTyID; }
279
280   /// isFirstClassType - Return true if the type is "first class", meaning it
281   /// is a valid type for a Value.
282   ///
283   inline bool isFirstClassType() const {
284     // There are more first-class kinds than non-first-class kinds, so a
285     // negative test is simpler than a positive one.
286     return ID != FunctionTyID && ID != VoidTyID && ID != OpaqueTyID;
287   }
288
289   /// isSingleValueType - Return true if the type is a valid type for a
290   /// virtual register in codegen.  This includes all first-class types
291   /// except struct and array types.
292   ///
293   inline bool isSingleValueType() const {
294     return (ID != VoidTyID && ID <= LastPrimitiveTyID) ||
295             ID == IntegerTyID || ID == PointerTyID || ID == VectorTyID;
296   }
297
298   /// isAggregateType - Return true if the type is an aggregate type. This
299   /// means it is valid as the first operand of an insertvalue or
300   /// extractvalue instruction. This includes struct and array types, but
301   /// does not include vector types.
302   ///
303   inline bool isAggregateType() const {
304     return ID == StructTyID || ID == ArrayTyID;
305   }
306
307   /// isSized - Return true if it makes sense to take the size of this type.  To
308   /// get the actual size for a particular target, it is reasonable to use the
309   /// TargetData subsystem to do this.
310   ///
311   bool isSized() const {
312     // If it's a primitive, it is always sized.
313     if (ID == IntegerTyID || isFloatingPointTy() || ID == PointerTyID)
314       return true;
315     // If it is not something that can have a size (e.g. a function or label),
316     // it doesn't have a size.
317     if (ID != StructTyID && ID != ArrayTyID && ID != VectorTyID)
318       return false;
319     // If it is something that can have a size and it's concrete, it definitely
320     // has a size, otherwise we have to try harder to decide.
321     return !isAbstract() || isSizedDerivedType();
322   }
323
324   /// getPrimitiveSizeInBits - Return the basic size of this type if it is a
325   /// primitive type.  These are fixed by LLVM and are not target dependent.
326   /// This will return zero if the type does not have a size or is not a
327   /// primitive type.
328   ///
329   /// Note that this may not reflect the size of memory allocated for an
330   /// instance of the type or the number of bytes that are written when an
331   /// instance of the type is stored to memory. The TargetData class provides
332   /// additional query functions to provide this information.
333   ///
334   unsigned getPrimitiveSizeInBits() const;
335
336   /// getScalarSizeInBits - If this is a vector type, return the
337   /// getPrimitiveSizeInBits value for the element type. Otherwise return the
338   /// getPrimitiveSizeInBits value for this type.
339   unsigned getScalarSizeInBits() const;
340
341   /// getFPMantissaWidth - Return the width of the mantissa of this type.  This
342   /// is only valid on floating point types.  If the FP type does not
343   /// have a stable mantissa (e.g. ppc long double), this method returns -1.
344   int getFPMantissaWidth() const;
345
346   /// getForwardedType - Return the type that this type has been resolved to if
347   /// it has been resolved to anything.  This is used to implement the
348   /// union-find algorithm for type resolution, and shouldn't be used by general
349   /// purpose clients.
350   const Type *getForwardedType() const {
351     if (!ForwardType) return 0;
352     return getForwardedTypeInternal();
353   }
354
355   /// getVAArgsPromotedType - Return the type an argument of this type
356   /// will be promoted to if passed through a variable argument
357   /// function.
358   const Type *getVAArgsPromotedType(LLVMContext &C) const; 
359
360   /// getScalarType - If this is a vector type, return the element type,
361   /// otherwise return this.
362   const Type *getScalarType() const;
363
364   //===--------------------------------------------------------------------===//
365   // Type Iteration support
366   //
367   typedef PATypeHandle *subtype_iterator;
368   subtype_iterator subtype_begin() const { return ContainedTys; }
369   subtype_iterator subtype_end() const { return &ContainedTys[NumContainedTys];}
370
371   /// getContainedType - This method is used to implement the type iterator
372   /// (defined a the end of the file).  For derived types, this returns the
373   /// types 'contained' in the derived type.
374   ///
375   const Type *getContainedType(unsigned i) const {
376     assert(i < NumContainedTys && "Index out of range!");
377     return ContainedTys[i].get();
378   }
379
380   /// getNumContainedTypes - Return the number of types in the derived type.
381   ///
382   unsigned getNumContainedTypes() const { return NumContainedTys; }
383
384   //===--------------------------------------------------------------------===//
385   // Static members exported by the Type class itself.  Useful for getting
386   // instances of Type.
387   //
388
389   /// getPrimitiveType - Return a type based on an identifier.
390   static const Type *getPrimitiveType(LLVMContext &C, TypeID IDNumber);
391
392   //===--------------------------------------------------------------------===//
393   // These are the builtin types that are always available...
394   //
395   static const Type *getVoidTy(LLVMContext &C);
396   static const Type *getLabelTy(LLVMContext &C);
397   static const Type *getFloatTy(LLVMContext &C);
398   static const Type *getDoubleTy(LLVMContext &C);
399   static const Type *getMetadataTy(LLVMContext &C);
400   static const Type *getX86_FP80Ty(LLVMContext &C);
401   static const Type *getFP128Ty(LLVMContext &C);
402   static const Type *getPPC_FP128Ty(LLVMContext &C);
403   static const IntegerType *getIntNTy(LLVMContext &C, unsigned N);
404   static const IntegerType *getInt1Ty(LLVMContext &C);
405   static const IntegerType *getInt8Ty(LLVMContext &C);
406   static const IntegerType *getInt16Ty(LLVMContext &C);
407   static const IntegerType *getInt32Ty(LLVMContext &C);
408   static const IntegerType *getInt64Ty(LLVMContext &C);
409
410   //===--------------------------------------------------------------------===//
411   // Convenience methods for getting pointer types with one of the above builtin
412   // types as pointee.
413   //
414   static const PointerType *getFloatPtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
415   static const PointerType *getDoublePtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
416   static const PointerType *getX86_FP80PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
417   static const PointerType *getFP128PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
418   static const PointerType *getPPC_FP128PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
419   static const PointerType *getIntNPtrTy(LLVMContext &C, unsigned N,
420                                          unsigned AS = 0);
421   static const PointerType *getInt1PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
422   static const PointerType *getInt8PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
423   static const PointerType *getInt16PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
424   static const PointerType *getInt32PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
425   static const PointerType *getInt64PtrTy(LLVMContext &C, unsigned AS = 0);
426
427   /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
428   static inline bool classof(const Type *) { return true; }
429
430   void addRef() const {
431     assert(isAbstract() && "Cannot add a reference to a non-abstract type!");
432     ++RefCount;
433   }
434
435   void dropRef() const {
436     assert(isAbstract() && "Cannot drop a reference to a non-abstract type!");
437     assert(RefCount && "No objects are currently referencing this object!");
438
439     // If this is the last PATypeHolder using this object, and there are no
440     // PATypeHandles using it, the type is dead, delete it now.
441     if (--RefCount == 0 && AbstractTypeUsers.empty())
442       this->destroy();
443   }
444   
445   /// addAbstractTypeUser - Notify an abstract type that there is a new user of
446   /// it.  This function is called primarily by the PATypeHandle class.
447   ///
448   void addAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const;
449   
450   /// removeAbstractTypeUser - Notify an abstract type that a user of the class
451   /// no longer has a handle to the type.  This function is called primarily by
452   /// the PATypeHandle class.  When there are no users of the abstract type, it
453   /// is annihilated, because there is no way to get a reference to it ever
454   /// again.
455   ///
456   void removeAbstractTypeUser(AbstractTypeUser *U) const;
457
458   /// getPointerTo - Return a pointer to the current type.  This is equivalent
459   /// to PointerType::get(Foo, AddrSpace).
460   const PointerType *getPointerTo(unsigned AddrSpace = 0) const;
461
462 private:
463   /// isSizedDerivedType - Derived types like structures and arrays are sized
464   /// iff all of the members of the type are sized as well.  Since asking for
465   /// their size is relatively uncommon, move this operation out of line.
466   bool isSizedDerivedType() const;
467
468   virtual void refineAbstractType(const DerivedType *OldTy, const Type *NewTy);
469   virtual void typeBecameConcrete(const DerivedType *AbsTy);
470
471 protected:
472   // PromoteAbstractToConcrete - This is an internal method used to calculate
473   // change "Abstract" from true to false when types are refined.
474   void PromoteAbstractToConcrete();
475   friend class TypeMapBase;
476 };
477
478 //===----------------------------------------------------------------------===//
479 // Define some inline methods for the AbstractTypeUser.h:PATypeHandle class.
480 // These are defined here because they MUST be inlined, yet are dependent on
481 // the definition of the Type class.
482 //
483 inline void PATypeHandle::addUser() {
484   assert(Ty && "Type Handle has a null type!");
485   if (Ty->isAbstract())
486     Ty->addAbstractTypeUser(User);
487 }
488 inline void PATypeHandle::removeUser() {
489   if (Ty->isAbstract())
490     Ty->removeAbstractTypeUser(User);
491 }
492
493 // Define inline methods for PATypeHolder.
494
495 /// get - This implements the forwarding part of the union-find algorithm for
496 /// abstract types.  Before every access to the Type*, we check to see if the
497 /// type we are pointing to is forwarding to a new type.  If so, we drop our
498 /// reference to the type.
499 ///
500 inline Type* PATypeHolder::get() const {
501   if (Ty == 0) return 0;
502   const Type *NewTy = Ty->getForwardedType();
503   if (!NewTy) return const_cast<Type*>(Ty);
504   return *const_cast<PATypeHolder*>(this) = NewTy;
505 }
506
507 inline void PATypeHolder::addRef() {
508   if (Ty && Ty->isAbstract())
509     Ty->addRef();
510 }
511
512 inline void PATypeHolder::dropRef() {
513   if (Ty && Ty->isAbstract())
514     Ty->dropRef();
515 }
516
517
518 //===----------------------------------------------------------------------===//
519 // Provide specializations of GraphTraits to be able to treat a type as a
520 // graph of sub types...
521
522 template <> struct GraphTraits<Type*> {
523   typedef Type NodeType;
524   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
525
526   static inline NodeType *getEntryNode(Type *T) { return T; }
527   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
528     return N->subtype_begin();
529   }
530   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
531     return N->subtype_end();
532   }
533 };
534
535 template <> struct GraphTraits<const Type*> {
536   typedef const Type NodeType;
537   typedef Type::subtype_iterator ChildIteratorType;
538
539   static inline NodeType *getEntryNode(const Type *T) { return T; }
540   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
541     return N->subtype_begin();
542   }
543   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
544     return N->subtype_end();
545   }
546 };
547
548 template <> struct isa_impl<PointerType, Type> {
549   static inline bool doit(const Type &Ty) {
550     return Ty.getTypeID() == Type::PointerTyID;
551   }
552 };
553
554 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Type &T);
555
556 } // End llvm namespace
557
558 #endif