lib/Analysis/ConstantRange.cpp

   1 //===-- ConstantRange.cpp - ConstantRange implementation ------------------===//
   2 //
   3 // Represent a range of possible values that may occur when the program is run
   4 // for an integral value.  This keeps track of a lower and upper bound for the
   5 // constant, which MAY wrap around the end of the numeric range.  To do this, it
   6 // keeps track of a [lower, upper) bound, which specifies an interval just like
   7 // STL iterators.  When used with boolean values, the following are important
   8 // ranges (other integral ranges use min/max values for special range values):
   9 //
  10 //  [F, F) = {}     = Empty set
  11 //  [T, F) = {T}
  12 //  [F, T) = {F}
  13 //  [T, T) = {F, T} = Full set
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
  18 #include "llvm/Type.h"
  19 #include "llvm/Instruction.h"
  20 #include "llvm/ConstantHandling.h"
  21
  22 /// Initialize a full (the default) or empty set for the specified type.
  23 ///
  24 ConstantRange::ConstantRange(const Type *Ty, bool Full) {
  25   assert(Ty->isIntegral() &&
  26          "Cannot make constant range of non-integral type!");
  27   if (Full)
  28     Lower = Upper = ConstantIntegral::getMaxValue(Ty);
  29   else
  30     Lower = Upper = ConstantIntegral::getMinValue(Ty);
  31 }
  32
  33 /// Initialize a range of values explicitly... this will assert out if
  34 /// Lower==Upper and Lower != Min or Max for its type (or if the two constants
  35 /// have different types)
  36 ///
  37 ConstantRange::ConstantRange(ConstantIntegral *L,
  38                              ConstantIntegral *U) : Lower(L), Upper(U) {
  39   assert(Lower->getType() == Upper->getType() &&
  40          "Incompatible types for ConstantRange!");
  41
  42   // Make sure that if L & U are equal that they are either Min or Max...
  43   assert((L != U || (L == ConstantIntegral::getMaxValue(L->getType()) ||
  44                      L == ConstantIntegral::getMinValue(L->getType()))) &&
  45          "Lower == Upper, but they aren't min or max for type!");
  46 }
  47
  48 static ConstantIntegral *Next(ConstantIntegral *CI) {
  49   if (CI->getType() == Type::BoolTy)
  50     return CI == ConstantBool::True ? ConstantBool::False : ConstantBool::True;
  51
  52   // Otherwise use operator+ in the ConstantHandling Library.
  53   Constant *Result = *ConstantInt::get(CI->getType(), 1) + *CI;
  54   assert(Result && "ConstantHandling not implemented for integral plus!?");
  55   return cast<ConstantIntegral>(Result);
  56 }
  57
  58 /// Initialize a set of values that all satisfy the condition with C.
  59 ///
  60 ConstantRange::ConstantRange(unsigned SetCCOpcode, ConstantIntegral *C) {
  61   switch (SetCCOpcode) {
  62   default: assert(0 && "Invalid SetCC opcode to ConstantRange ctor!");
  63   case Instruction::SetEQ: Lower = C; Upper = Next(C); return;
  64   case Instruction::SetNE: Upper = C; Lower = Next(C); return;
  65   case Instruction::SetLT:
  66     Lower = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());
  67     Upper = C;
  68     return;
  69   case Instruction::SetGT:
  70     Lower = Next(C);
  71     Upper = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());  // Min = Next(Max)
  72     return;
  73   case Instruction::SetLE:
  74     Lower = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());
  75     Upper = Next(C);
  76     return;
  77   case Instruction::SetGE:
  78     Lower = C;
  79     Upper = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());  // Min = Next(Max)
  80     return;
  81   }
  82 }
  83
  84 /// getType - Return the LLVM data type of this range.
  85 ///
  86 const Type *ConstantRange::getType() const { return Lower->getType(); }
  87
  88 /// isFullSet - Return true if this set contains all of the elements possible
  89 /// for this data-type
  90 bool ConstantRange::isFullSet() const {
  91   return Lower == Upper && Lower == ConstantIntegral::getMaxValue(getType());
  92 }
  93
  94 /// isEmptySet - Return true if this set contains no members.
  95 ///
  96 bool ConstantRange::isEmptySet() const {
  97   return Lower == Upper && Lower == ConstantIntegral::getMinValue(getType());
  98 }
  99
 100 /// isWrappedSet - Return true if this set wraps around the top of the range,
 101 /// for example: [100, 8)
 102 ///
 103 bool ConstantRange::isWrappedSet() const {
 104   return (*(Constant*)Lower > *(Constant*)Upper)->getValue();
 105 }
 106
 107
 108 /// getSingleElement - If this set contains a single element, return it,
 109 /// otherwise return null.
 110 ConstantIntegral *ConstantRange::getSingleElement() const {
 111   if (Upper == Next(Lower))  // Is it a single element range?
 112     return Lower;
 113   return 0;
 114 }
 115
 116 /// getSetSize - Return the number of elements in this set.
 117 ///
 118 uint64_t ConstantRange::getSetSize() const {
 119   if (isEmptySet()) return 0;
 120   if (getType() == Type::BoolTy) {
 121     if (Lower != Upper)  // One of T or F in the set...
 122       return 1;
 123     return 2;            // Must be full set...
 124   }
 125
 126   // Simply subtract the bounds...
 127   Constant *Result = *(Constant*)Upper - *(Constant*)Lower;
 128   assert(Result && "Subtraction of constant integers not implemented?");
 129   if (getType()->isSigned())
 130     return (uint64_t)cast<ConstantSInt>(Result)->getValue();
 131   else
 132     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue();
 133 }
 134
 135
 136
 137
 138 // intersect1Wrapped - This helper function is used to intersect two ranges when
 139 // it is known that LHS is wrapped and RHS isn't.
 140 //
 141 static ConstantRange intersect1Wrapped(const ConstantRange &LHS,
 142                                        const ConstantRange &RHS) {
 143   assert(LHS.isWrappedSet() && !RHS.isWrappedSet());
 144
 145   // Check to see if we overlap on the Left side of RHS...
 146   //
 147   if ((*(Constant*)RHS.getLower() < *(Constant*)LHS.getUpper())->getValue()) {
 148     // We do overlap on the left side of RHS, see if we overlap on the right of
 149     // RHS...
 150     if ((*(Constant*)RHS.getUpper() > *(Constant*)LHS.getLower())->getValue()) {
 151       // Ok, the result overlaps on both the left and right sides.  See if the
 152       // resultant interval will be smaller if we wrap or not...
 153       //
 154       if (LHS.getSetSize() < RHS.getSetSize())
 155         return LHS;
 156       else
 157         return RHS;
 158
 159     } else {
 160       // No overlap on the right, just on the left.
 161       return ConstantRange(RHS.getLower(), LHS.getUpper());
 162     }
 163
 164   } else {
 165     // We don't overlap on the left side of RHS, see if we overlap on the right
 166     // of RHS...
 167     if ((*(Constant*)RHS.getUpper() > *(Constant*)LHS.getLower())->getValue()) {
 168       // Simple overlap...
 169       return ConstantRange(LHS.getLower(), RHS.getUpper());
 170     } else {
 171       // No overlap...
 172       return ConstantRange(LHS.getType(), false);
 173     }
 174   }
 175 }
 176
 177 static ConstantIntegral *Min(ConstantIntegral *A, ConstantIntegral *B) {
 178   if ((*(Constant*)A < *(Constant*)B)->getValue())
 179     return A;
 180   return B;
 181 }
 182 static ConstantIntegral *Max(ConstantIntegral *A, ConstantIntegral *B) {
 183   if ((*(Constant*)A > *(Constant*)B)->getValue())
 184     return A;
 185   return B;
 186 }
 187
 188
 189 /// intersect - Return the range that results from the intersection of this
 190 /// range with another range.
 191 ///
 192 ConstantRange ConstantRange::intersectWith(const ConstantRange &CR) const {
 193   assert(getType() == CR.getType() && "ConstantRange types don't agree!");
 194   // Handle common special cases
 195   if (isEmptySet() || CR.isFullSet())  return *this;
 196   if (isFullSet()  || CR.isEmptySet()) return CR;
 197
 198   if (!isWrappedSet()) {
 199     if (!CR.isWrappedSet()) {
 200       ConstantIntegral *L = Max(Lower, CR.Lower);
 201       ConstantIntegral *U = Min(Upper, CR.Upper);
 202
 203       if ((*L < *U)->getValue())  // If range isn't empty...
 204         return ConstantRange(L, U);
 205       else
 206         return ConstantRange(getType(), false);  // Otherwise, return empty set
 207     } else
 208       return intersect1Wrapped(CR, *this);
 209   } else {   // We know "this" is wrapped...
 210     if (!CR.isWrappedSet())
 211       return intersect1Wrapped(*this, CR);
 212     else {
 213       // Both ranges are wrapped...
 214       ConstantIntegral *L = Max(Lower, CR.Lower);
 215       ConstantIntegral *U = Min(Upper, CR.Upper);
 216       return ConstantRange(L, U);
 217     }
 218   }
 219   return *this;
 220 }
 221
 222 /// union - Return the range that results from the union of this range with
 223 /// another range.  The resultant range is guaranteed to include the elements of
 224 /// both sets, but may contain more.  For example, [3, 9) union [12,15) is [3,
 225 /// 15), which includes 9, 10, and 11, which were not included in either set
 226 /// before.
 227 ///
 228 ConstantRange ConstantRange::unionWith(const ConstantRange &CR) const {
 229   assert(getType() == CR.getType() && "ConstantRange types don't agree!");
 230
 231   assert(0 && "Range union not implemented yet!");
 232
 233   return *this;
 234 }
 235
 236 /// print - Print out the bounds to a stream...
 237 ///
 238 void ConstantRange::print(std::ostream &OS) const {
 239   OS << "[" << Lower << "," << Upper << " )";
 240 }
 241
 242 /// dump - Allow printing from a debugger easily...
 243 ///
 244 void ConstantRange::dump() const {
 245   print(std::cerr);
 246 }