lib/ExecutionEngine/Interpreter/Interpreter.h

   1 //===-- Interpreter.h ------------------------------------------*- C++ -*--===//
   2 //
   3 // This header file defines the interpreter structure
   4 //
   5 //===----------------------------------------------------------------------===//
   6
   7 #ifndef LLI_INTERPRETER_H
   8 #define LLI_INTERPRETER_H
   9
  10 // Uncomment this line to enable profiling of structure field accesses.
  11 //#define PROFILE_STRUCTURE_FIELDS 1
  12
  13 #include "../ExecutionEngine.h"
  14 #include "../GenericValue.h"
  15 #include "Support/DataTypes.h"
  16 #include "llvm/Assembly/CachedWriter.h"
  17 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  18 #include "llvm/BasicBlock.h"
  19 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  20
  21 extern CachedWriter CW;     // Object to accelerate printing of LLVM
  22
  23 struct FunctionInfo;        // Defined in ExecutionAnnotations.h
  24
  25 // AllocaHolder - Object to track all of the blocks of memory allocated by
  26 // alloca.  When the function returns, this object is poped off the execution
  27 // stack, which causes the dtor to be run, which frees all the alloca'd memory.
  28 //
  29 class AllocaHolder {
  30   friend class AllocaHolderHandle;
  31   std::vector<void*> Allocations;
  32   unsigned RefCnt;
  33 public:
  34   AllocaHolder() : RefCnt(0) {}
  35   void add(void *mem) { Allocations.push_back(mem); }
  36   ~AllocaHolder() {
  37     for (unsigned i = 0; i < Allocations.size(); ++i)
  38       free(Allocations[i]);
  39   }
  40 };
  41
  42 // AllocaHolderHandle gives AllocaHolder value semantics so we can stick it into
  43 // a vector...
  44 //
  45 class AllocaHolderHandle {
  46   AllocaHolder *H;
  47 public:
  48   AllocaHolderHandle() : H(new AllocaHolder()) { H->RefCnt++; }
  49   AllocaHolderHandle(const AllocaHolderHandle &AH) : H(AH.H) { H->RefCnt++; }
  50   ~AllocaHolderHandle() { if (--H->RefCnt == 0) delete H; }
  51
  52   void add(void *mem) { H->add(mem); }
  53 };
  54
  55 typedef std::vector<GenericValue> ValuePlaneTy;
  56
  57 // ExecutionContext struct - This struct represents one stack frame currently
  58 // executing.
  59 //
  60 struct ExecutionContext {
  61   Function             *CurFunction;// The currently executing function
  62   BasicBlock           *CurBB;      // The currently executing BB
  63   BasicBlock::iterator  CurInst;    // The next instruction to execute
  64   FunctionInfo         *FuncInfo;   // The FuncInfo annotation for the function
  65   std::vector<ValuePlaneTy>  Values;// ValuePlanes for each type
  66   std::vector<GenericValue>  VarArgs; // Values passed through an ellipsis
  67
  68   CallInst             *Caller;     // Holds the call that called subframes.
  69                                     // NULL if main func or debugger invoked fn
  70   AllocaHolderHandle    Allocas;    // Track memory allocated by alloca
  71 };
  72
  73 // Interpreter - This class represents the entirety of the interpreter.
  74 //
  75 class Interpreter : public ExecutionEngine, public InstVisitor<Interpreter> {
  76   int ExitCode;                // The exit code to be returned by the lli util
  77   bool Debug;                  // Debug mode enabled?
  78   bool Profile;                // Profiling enabled?
  79   bool Trace;                  // Tracing enabled?
  80   int CurFrame;                // The current stack frame being inspected
  81   TargetData TD;
  82
  83   // The runtime stack of executing code.  The top of the stack is the current
  84   // function record.
  85   std::vector<ExecutionContext> ECStack;
  86
  87   // AtExitHandlers - List of functions to call when the program exits.
  88   std::vector<Function*> AtExitHandlers;
  89 public:
  90   Interpreter(Module *M, unsigned Config, bool DebugMode, bool TraceMode);
  91   inline ~Interpreter() { CW.setModule(0); }
  92
  93   // getExitCode - return the code that should be the exit code for the lli
  94   // utility.
  95   inline int getExitCode() const { return ExitCode; }
  96
  97   /// run - Start execution with the specified function and arguments.
  98   ///
  99   virtual int run(const std::string &FnName,
 100                   const std::vector<std::string> &Args,
 101                   const char ** envp);
 102
 103
 104   // enableProfiling() - Turn profiling on, clear stats?
 105   void enableProfiling() { Profile = true; }
 106   void enableTracing() { Trace = true; }
 107
 108   void handleUserInput();
 109
 110   // User Interation Methods...
 111   bool callFunction(const std::string &Name);      // return true on failure
 112   void setBreakpoint(const std::string &Name);
 113   void infoValue(const std::string &Name);
 114   void print(const std::string &Name);
 115   static void print(const Type *Ty, GenericValue V);
 116   static void printValue(const Type *Ty, GenericValue V);
 117
 118   bool callMainFunction(const std::string &MainName,
 119                         const std::vector<std::string> &InputFilename);
 120
 121   void list();             // Do the 'list' command
 122   void printStackTrace();  // Do the 'backtrace' command
 123
 124   // Code execution methods...
 125   void callFunction(Function *F, const std::vector<GenericValue> &ArgVals);
 126   bool executeInstruction(); // Execute one instruction...
 127
 128   void stepInstruction();  // Do the 'step' command
 129   void nextInstruction();  // Do the 'next' command
 130   void run();              // Do the 'run' command
 131   void finish();           // Do the 'finish' command
 132
 133   // Opcode Implementations
 134   void visitReturnInst(ReturnInst &I);
 135   void visitBranchInst(BranchInst &I);
 136   void visitSwitchInst(SwitchInst &I);
 137
 138   void visitBinaryOperator(BinaryOperator &I);
 139   void visitAllocationInst(AllocationInst &I);
 140   void visitFreeInst(FreeInst &I);
 141   void visitLoadInst(LoadInst &I);
 142   void visitStoreInst(StoreInst &I);
 143   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I);
 144
 145   void visitPHINode(PHINode &PN) { assert(0 && "PHI nodes already handled!"); }
 146   void visitCastInst(CastInst &I);
 147   void visitCallInst(CallInst &I);
 148   void visitShl(ShiftInst &I);
 149   void visitShr(ShiftInst &I);
 150   void visitVarArgInst(VarArgInst &I);
 151   void visitInstruction(Instruction &I) {
 152     std::cerr << I;
 153     assert(0 && "Instruction not interpretable yet!");
 154   }
 155
 156   GenericValue callExternalFunction(Function *F,
 157                                     const std::vector<GenericValue> &ArgVals);
 158   void exitCalled(GenericValue GV);
 159
 160   // getCurrentFunction - Return the currently executing function
 161   inline Function *getCurrentFunction() const {
 162     return CurFrame < 0 ? 0 : ECStack[CurFrame].CurFunction;
 163   }
 164
 165   // isStopped - Return true if a program is stopped.  Return false if no
 166   // program is running.
 167   //
 168   inline bool isStopped() const { return !ECStack.empty(); }
 169
 170   void addAtExitHandler(Function *F) {
 171     AtExitHandlers.push_back(F);
 172   }
 173
 174   //FIXME: private:
 175 public:
 176   GenericValue executeGEPOperation(Value *Ptr, User::op_iterator I,
 177                                    User::op_iterator E, ExecutionContext &SF);
 178
 179 private:  // Helper functions
 180   // SwitchToNewBasicBlock - Start execution in a new basic block and run any
 181   // PHI nodes in the top of the block.  This is used for intraprocedural
 182   // control flow.
 183   //
 184   void SwitchToNewBasicBlock(BasicBlock *Dest, ExecutionContext &SF);
 185
 186   void *getPointerToFunction(Function *F) { return (void*)F; }
 187
 188   // getCurrentExecutablePath() - Return the directory that the lli executable
 189   // lives in.
 190   //
 191   std::string getCurrentExecutablePath() const;
 192
 193   // printCurrentInstruction - Print out the instruction that the virtual PC is
 194   // at, or fail silently if no program is running.
 195   //
 196   void printCurrentInstruction();
 197
 198   // printStackFrame - Print information about the specified stack frame, or -1
 199   // for the default one.
 200   //
 201   void printStackFrame(int FrameNo = -1);
 202
 203   // LookupMatchingNames - Search the current function namespace, then the
 204   // global namespace looking for values that match the specified name.  Return
 205   // ALL matches to that name.  This is obviously slow, and should only be used
 206   // for user interaction.
 207   //
 208   std::vector<Value*> LookupMatchingNames(const std::string &Name);
 209
 210   // ChooseOneOption - Prompt the user to choose among the specified options to
 211   // pick one value.  If no options are provided, emit an error.  If a single
 212   // option is provided, just return that option.
 213   //
 214   Value *ChooseOneOption(const std::string &Name,
 215                          const std::vector<Value*> &Opts);
 216
 217   // PerformExitStuff - Print out counters and profiling information if
 218   // applicable...
 219   void PerformExitStuff();
 220
 221   void initializeExecutionEngine();
 222   void initializeExternalFunctions();
 223 };
 224
 225 #endif