lib/IR/Instruction.cpp

   1 //===-- Instruction.cpp - Implement the Instruction class -----------------===//
   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 // This file implements the Instruction class for the IR library.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  15 #include "llvm/IR/CallSite.h"
  16 #include "llvm/IR/Constants.h"
  17 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  18 #include "llvm/IR/LeakDetector.h"
  19 #include "llvm/IR/Module.h"
  20 #include "llvm/IR/Operator.h"
  21 #include "llvm/IR/Type.h"
  22 using namespace llvm;
  23
  24 Instruction::Instruction(Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
  25                          Instruction *InsertBefore)
  26   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(nullptr) {
  27   // Make sure that we get added to a basicblock
  28   LeakDetector::addGarbageObject(this);
  29
  30   // If requested, insert this instruction into a basic block...
  31   if (InsertBefore) {
  32     assert(InsertBefore->getParent() &&
  33            "Instruction to insert before is not in a basic block!");
  34     InsertBefore->getParent()->getInstList().insert(InsertBefore, this);
  35   }
  36 }
  37
  38 const DataLayout *Instruction::getDataLayout() const {
  39   return getParent()->getDataLayout();
  40 }
  41
  42 Instruction::Instruction(Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
  43                          BasicBlock *InsertAtEnd)
  44   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(nullptr) {
  45   // Make sure that we get added to a basicblock
  46   LeakDetector::addGarbageObject(this);
  47
  48   // append this instruction into the basic block
  49   assert(InsertAtEnd && "Basic block to append to may not be NULL!");
  50   InsertAtEnd->getInstList().push_back(this);
  51 }
  52
  53
  54 // Out of line virtual method, so the vtable, etc has a home.
  55 Instruction::~Instruction() {
  56   assert(!Parent && "Instruction still linked in the program!");
  57   if (hasMetadataHashEntry())
  58     clearMetadataHashEntries();
  59 }
  60
  61
  62 void Instruction::setParent(BasicBlock *P) {
  63   if (getParent()) {
  64     if (!P) LeakDetector::addGarbageObject(this);
  65   } else {
  66     if (P) LeakDetector::removeGarbageObject(this);
  67   }
  68
  69   Parent = P;
  70 }
  71
  72 void Instruction::removeFromParent() {
  73   getParent()->getInstList().remove(this);
  74 }
  75
  76 void Instruction::eraseFromParent() {
  77   getParent()->getInstList().erase(this);
  78 }
  79
  80 /// insertBefore - Insert an unlinked instructions into a basic block
  81 /// immediately before the specified instruction.
  82 void Instruction::insertBefore(Instruction *InsertPos) {
  83   InsertPos->getParent()->getInstList().insert(InsertPos, this);
  84 }
  85
  86 /// insertAfter - Insert an unlinked instructions into a basic block
  87 /// immediately after the specified instruction.
  88 void Instruction::insertAfter(Instruction *InsertPos) {
  89   InsertPos->getParent()->getInstList().insertAfter(InsertPos, this);
  90 }
  91
  92 /// moveBefore - Unlink this instruction from its current basic block and
  93 /// insert it into the basic block that MovePos lives in, right before
  94 /// MovePos.
  95 void Instruction::moveBefore(Instruction *MovePos) {
  96   MovePos->getParent()->getInstList().splice(MovePos,getParent()->getInstList(),
  97                                              this);
  98 }
  99
 100 /// Set or clear the unsafe-algebra flag on this instruction, which must be an
 101 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
 102 /// flag.
 103 void Instruction::setHasUnsafeAlgebra(bool B) {
 104   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
 105   cast<FPMathOperator>(this)->setHasUnsafeAlgebra(B);
 106 }
 107
 108 /// Set or clear the NoNaNs flag on this instruction, which must be an operator
 109 /// which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this flag.
 110 void Instruction::setHasNoNaNs(bool B) {
 111   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
 112   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoNaNs(B);
 113 }
 114
 115 /// Set or clear the no-infs flag on this instruction, which must be an operator
 116 /// which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this flag.
 117 void Instruction::setHasNoInfs(bool B) {
 118   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
 119   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoInfs(B);
 120 }
 121
 122 /// Set or clear the no-signed-zeros flag on this instruction, which must be an
 123 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
 124 /// flag.
 125 void Instruction::setHasNoSignedZeros(bool B) {
 126   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
 127   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoSignedZeros(B);
 128 }
 129
 130 /// Set or clear the allow-reciprocal flag on this instruction, which must be an
 131 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
 132 /// flag.
 133 void Instruction::setHasAllowReciprocal(bool B) {
 134   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
 135   cast<FPMathOperator>(this)->setHasAllowReciprocal(B);
 136 }
 137
 138 /// Convenience function for setting all the fast-math flags on this
 139 /// instruction, which must be an operator which supports these flags. See
 140 /// LangRef.html for the meaning of these flats.
 141 void Instruction::setFastMathFlags(FastMathFlags FMF) {
 142   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
 143   cast<FPMathOperator>(this)->setFastMathFlags(FMF);
 144 }
 145
 146 /// Determine whether the unsafe-algebra flag is set.
 147 bool Instruction::hasUnsafeAlgebra() const {
 148   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
 149   return cast<FPMathOperator>(this)->hasUnsafeAlgebra();
 150 }
 151
 152 /// Determine whether the no-NaNs flag is set.
 153 bool Instruction::hasNoNaNs() const {
 154   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
 155   return cast<FPMathOperator>(this)->hasNoNaNs();
 156 }
 157
 158 /// Determine whether the no-infs flag is set.
 159 bool Instruction::hasNoInfs() const {
 160   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
 161   return cast<FPMathOperator>(this)->hasNoInfs();
 162 }
 163
 164 /// Determine whether the no-signed-zeros flag is set.
 165 bool Instruction::hasNoSignedZeros() const {
 166   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
 167   return cast<FPMathOperator>(this)->hasNoSignedZeros();
 168 }
 169
 170 /// Determine whether the allow-reciprocal flag is set.
 171 bool Instruction::hasAllowReciprocal() const {
 172   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
 173   return cast<FPMathOperator>(this)->hasAllowReciprocal();
 174 }
 175
 176 /// Convenience function for getting all the fast-math flags, which must be an
 177 /// operator which supports these flags. See LangRef.html for the meaning of
 178 /// these flats.
 179 FastMathFlags Instruction::getFastMathFlags() const {
 180   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "getting fast-math flag on invalid op");
 181   return cast<FPMathOperator>(this)->getFastMathFlags();
 182 }
 183
 184 /// Copy I's fast-math flags
 185 void Instruction::copyFastMathFlags(const Instruction *I) {
 186   setFastMathFlags(I->getFastMathFlags());
 187 }
 188
 189
 190 const char *Instruction::getOpcodeName(unsigned OpCode) {
 191   switch (OpCode) {
 192   // Terminators
 193   case Ret:    return "ret";
 194   case Br:     return "br";
 195   case Switch: return "switch";
 196   case IndirectBr: return "indirectbr";
 197   case Invoke: return "invoke";
 198   case Resume: return "resume";
 199   case Unreachable: return "unreachable";
 200
 201   // Standard binary operators...
 202   case Add: return "add";
 203   case FAdd: return "fadd";
 204   case Sub: return "sub";
 205   case FSub: return "fsub";
 206   case Mul: return "mul";
 207   case FMul: return "fmul";
 208   case UDiv: return "udiv";
 209   case SDiv: return "sdiv";
 210   case FDiv: return "fdiv";
 211   case URem: return "urem";
 212   case SRem: return "srem";
 213   case FRem: return "frem";
 214
 215   // Logical operators...
 216   case And: return "and";
 217   case Or : return "or";
 218   case Xor: return "xor";
 219
 220   // Memory instructions...
 221   case Alloca:        return "alloca";
 222   case Load:          return "load";
 223   case Store:         return "store";
 224   case AtomicCmpXchg: return "cmpxchg";
 225   case AtomicRMW:     return "atomicrmw";
 226   case Fence:         return "fence";
 227   case GetElementPtr: return "getelementptr";
 228
 229   // Convert instructions...
 230   case Trunc:         return "trunc";
 231   case ZExt:          return "zext";
 232   case SExt:          return "sext";
 233   case FPTrunc:       return "fptrunc";
 234   case FPExt:         return "fpext";
 235   case FPToUI:        return "fptoui";
 236   case FPToSI:        return "fptosi";
 237   case UIToFP:        return "uitofp";
 238   case SIToFP:        return "sitofp";
 239   case IntToPtr:      return "inttoptr";
 240   case PtrToInt:      return "ptrtoint";
 241   case BitCast:       return "bitcast";
 242   case AddrSpaceCast: return "addrspacecast";
 243
 244   // Other instructions...
 245   case ICmp:           return "icmp";
 246   case FCmp:           return "fcmp";
 247   case PHI:            return "phi";
 248   case Select:         return "select";
 249   case Call:           return "call";
 250   case Shl:            return "shl";
 251   case LShr:           return "lshr";
 252   case AShr:           return "ashr";
 253   case VAArg:          return "va_arg";
 254   case ExtractElement: return "extractelement";
 255   case InsertElement:  return "insertelement";
 256   case ShuffleVector:  return "shufflevector";
 257   case ExtractValue:   return "extractvalue";
 258   case InsertValue:    return "insertvalue";
 259   case LandingPad:     return "landingpad";
 260
 261   default: return "<Invalid operator> ";
 262   }
 263 }
 264
 265 /// Return true if both instructions have the same special state
 266 /// This must be kept in sync with lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
 267 static bool haveSameSpecialState(const Instruction *I1, const Instruction *I2,
 268                                  bool IgnoreAlignment = false) {
 269   assert(I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
 270          "Can not compare special state of different instructions");
 271
 272   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I1))
 273     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I2)->isVolatile() &&
 274            (LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I2)->getAlignment() ||
 275             IgnoreAlignment) &&
 276            LI->getOrdering() == cast<LoadInst>(I2)->getOrdering() &&
 277            LI->getSynchScope() == cast<LoadInst>(I2)->getSynchScope();
 278   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I1))
 279     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I2)->isVolatile() &&
 280            (SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I2)->getAlignment() ||
 281             IgnoreAlignment) &&
 282            SI->getOrdering() == cast<StoreInst>(I2)->getOrdering() &&
 283            SI->getSynchScope() == cast<StoreInst>(I2)->getSynchScope();
 284   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I1))
 285     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I2)->getPredicate();
 286   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I1))
 287     return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I2)->isTailCall() &&
 288            CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I2)->getCallingConv() &&
 289            CI->getAttributes() == cast<CallInst>(I2)->getAttributes();
 290   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(I1))
 291     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I2)->getCallingConv() &&
 292            CI->getAttributes() ==
 293              cast<InvokeInst>(I2)->getAttributes();
 294   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I1))
 295     return IVI->getIndices() == cast<InsertValueInst>(I2)->getIndices();
 296   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I1))
 297     return EVI->getIndices() == cast<ExtractValueInst>(I2)->getIndices();
 298   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(I1))
 299     return FI->getOrdering() == cast<FenceInst>(I2)->getOrdering() &&
 300            FI->getSynchScope() == cast<FenceInst>(I2)->getSynchScope();
 301   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I1))
 302     return CXI->isVolatile() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isVolatile() &&
 303            CXI->isWeak() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isWeak() &&
 304            CXI->getSuccessOrdering() ==
 305                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSuccessOrdering() &&
 306            CXI->getFailureOrdering() ==
 307                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getFailureOrdering() &&
 308            CXI->getSynchScope() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSynchScope();
 309   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I1))
 310     return RMWI->getOperation() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOperation() &&
 311            RMWI->isVolatile() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->isVolatile() &&
 312            RMWI->getOrdering() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOrdering() &&
 313            RMWI->getSynchScope() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getSynchScope();
 314
 315   return true;
 316 }
 317
 318 /// isIdenticalTo - Return true if the specified instruction is exactly
 319 /// identical to the current one.  This means that all operands match and any
 320 /// extra information (e.g. load is volatile) agree.
 321 bool Instruction::isIdenticalTo(const Instruction *I) const {
 322   return isIdenticalToWhenDefined(I) &&
 323          SubclassOptionalData == I->SubclassOptionalData;
 324 }
 325
 326 /// isIdenticalToWhenDefined - This is like isIdenticalTo, except that it
 327 /// ignores the SubclassOptionalData flags, which specify conditions
 328 /// under which the instruction's result is undefined.
 329 bool Instruction::isIdenticalToWhenDefined(const Instruction *I) const {
 330   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
 331       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
 332       getType() != I->getType())
 333     return false;
 334
 335   // If both instructions have no operands, they are identical.
 336   if (getNumOperands() == 0 && I->getNumOperands() == 0)
 337     return haveSameSpecialState(this, I);
 338
 339   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
 340   // if all operands are the same.
 341   if (!std::equal(op_begin(), op_end(), I->op_begin()))
 342     return false;
 343
 344   if (const PHINode *thisPHI = dyn_cast<PHINode>(this)) {
 345     const PHINode *otherPHI = cast<PHINode>(I);
 346     return std::equal(thisPHI->block_begin(), thisPHI->block_end(),
 347                       otherPHI->block_begin());
 348   }
 349
 350   return haveSameSpecialState(this, I);
 351 }
 352
 353 // isSameOperationAs
 354 // This should be kept in sync with isEquivalentOperation in
 355 // lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
 356 bool Instruction::isSameOperationAs(const Instruction *I,
 357                                     unsigned flags) const {
 358   bool IgnoreAlignment = flags & CompareIgnoringAlignment;
 359   bool UseScalarTypes  = flags & CompareUsingScalarTypes;
 360
 361   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
 362       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
 363       (UseScalarTypes ?
 364        getType()->getScalarType() != I->getType()->getScalarType() :
 365        getType() != I->getType()))
 366     return false;
 367
 368   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
 369   // if all operands are the same type
 370   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
 371     if (UseScalarTypes ?
 372         getOperand(i)->getType()->getScalarType() !=
 373           I->getOperand(i)->getType()->getScalarType() :
 374         getOperand(i)->getType() != I->getOperand(i)->getType())
 375       return false;
 376
 377   return haveSameSpecialState(this, I, IgnoreAlignment);
 378 }
 379
 380 /// isUsedOutsideOfBlock - Return true if there are any uses of I outside of the
 381 /// specified block.  Note that PHI nodes are considered to evaluate their
 382 /// operands in the corresponding predecessor block.
 383 bool Instruction::isUsedOutsideOfBlock(const BasicBlock *BB) const {
 384   for (const Use &U : uses()) {
 385     // PHI nodes uses values in the corresponding predecessor block.  For other
 386     // instructions, just check to see whether the parent of the use matches up.
 387     const Instruction *I = cast<Instruction>(U.getUser());
 388     const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I);
 389     if (!PN) {
 390       if (I->getParent() != BB)
 391         return true;
 392       continue;
 393     }
 394
 395     if (PN->getIncomingBlock(U) != BB)
 396       return true;
 397   }
 398   return false;
 399 }
 400
 401 /// mayReadFromMemory - Return true if this instruction may read memory.
 402 ///
 403 bool Instruction::mayReadFromMemory() const {
 404   switch (getOpcode()) {
 405   default: return false;
 406   case Instruction::VAArg:
 407   case Instruction::Load:
 408   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayReadFromMemory
 409   case Instruction::AtomicCmpXchg:
 410   case Instruction::AtomicRMW:
 411     return true;
 412   case Instruction::Call:
 413     return !cast<CallInst>(this)->doesNotAccessMemory();
 414   case Instruction::Invoke:
 415     return !cast<InvokeInst>(this)->doesNotAccessMemory();
 416   case Instruction::Store:
 417     return !cast<StoreInst>(this)->isUnordered();
 418   }
 419 }
 420
 421 /// mayWriteToMemory - Return true if this instruction may modify memory.
 422 ///
 423 bool Instruction::mayWriteToMemory() const {
 424   switch (getOpcode()) {
 425   default: return false;
 426   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayWriteToMemory
 427   case Instruction::Store:
 428   case Instruction::VAArg:
 429   case Instruction::AtomicCmpXchg:
 430   case Instruction::AtomicRMW:
 431     return true;
 432   case Instruction::Call:
 433     return !cast<CallInst>(this)->onlyReadsMemory();
 434   case Instruction::Invoke:
 435     return !cast<InvokeInst>(this)->onlyReadsMemory();
 436   case Instruction::Load:
 437     return !cast<LoadInst>(this)->isUnordered();
 438   }
 439 }
 440
 441 bool Instruction::mayThrow() const {
 442   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
 443     return !CI->doesNotThrow();
 444   return isa<ResumeInst>(this);
 445 }
 446
 447 bool Instruction::mayReturn() const {
 448   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
 449     return !CI->doesNotReturn();
 450   return true;
 451 }
 452
 453 /// isAssociative - Return true if the instruction is associative:
 454 ///
 455 ///   Associative operators satisfy:  x op (y op z) === (x op y) op z
 456 ///
 457 /// In LLVM, the Add, Mul, And, Or, and Xor operators are associative.
 458 ///
 459 bool Instruction::isAssociative(unsigned Opcode) {
 460   return Opcode == And || Opcode == Or || Opcode == Xor ||
 461          Opcode == Add || Opcode == Mul;
 462 }
 463
 464 bool Instruction::isAssociative() const {
 465   unsigned Opcode = getOpcode();
 466   if (isAssociative(Opcode))
 467     return true;
 468
 469   switch (Opcode) {
 470   case FMul:
 471   case FAdd:
 472     return cast<FPMathOperator>(this)->hasUnsafeAlgebra();
 473   default:
 474     return false;
 475   }
 476 }
 477
 478 /// isCommutative - Return true if the instruction is commutative:
 479 ///
 480 ///   Commutative operators satisfy: (x op y) === (y op x)
 481 ///
 482 /// In LLVM, these are the associative operators, plus SetEQ and SetNE, when
 483 /// applied to any type.
 484 ///
 485 bool Instruction::isCommutative(unsigned op) {
 486   switch (op) {
 487   case Add:
 488   case FAdd:
 489   case Mul:
 490   case FMul:
 491   case And:
 492   case Or:
 493   case Xor:
 494     return true;
 495   default:
 496     return false;
 497   }
 498 }
 499
 500 /// isIdempotent - Return true if the instruction is idempotent:
 501 ///
 502 ///   Idempotent operators satisfy:  x op x === x
 503 ///
 504 /// In LLVM, the And and Or operators are idempotent.
 505 ///
 506 bool Instruction::isIdempotent(unsigned Opcode) {
 507   return Opcode == And || Opcode == Or;
 508 }
 509
 510 /// isNilpotent - Return true if the instruction is nilpotent:
 511 ///
 512 ///   Nilpotent operators satisfy:  x op x === Id,
 513 ///
 514 ///   where Id is the identity for the operator, i.e. a constant such that
 515 ///     x op Id === x and Id op x === x for all x.
 516 ///
 517 /// In LLVM, the Xor operator is nilpotent.
 518 ///
 519 bool Instruction::isNilpotent(unsigned Opcode) {
 520   return Opcode == Xor;
 521 }
 522
 523 Instruction *Instruction::clone() const {
 524   Instruction *New = clone_impl();
 525   New->SubclassOptionalData = SubclassOptionalData;
 526   if (!hasMetadata())
 527     return New;
 528
 529   // Otherwise, enumerate and copy over metadata from the old instruction to the
 530   // new one.
 531   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode*>, 4> TheMDs;
 532   getAllMetadataOtherThanDebugLoc(TheMDs);
 533   for (const auto &MD : TheMDs)
 534     New->setMetadata(MD.first, MD.second);
 535
 536   New->setDebugLoc(getDebugLoc());
 537   return New;
 538 }