b5a30a4969b3e2bb3aa63d160ac4cbfb24cbb630
[oota-llvm.git] / 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/Module.h"
19 #include "llvm/IR/Operator.h"
20 #include "llvm/IR/Type.h"
21 using namespace llvm;
22
23 Instruction::Instruction(Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
24                          Instruction *InsertBefore)
25   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(nullptr) {
26
27   // If requested, insert this instruction into a basic block...
28   if (InsertBefore) {
29     BasicBlock *BB = InsertBefore->getParent();
30     assert(BB && "Instruction to insert before is not in a basic block!");
31     BB->getInstList().insert(InsertBefore->getIterator(), this);
32   }
33 }
34
35 Instruction::Instruction(Type *ty, unsigned it, Use *Ops, unsigned NumOps,
36                          BasicBlock *InsertAtEnd)
37   : User(ty, Value::InstructionVal + it, Ops, NumOps), Parent(nullptr) {
38
39   // append this instruction into the basic block
40   assert(InsertAtEnd && "Basic block to append to may not be NULL!");
41   InsertAtEnd->getInstList().push_back(this);
42 }
43
44
45 // Out of line virtual method, so the vtable, etc has a home.
46 Instruction::~Instruction() {
47   assert(!Parent && "Instruction still linked in the program!");
48   if (hasMetadataHashEntry())
49     clearMetadataHashEntries();
50 }
51
52
53 void Instruction::setParent(BasicBlock *P) {
54   Parent = P;
55 }
56
57 const Module *Instruction::getModule() const {
58   return getParent()->getModule();
59 }
60
61 Module *Instruction::getModule() {
62   return getParent()->getModule();
63 }
64
65
66 void Instruction::removeFromParent() {
67   getParent()->getInstList().remove(getIterator());
68 }
69
70 iplist<Instruction>::iterator Instruction::eraseFromParent() {
71   return getParent()->getInstList().erase(getIterator());
72 }
73
74 /// insertBefore - Insert an unlinked instructions into a basic block
75 /// immediately before the specified instruction.
76 void Instruction::insertBefore(Instruction *InsertPos) {
77   InsertPos->getParent()->getInstList().insert(InsertPos->getIterator(), this);
78 }
79
80 /// insertAfter - Insert an unlinked instructions into a basic block
81 /// immediately after the specified instruction.
82 void Instruction::insertAfter(Instruction *InsertPos) {
83   InsertPos->getParent()->getInstList().insertAfter(InsertPos->getIterator(),
84                                                     this);
85 }
86
87 /// moveBefore - Unlink this instruction from its current basic block and
88 /// insert it into the basic block that MovePos lives in, right before
89 /// MovePos.
90 void Instruction::moveBefore(Instruction *MovePos) {
91   MovePos->getParent()->getInstList().splice(
92       MovePos->getIterator(), getParent()->getInstList(), getIterator());
93 }
94
95 /// Set or clear the unsafe-algebra flag on this instruction, which must be an
96 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
97 /// flag.
98 void Instruction::setHasUnsafeAlgebra(bool B) {
99   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
100   cast<FPMathOperator>(this)->setHasUnsafeAlgebra(B);
101 }
102
103 /// Set or clear the NoNaNs flag on this instruction, which must be an operator
104 /// which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this flag.
105 void Instruction::setHasNoNaNs(bool B) {
106   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
107   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoNaNs(B);
108 }
109
110 /// Set or clear the no-infs flag on this instruction, which must be an operator
111 /// which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this flag.
112 void Instruction::setHasNoInfs(bool B) {
113   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
114   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoInfs(B);
115 }
116
117 /// Set or clear the no-signed-zeros flag on this instruction, which must be an
118 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
119 /// flag.
120 void Instruction::setHasNoSignedZeros(bool B) {
121   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
122   cast<FPMathOperator>(this)->setHasNoSignedZeros(B);
123 }
124
125 /// Set or clear the allow-reciprocal flag on this instruction, which must be an
126 /// operator which supports this flag. See LangRef.html for the meaning of this
127 /// flag.
128 void Instruction::setHasAllowReciprocal(bool B) {
129   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
130   cast<FPMathOperator>(this)->setHasAllowReciprocal(B);
131 }
132
133 /// Convenience function for setting all the fast-math flags on this
134 /// instruction, which must be an operator which supports these flags. See
135 /// LangRef.html for the meaning of these flats.
136 void Instruction::setFastMathFlags(FastMathFlags FMF) {
137   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "setting fast-math flag on invalid op");
138   cast<FPMathOperator>(this)->setFastMathFlags(FMF);
139 }
140
141 void Instruction::copyFastMathFlags(FastMathFlags FMF) {
142   assert(isa<FPMathOperator>(this) && "copying fast-math flag on invalid op");
143   cast<FPMathOperator>(this)->copyFastMathFlags(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 flags.
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   copyFastMathFlags(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   case CleanupEndPad: return "cleanupendpad";
201   case CleanupRet: return "cleanupret";
202   case CatchEndPad: return "catchendpad";
203   case CatchRet: return "catchret";
204   case CatchPad: return "catchpad";
205   case TerminatePad: return "terminatepad";
206
207   // Standard binary operators...
208   case Add: return "add";
209   case FAdd: return "fadd";
210   case Sub: return "sub";
211   case FSub: return "fsub";
212   case Mul: return "mul";
213   case FMul: return "fmul";
214   case UDiv: return "udiv";
215   case SDiv: return "sdiv";
216   case FDiv: return "fdiv";
217   case URem: return "urem";
218   case SRem: return "srem";
219   case FRem: return "frem";
220
221   // Logical operators...
222   case And: return "and";
223   case Or : return "or";
224   case Xor: return "xor";
225
226   // Memory instructions...
227   case Alloca:        return "alloca";
228   case Load:          return "load";
229   case Store:         return "store";
230   case AtomicCmpXchg: return "cmpxchg";
231   case AtomicRMW:     return "atomicrmw";
232   case Fence:         return "fence";
233   case GetElementPtr: return "getelementptr";
234
235   // Convert instructions...
236   case Trunc:         return "trunc";
237   case ZExt:          return "zext";
238   case SExt:          return "sext";
239   case FPTrunc:       return "fptrunc";
240   case FPExt:         return "fpext";
241   case FPToUI:        return "fptoui";
242   case FPToSI:        return "fptosi";
243   case UIToFP:        return "uitofp";
244   case SIToFP:        return "sitofp";
245   case IntToPtr:      return "inttoptr";
246   case PtrToInt:      return "ptrtoint";
247   case BitCast:       return "bitcast";
248   case AddrSpaceCast: return "addrspacecast";
249
250   // Other instructions...
251   case ICmp:           return "icmp";
252   case FCmp:           return "fcmp";
253   case PHI:            return "phi";
254   case Select:         return "select";
255   case Call:           return "call";
256   case Shl:            return "shl";
257   case LShr:           return "lshr";
258   case AShr:           return "ashr";
259   case VAArg:          return "va_arg";
260   case ExtractElement: return "extractelement";
261   case InsertElement:  return "insertelement";
262   case ShuffleVector:  return "shufflevector";
263   case ExtractValue:   return "extractvalue";
264   case InsertValue:    return "insertvalue";
265   case LandingPad:     return "landingpad";
266   case CleanupPad:     return "cleanuppad";
267
268   default: return "<Invalid operator> ";
269   }
270 }
271
272 /// Return true if both instructions have the same special state
273 /// This must be kept in sync with lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
274 static bool haveSameSpecialState(const Instruction *I1, const Instruction *I2,
275                                  bool IgnoreAlignment = false) {
276   assert(I1->getOpcode() == I2->getOpcode() &&
277          "Can not compare special state of different instructions");
278
279   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I1))
280     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I2)->isVolatile() &&
281            (LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I2)->getAlignment() ||
282             IgnoreAlignment) &&
283            LI->getOrdering() == cast<LoadInst>(I2)->getOrdering() &&
284            LI->getSynchScope() == cast<LoadInst>(I2)->getSynchScope();
285   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I1))
286     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I2)->isVolatile() &&
287            (SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I2)->getAlignment() ||
288             IgnoreAlignment) &&
289            SI->getOrdering() == cast<StoreInst>(I2)->getOrdering() &&
290            SI->getSynchScope() == cast<StoreInst>(I2)->getSynchScope();
291   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I1))
292     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I2)->getPredicate();
293   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I1))
294     return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I2)->isTailCall() &&
295            CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I2)->getCallingConv() &&
296            CI->getAttributes() == cast<CallInst>(I2)->getAttributes();
297   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(I1))
298     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I2)->getCallingConv() &&
299            CI->getAttributes() ==
300              cast<InvokeInst>(I2)->getAttributes();
301   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I1))
302     return IVI->getIndices() == cast<InsertValueInst>(I2)->getIndices();
303   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I1))
304     return EVI->getIndices() == cast<ExtractValueInst>(I2)->getIndices();
305   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(I1))
306     return FI->getOrdering() == cast<FenceInst>(I2)->getOrdering() &&
307            FI->getSynchScope() == cast<FenceInst>(I2)->getSynchScope();
308   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I1))
309     return CXI->isVolatile() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isVolatile() &&
310            CXI->isWeak() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->isWeak() &&
311            CXI->getSuccessOrdering() ==
312                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSuccessOrdering() &&
313            CXI->getFailureOrdering() ==
314                cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getFailureOrdering() &&
315            CXI->getSynchScope() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I2)->getSynchScope();
316   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I1))
317     return RMWI->getOperation() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOperation() &&
318            RMWI->isVolatile() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->isVolatile() &&
319            RMWI->getOrdering() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getOrdering() &&
320            RMWI->getSynchScope() == cast<AtomicRMWInst>(I2)->getSynchScope();
321
322   return true;
323 }
324
325 /// isIdenticalTo - Return true if the specified instruction is exactly
326 /// identical to the current one.  This means that all operands match and any
327 /// extra information (e.g. load is volatile) agree.
328 bool Instruction::isIdenticalTo(const Instruction *I) const {
329   return isIdenticalToWhenDefined(I) &&
330          SubclassOptionalData == I->SubclassOptionalData;
331 }
332
333 /// isIdenticalToWhenDefined - This is like isIdenticalTo, except that it
334 /// ignores the SubclassOptionalData flags, which specify conditions
335 /// under which the instruction's result is undefined.
336 bool Instruction::isIdenticalToWhenDefined(const Instruction *I) const {
337   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
338       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
339       getType() != I->getType())
340     return false;
341
342   // If both instructions have no operands, they are identical.
343   if (getNumOperands() == 0 && I->getNumOperands() == 0)
344     return haveSameSpecialState(this, I);
345
346   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
347   // if all operands are the same.
348   if (!std::equal(op_begin(), op_end(), I->op_begin()))
349     return false;
350
351   if (const PHINode *thisPHI = dyn_cast<PHINode>(this)) {
352     const PHINode *otherPHI = cast<PHINode>(I);
353     return std::equal(thisPHI->block_begin(), thisPHI->block_end(),
354                       otherPHI->block_begin());
355   }
356
357   return haveSameSpecialState(this, I);
358 }
359
360 // isSameOperationAs
361 // This should be kept in sync with isEquivalentOperation in
362 // lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
363 bool Instruction::isSameOperationAs(const Instruction *I,
364                                     unsigned flags) const {
365   bool IgnoreAlignment = flags & CompareIgnoringAlignment;
366   bool UseScalarTypes  = flags & CompareUsingScalarTypes;
367
368   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
369       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
370       (UseScalarTypes ?
371        getType()->getScalarType() != I->getType()->getScalarType() :
372        getType() != I->getType()))
373     return false;
374
375   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
376   // if all operands are the same type
377   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
378     if (UseScalarTypes ?
379         getOperand(i)->getType()->getScalarType() !=
380           I->getOperand(i)->getType()->getScalarType() :
381         getOperand(i)->getType() != I->getOperand(i)->getType())
382       return false;
383
384   return haveSameSpecialState(this, I, IgnoreAlignment);
385 }
386
387 /// isUsedOutsideOfBlock - Return true if there are any uses of I outside of the
388 /// specified block.  Note that PHI nodes are considered to evaluate their
389 /// operands in the corresponding predecessor block.
390 bool Instruction::isUsedOutsideOfBlock(const BasicBlock *BB) const {
391   for (const Use &U : uses()) {
392     // PHI nodes uses values in the corresponding predecessor block.  For other
393     // instructions, just check to see whether the parent of the use matches up.
394     const Instruction *I = cast<Instruction>(U.getUser());
395     const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I);
396     if (!PN) {
397       if (I->getParent() != BB)
398         return true;
399       continue;
400     }
401
402     if (PN->getIncomingBlock(U) != BB)
403       return true;
404   }
405   return false;
406 }
407
408 /// mayReadFromMemory - Return true if this instruction may read memory.
409 ///
410 bool Instruction::mayReadFromMemory() const {
411   switch (getOpcode()) {
412   default: return false;
413   case Instruction::VAArg:
414   case Instruction::Load:
415   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayReadFromMemory
416   case Instruction::AtomicCmpXchg:
417   case Instruction::AtomicRMW:
418   case Instruction::CatchPad:
419   case Instruction::CatchRet:
420   case Instruction::TerminatePad:
421     return true;
422   case Instruction::Call:
423     return !cast<CallInst>(this)->doesNotAccessMemory();
424   case Instruction::Invoke:
425     return !cast<InvokeInst>(this)->doesNotAccessMemory();
426   case Instruction::Store:
427     return !cast<StoreInst>(this)->isUnordered();
428   }
429 }
430
431 /// mayWriteToMemory - Return true if this instruction may modify memory.
432 ///
433 bool Instruction::mayWriteToMemory() const {
434   switch (getOpcode()) {
435   default: return false;
436   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayWriteToMemory
437   case Instruction::Store:
438   case Instruction::VAArg:
439   case Instruction::AtomicCmpXchg:
440   case Instruction::AtomicRMW:
441   case Instruction::CatchPad:
442   case Instruction::CatchRet:
443   case Instruction::TerminatePad:
444     return true;
445   case Instruction::Call:
446     return !cast<CallInst>(this)->onlyReadsMemory();
447   case Instruction::Invoke:
448     return !cast<InvokeInst>(this)->onlyReadsMemory();
449   case Instruction::Load:
450     return !cast<LoadInst>(this)->isUnordered();
451   }
452 }
453
454 bool Instruction::isAtomic() const {
455   switch (getOpcode()) {
456   default:
457     return false;
458   case Instruction::AtomicCmpXchg:
459   case Instruction::AtomicRMW:
460   case Instruction::Fence:
461     return true;
462   case Instruction::Load:
463     return cast<LoadInst>(this)->getOrdering() != NotAtomic;
464   case Instruction::Store:
465     return cast<StoreInst>(this)->getOrdering() != NotAtomic;
466   }
467 }
468
469 bool Instruction::mayThrow() const {
470   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
471     return !CI->doesNotThrow();
472   if (const auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(this))
473     return CRI->unwindsToCaller();
474   if (const auto *CEPI = dyn_cast<CleanupEndPadInst>(this))
475     return CEPI->unwindsToCaller();
476   if (const auto *CEPI = dyn_cast<CatchEndPadInst>(this))
477     return CEPI->unwindsToCaller();
478   if (const auto *TPI = dyn_cast<TerminatePadInst>(this))
479     return TPI->unwindsToCaller();
480   return isa<ResumeInst>(this);
481 }
482
483 bool Instruction::mayReturn() const {
484   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
485     return !CI->doesNotReturn();
486   return true;
487 }
488
489 /// isAssociative - Return true if the instruction is associative:
490 ///
491 ///   Associative operators satisfy:  x op (y op z) === (x op y) op z
492 ///
493 /// In LLVM, the Add, Mul, And, Or, and Xor operators are associative.
494 ///
495 bool Instruction::isAssociative(unsigned Opcode) {
496   return Opcode == And || Opcode == Or || Opcode == Xor ||
497          Opcode == Add || Opcode == Mul;
498 }
499
500 bool Instruction::isAssociative() const {
501   unsigned Opcode = getOpcode();
502   if (isAssociative(Opcode))
503     return true;
504
505   switch (Opcode) {
506   case FMul:
507   case FAdd:
508     return cast<FPMathOperator>(this)->hasUnsafeAlgebra();
509   default:
510     return false;
511   }
512 }
513
514 /// isCommutative - Return true if the instruction is commutative:
515 ///
516 ///   Commutative operators satisfy: (x op y) === (y op x)
517 ///
518 /// In LLVM, these are the associative operators, plus SetEQ and SetNE, when
519 /// applied to any type.
520 ///
521 bool Instruction::isCommutative(unsigned op) {
522   switch (op) {
523   case Add:
524   case FAdd:
525   case Mul:
526   case FMul:
527   case And:
528   case Or:
529   case Xor:
530     return true;
531   default:
532     return false;
533   }
534 }
535
536 /// isIdempotent - Return true if the instruction is idempotent:
537 ///
538 ///   Idempotent operators satisfy:  x op x === x
539 ///
540 /// In LLVM, the And and Or operators are idempotent.
541 ///
542 bool Instruction::isIdempotent(unsigned Opcode) {
543   return Opcode == And || Opcode == Or;
544 }
545
546 /// isNilpotent - Return true if the instruction is nilpotent:
547 ///
548 ///   Nilpotent operators satisfy:  x op x === Id,
549 ///
550 ///   where Id is the identity for the operator, i.e. a constant such that
551 ///     x op Id === x and Id op x === x for all x.
552 ///
553 /// In LLVM, the Xor operator is nilpotent.
554 ///
555 bool Instruction::isNilpotent(unsigned Opcode) {
556   return Opcode == Xor;
557 }
558
559 Instruction *Instruction::cloneImpl() const {
560   llvm_unreachable("Subclass of Instruction failed to implement cloneImpl");
561 }
562
563 Instruction *Instruction::clone() const {
564   Instruction *New = nullptr;
565   switch (getOpcode()) {
566   default:
567     llvm_unreachable("Unhandled Opcode.");
568 #define HANDLE_INST(num, opc, clas)                                            \
569   case Instruction::opc:                                                       \
570     New = cast<clas>(this)->cloneImpl();                                       \
571     break;
572 #include "llvm/IR/Instruction.def"
573 #undef HANDLE_INST
574   }
575
576   New->SubclassOptionalData = SubclassOptionalData;
577   if (!hasMetadata())
578     return New;
579
580   // Otherwise, enumerate and copy over metadata from the old instruction to the
581   // new one.
582   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> TheMDs;
583   getAllMetadataOtherThanDebugLoc(TheMDs);
584   for (const auto &MD : TheMDs)
585     New->setMetadata(MD.first, MD.second);
586
587   New->setDebugLoc(getDebugLoc());
588   return New;
589 }