[C++11] Modernize the IR library a bit.
[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/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(0) {
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(0) {
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 == 0 && "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) && "setting 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) && "setting 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) && "setting 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) && "setting 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) && "setting 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) && "setting 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 /// isIdenticalTo - Return true if the specified instruction is exactly
266 /// identical to the current one.  This means that all operands match and any
267 /// extra information (e.g. load is volatile) agree.
268 bool Instruction::isIdenticalTo(const Instruction *I) const {
269   return isIdenticalToWhenDefined(I) &&
270          SubclassOptionalData == I->SubclassOptionalData;
271 }
272
273 /// isIdenticalToWhenDefined - This is like isIdenticalTo, except that it
274 /// ignores the SubclassOptionalData flags, which specify conditions
275 /// under which the instruction's result is undefined.
276 bool Instruction::isIdenticalToWhenDefined(const Instruction *I) const {
277   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
278       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
279       getType() != I->getType())
280     return false;
281
282   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
283   // if all operands are the same.
284   if (!std::equal(op_begin(), op_end(), I->op_begin()))
285     return false;
286
287   // Check special state that is a part of some instructions.
288   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(this))
289     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I)->isVolatile() &&
290            LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I)->getAlignment() &&
291            LI->getOrdering() == cast<LoadInst>(I)->getOrdering() &&
292            LI->getSynchScope() == cast<LoadInst>(I)->getSynchScope();
293   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(this))
294     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I)->isVolatile() &&
295            SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I)->getAlignment() &&
296            SI->getOrdering() == cast<StoreInst>(I)->getOrdering() &&
297            SI->getSynchScope() == cast<StoreInst>(I)->getSynchScope();
298   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(this))
299     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I)->getPredicate();
300   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
301     return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I)->isTailCall() &&
302            CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I)->getCallingConv() &&
303            CI->getAttributes() == cast<CallInst>(I)->getAttributes();
304   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(this))
305     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I)->getCallingConv() &&
306            CI->getAttributes() == cast<InvokeInst>(I)->getAttributes();
307   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(this))
308     return IVI->getIndices() == cast<InsertValueInst>(I)->getIndices();
309   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(this))
310     return EVI->getIndices() == cast<ExtractValueInst>(I)->getIndices();
311   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(this))
312     return FI->getOrdering() == cast<FenceInst>(FI)->getOrdering() &&
313            FI->getSynchScope() == cast<FenceInst>(FI)->getSynchScope();
314   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(this))
315     return CXI->isVolatile() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I)->isVolatile() &&
316            CXI->getOrdering() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I)->getOrdering() &&
317            CXI->getSynchScope() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I)->getSynchScope();
318   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(this))
319     return RMWI->getOperation() == cast<AtomicRMWInst>(I)->getOperation() &&
320            RMWI->isVolatile() == cast<AtomicRMWInst>(I)->isVolatile() &&
321            RMWI->getOrdering() == cast<AtomicRMWInst>(I)->getOrdering() &&
322            RMWI->getSynchScope() == cast<AtomicRMWInst>(I)->getSynchScope();
323   if (const PHINode *thisPHI = dyn_cast<PHINode>(this)) {
324     const PHINode *otherPHI = cast<PHINode>(I);
325     return std::equal(thisPHI->block_begin(), thisPHI->block_end(),
326                       otherPHI->block_begin());
327   }
328   return true;
329 }
330
331 // isSameOperationAs
332 // This should be kept in sync with isEquivalentOperation in
333 // lib/Transforms/IPO/MergeFunctions.cpp.
334 bool Instruction::isSameOperationAs(const Instruction *I,
335                                     unsigned flags) const {
336   bool IgnoreAlignment = flags & CompareIgnoringAlignment;
337   bool UseScalarTypes  = flags & CompareUsingScalarTypes;
338
339   if (getOpcode() != I->getOpcode() ||
340       getNumOperands() != I->getNumOperands() ||
341       (UseScalarTypes ?
342        getType()->getScalarType() != I->getType()->getScalarType() :
343        getType() != I->getType()))
344     return false;
345
346   // We have two instructions of identical opcode and #operands.  Check to see
347   // if all operands are the same type
348   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
349     if (UseScalarTypes ?
350         getOperand(i)->getType()->getScalarType() !=
351           I->getOperand(i)->getType()->getScalarType() :
352         getOperand(i)->getType() != I->getOperand(i)->getType())
353       return false;
354
355   // Check special state that is a part of some instructions.
356   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(this))
357     return LI->isVolatile() == cast<LoadInst>(I)->isVolatile() &&
358            (LI->getAlignment() == cast<LoadInst>(I)->getAlignment() ||
359             IgnoreAlignment) &&
360            LI->getOrdering() == cast<LoadInst>(I)->getOrdering() &&
361            LI->getSynchScope() == cast<LoadInst>(I)->getSynchScope();
362   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(this))
363     return SI->isVolatile() == cast<StoreInst>(I)->isVolatile() &&
364            (SI->getAlignment() == cast<StoreInst>(I)->getAlignment() ||
365             IgnoreAlignment) &&
366            SI->getOrdering() == cast<StoreInst>(I)->getOrdering() &&
367            SI->getSynchScope() == cast<StoreInst>(I)->getSynchScope();
368   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(this))
369     return CI->getPredicate() == cast<CmpInst>(I)->getPredicate();
370   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
371     return CI->isTailCall() == cast<CallInst>(I)->isTailCall() &&
372            CI->getCallingConv() == cast<CallInst>(I)->getCallingConv() &&
373            CI->getAttributes() == cast<CallInst>(I)->getAttributes();
374   if (const InvokeInst *CI = dyn_cast<InvokeInst>(this))
375     return CI->getCallingConv() == cast<InvokeInst>(I)->getCallingConv() &&
376            CI->getAttributes() ==
377              cast<InvokeInst>(I)->getAttributes();
378   if (const InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(this))
379     return IVI->getIndices() == cast<InsertValueInst>(I)->getIndices();
380   if (const ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(this))
381     return EVI->getIndices() == cast<ExtractValueInst>(I)->getIndices();
382   if (const FenceInst *FI = dyn_cast<FenceInst>(this))
383     return FI->getOrdering() == cast<FenceInst>(I)->getOrdering() &&
384            FI->getSynchScope() == cast<FenceInst>(I)->getSynchScope();
385   if (const AtomicCmpXchgInst *CXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(this))
386     return CXI->isVolatile() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I)->isVolatile() &&
387            CXI->getOrdering() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I)->getOrdering() &&
388            CXI->getSynchScope() == cast<AtomicCmpXchgInst>(I)->getSynchScope();
389   if (const AtomicRMWInst *RMWI = dyn_cast<AtomicRMWInst>(this))
390     return RMWI->getOperation() == cast<AtomicRMWInst>(I)->getOperation() &&
391            RMWI->isVolatile() == cast<AtomicRMWInst>(I)->isVolatile() &&
392            RMWI->getOrdering() == cast<AtomicRMWInst>(I)->getOrdering() &&
393            RMWI->getSynchScope() == cast<AtomicRMWInst>(I)->getSynchScope();
394
395   return true;
396 }
397
398 /// isUsedOutsideOfBlock - Return true if there are any uses of I outside of the
399 /// specified block.  Note that PHI nodes are considered to evaluate their
400 /// operands in the corresponding predecessor block.
401 bool Instruction::isUsedOutsideOfBlock(const BasicBlock *BB) const {
402   for (const Use &U : uses()) {
403     // PHI nodes uses values in the corresponding predecessor block.  For other
404     // instructions, just check to see whether the parent of the use matches up.
405     const Instruction *I = cast<Instruction>(U.getUser());
406     const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I);
407     if (PN == 0) {
408       if (I->getParent() != BB)
409         return true;
410       continue;
411     }
412
413     if (PN->getIncomingBlock(U) != BB)
414       return true;
415   }
416   return false;
417 }
418
419 /// mayReadFromMemory - Return true if this instruction may read memory.
420 ///
421 bool Instruction::mayReadFromMemory() const {
422   switch (getOpcode()) {
423   default: return false;
424   case Instruction::VAArg:
425   case Instruction::Load:
426   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayReadFromMemory
427   case Instruction::AtomicCmpXchg:
428   case Instruction::AtomicRMW:
429     return true;
430   case Instruction::Call:
431     return !cast<CallInst>(this)->doesNotAccessMemory();
432   case Instruction::Invoke:
433     return !cast<InvokeInst>(this)->doesNotAccessMemory();
434   case Instruction::Store:
435     return !cast<StoreInst>(this)->isUnordered();
436   }
437 }
438
439 /// mayWriteToMemory - Return true if this instruction may modify memory.
440 ///
441 bool Instruction::mayWriteToMemory() const {
442   switch (getOpcode()) {
443   default: return false;
444   case Instruction::Fence: // FIXME: refine definition of mayWriteToMemory
445   case Instruction::Store:
446   case Instruction::VAArg:
447   case Instruction::AtomicCmpXchg:
448   case Instruction::AtomicRMW:
449     return true;
450   case Instruction::Call:
451     return !cast<CallInst>(this)->onlyReadsMemory();
452   case Instruction::Invoke:
453     return !cast<InvokeInst>(this)->onlyReadsMemory();
454   case Instruction::Load:
455     return !cast<LoadInst>(this)->isUnordered();
456   }
457 }
458
459 bool Instruction::mayThrow() const {
460   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
461     return !CI->doesNotThrow();
462   return isa<ResumeInst>(this);
463 }
464
465 bool Instruction::mayReturn() const {
466   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(this))
467     return !CI->doesNotReturn();
468   return true;
469 }
470
471 /// isAssociative - Return true if the instruction is associative:
472 ///
473 ///   Associative operators satisfy:  x op (y op z) === (x op y) op z
474 ///
475 /// In LLVM, the Add, Mul, And, Or, and Xor operators are associative.
476 ///
477 bool Instruction::isAssociative(unsigned Opcode) {
478   return Opcode == And || Opcode == Or || Opcode == Xor ||
479          Opcode == Add || Opcode == Mul;
480 }
481
482 bool Instruction::isAssociative() const {
483   unsigned Opcode = getOpcode();
484   if (isAssociative(Opcode))
485     return true;
486
487   switch (Opcode) {
488   case FMul:
489   case FAdd:
490     return cast<FPMathOperator>(this)->hasUnsafeAlgebra();
491   default:
492     return false;
493   }
494 }
495
496 /// isCommutative - Return true if the instruction is commutative:
497 ///
498 ///   Commutative operators satisfy: (x op y) === (y op x)
499 ///
500 /// In LLVM, these are the associative operators, plus SetEQ and SetNE, when
501 /// applied to any type.
502 ///
503 bool Instruction::isCommutative(unsigned op) {
504   switch (op) {
505   case Add:
506   case FAdd:
507   case Mul:
508   case FMul:
509   case And:
510   case Or:
511   case Xor:
512     return true;
513   default:
514     return false;
515   }
516 }
517
518 /// isIdempotent - Return true if the instruction is idempotent:
519 ///
520 ///   Idempotent operators satisfy:  x op x === x
521 ///
522 /// In LLVM, the And and Or operators are idempotent.
523 ///
524 bool Instruction::isIdempotent(unsigned Opcode) {
525   return Opcode == And || Opcode == Or;
526 }
527
528 /// isNilpotent - Return true if the instruction is nilpotent:
529 ///
530 ///   Nilpotent operators satisfy:  x op x === Id,
531 ///
532 ///   where Id is the identity for the operator, i.e. a constant such that
533 ///     x op Id === x and Id op x === x for all x.
534 ///
535 /// In LLVM, the Xor operator is nilpotent.
536 ///
537 bool Instruction::isNilpotent(unsigned Opcode) {
538   return Opcode == Xor;
539 }
540
541 Instruction *Instruction::clone() const {
542   Instruction *New = clone_impl();
543   New->SubclassOptionalData = SubclassOptionalData;
544   if (!hasMetadata())
545     return New;
546
547   // Otherwise, enumerate and copy over metadata from the old instruction to the
548   // new one.
549   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode*>, 4> TheMDs;
550   getAllMetadataOtherThanDebugLoc(TheMDs);
551   for (const auto &MD : TheMDs)
552     New->setMetadata(MD.first, MD.second);
553
554   New->setDebugLoc(getDebugLoc());
555   return New;
556 }