Move TargetData to DataLayout.
[oota-llvm.git] / include / llvm / ExecutionEngine / ExecutionEngine.h
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 #ifndef LLVM_EXECUTION_ENGINE_H
 #define LLVM_EXECUTION_ENGINE_H
 
-#include <vector>
-#include <map>
-#include <string>
+#include "llvm/MC/MCCodeGenInfo.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/StringRef.h"
 #include "llvm/ADT/ValueMap.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
-#include "llvm/System/Mutex.h"
+#include "llvm/Support/Mutex.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Target/TargetOptions.h"
+#include <vector>
+#include <map>
+#include <string>
 
 namespace llvm {
 
@@ -36,11 +41,13 @@ class JITEventListener;
 class JITMemoryManager;
 class MachineCodeInfo;
 class Module;
-class ModuleProvider;
 class MutexGuard;
-class TargetData;
+class DataLayout;
+class Triple;
 class Type;
 
+/// \brief Helper class for helping synchronize access to the global address map
+/// table.
 class ExecutionEngineState {
 public:
   struct AddressMapConfig : public ValueMapConfig<const GlobalValue*> {
@@ -70,8 +77,7 @@ private:
 public:
   ExecutionEngineState(ExecutionEngine &EE);
 
-  GlobalAddressMapTy &
-  getGlobalAddressMap(const MutexGuard &) {
+  GlobalAddressMapTy &getGlobalAddressMap(const MutexGuard &) {
     return GlobalAddressMap;
   }
 
@@ -80,57 +86,84 @@ public:
     return GlobalAddressReverseMap;
   }
 
-  // Returns the address ToUnmap was mapped to.
+  /// \brief Erase an entry from the mapping table.
+  ///
+  /// \returns The address that \p ToUnmap was happed to.
   void *RemoveMapping(const MutexGuard &, const GlobalValue *ToUnmap);
 };
 
-
+/// \brief Abstract interface for implementation execution of LLVM modules,
+/// designed to support both interpreter and just-in-time (JIT) compiler
+/// implementations.
 class ExecutionEngine {
-  const TargetData *TD;
+  /// The state object holding the global address mapping, which must be
+  /// accessed synchronously.
+  //
+  // FIXME: There is no particular need the entire map needs to be
+  // synchronized.  Wouldn't a reader-writer design be better here?
   ExecutionEngineState EEState;
+
+  /// The target data for the platform for which execution is being performed.
+  const DataLayout *TD;
+
+  /// Whether lazy JIT compilation is enabled.
   bool CompilingLazily;
+
+  /// Whether JIT compilation of external global variables is allowed.
   bool GVCompilationDisabled;
+
+  /// Whether the JIT should perform lookups of external symbols (e.g.,
+  /// using dlsym).
   bool SymbolSearchingDisabled;
 
   friend class EngineBuilder;  // To allow access to JITCtor and InterpCtor.
 
 protected:
-  /// Modules - This is a list of ModuleProvider's that we are JIT'ing from.  We
-  /// use a smallvector to optimize for the case where there is only one module.
-  SmallVector<ModuleProvider*, 1> Modules;
-  
-  void setTargetData(const TargetData *td) {
-    TD = td;
-  }
-  
+  /// The list of Modules that we are JIT'ing from.  We use a SmallVector to
+  /// optimize for the case where there is only one module.
+  SmallVector<Module*, 1> Modules;
+
+  void setDataLayout(const DataLayout *td) { TD = td; }
+
   /// getMemoryforGV - Allocate memory for a global variable.
-  virtual char* getMemoryForGV(const GlobalVariable* GV);
+  virtual char *getMemoryForGV(const GlobalVariable *GV);
 
   // To avoid having libexecutionengine depend on the JIT and interpreter
-  // libraries, the JIT and Interpreter set these functions to ctor pointers
-  // at startup time if they are linked in.
-  static ExecutionEngine *(*JITCtor)(ModuleProvider *MP,
-                                     std::string *ErrorStr,
-                                     JITMemoryManager *JMM,
-                                     CodeGenOpt::Level OptLevel,
-                                     bool GVsWithCode);
-  static ExecutionEngine *(*InterpCtor)(ModuleProvider *MP,
-                                        std::string *ErrorStr);
+  // libraries, the execution engine implementations set these functions to ctor
+  // pointers at startup time if they are linked in.
+  static ExecutionEngine *(*JITCtor)(
+    Module *M,
+    std::string *ErrorStr,
+    JITMemoryManager *JMM,
+    bool GVsWithCode,
+    TargetMachine *TM);
+  static ExecutionEngine *(*MCJITCtor)(
+    Module *M,
+    std::string *ErrorStr,
+    JITMemoryManager *JMM,
+    bool GVsWithCode,
+    TargetMachine *TM);
+  static ExecutionEngine *(*InterpCtor)(Module *M, std::string *ErrorStr);
 
   /// LazyFunctionCreator - If an unknown function is needed, this function
-  /// pointer is invoked to create it. If this returns null, the JIT will abort.
-  void* (*LazyFunctionCreator)(const std::string &);
-  
-  /// ExceptionTableRegister - If Exception Handling is set, the JIT will 
-  /// register dwarf tables with this function
+  /// pointer is invoked to create it.  If this returns null, the JIT will
+  /// abort.
+  void *(*LazyFunctionCreator)(const std::string &);
+
+  /// ExceptionTableRegister - If Exception Handling is set, the JIT will
+  /// register dwarf tables with this function.
   typedef void (*EERegisterFn)(void*);
-  static EERegisterFn ExceptionTableRegister;
+  EERegisterFn ExceptionTableRegister;
+  EERegisterFn ExceptionTableDeregister;
+  /// This maps functions to their exception tables frames.
+  DenseMap<const Function*, void*> AllExceptionTables;
+
 
 public:
-  /// lock - This lock is protects the ExecutionEngine, JIT, JITResolver and
+  /// lock - This lock protects the ExecutionEngine, JIT, JITResolver and
   /// JITEmitter classes.  It must be held while changing the internal state of
   /// any of those classes.
-  sys::Mutex lock; // Used to make this class and subclasses thread-safe
+  sys::Mutex lock;
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   //  ExecutionEngine Startup
@@ -140,85 +173,95 @@ public:
 
   /// create - This is the factory method for creating an execution engine which
   /// is appropriate for the current machine.  This takes ownership of the
-  /// module provider.
-  static ExecutionEngine *create(ModuleProvider *MP,
+  /// module.
+  ///
+  /// \param GVsWithCode - Allocating globals with code breaks
+  /// freeMachineCodeForFunction and is probably unsafe and bad for performance.
+  /// However, we have clients who depend on this behavior, so we must support
+  /// it.  Eventually, when we're willing to break some backwards compatibility,
+  /// this flag should be flipped to false, so that by default
+  /// freeMachineCodeForFunction works.
+  static ExecutionEngine *create(Module *M,
                                  bool ForceInterpreter = false,
                                  std::string *ErrorStr = 0,
                                  CodeGenOpt::Level OptLevel =
-                                   CodeGenOpt::Default,
-                                 // Allocating globals with code breaks
-                                 // freeMachineCodeForFunction and is probably
-                                 // unsafe and bad for performance.  However,
-                                 // we have clients who depend on this
-                                 // behavior, so we must support it.
-                                 // Eventually, when we're willing to break
-                                 // some backwards compatability, this flag
-                                 // should be flipped to false, so that by
-                                 // default freeMachineCodeForFunction works.
+                                 CodeGenOpt::Default,
                                  bool GVsWithCode = true);
 
-  /// create - This is the factory method for creating an execution engine which
-  /// is appropriate for the current machine.  This takes ownership of the
-  /// module.
-  static ExecutionEngine *create(Module *M);
-
   /// createJIT - This is the factory method for creating a JIT for the current
   /// machine, it does not fall back to the interpreter.  This takes ownership
-  /// of the ModuleProvider and JITMemoryManager if successful.
+  /// of the Module and JITMemoryManager if successful.
   ///
   /// Clients should make sure to initialize targets prior to calling this
   /// function.
-  static ExecutionEngine *createJIT(ModuleProvider *MP,
+  static ExecutionEngine *createJIT(Module *M,
                                     std::string *ErrorStr = 0,
                                     JITMemoryManager *JMM = 0,
                                     CodeGenOpt::Level OptLevel =
-                                      CodeGenOpt::Default,
-                                    bool GVsWithCode = true);
-
-  /// addModuleProvider - Add a ModuleProvider to the list of modules that we
-  /// can JIT from.  Note that this takes ownership of the ModuleProvider: when
-  /// the ExecutionEngine is destroyed, it destroys the MP as well.
-  virtual void addModuleProvider(ModuleProvider *P) {
-    Modules.push_back(P);
+                                    CodeGenOpt::Default,
+                                    bool GVsWithCode = true,
+                                    Reloc::Model RM = Reloc::Default,
+                                    CodeModel::Model CMM =
+                                    CodeModel::JITDefault);
+
+  /// addModule - Add a Module to the list of modules that we can JIT from.
+  /// Note that this takes ownership of the Module: when the ExecutionEngine is
+  /// destroyed, it destroys the Module as well.
+  virtual void addModule(Module *M) {
+    Modules.push_back(M);
   }
-  
-  //===----------------------------------------------------------------------===//
-
-  const TargetData *getTargetData() const { return TD; }
 
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
 
-  /// removeModuleProvider - Remove a ModuleProvider from the list of modules.
-  /// Relases the Module from the ModuleProvider, materializing it in the
-  /// process, and returns the materialized Module.
-  virtual Module* removeModuleProvider(ModuleProvider *P,
-                                       std::string *ErrInfo = 0);
+  const DataLayout *getDataLayout() const { return TD; }
 
-  /// deleteModuleProvider - Remove a ModuleProvider from the list of modules,
-  /// and deletes the ModuleProvider and owned Module.  Avoids materializing 
-  /// the underlying module.
-  virtual void deleteModuleProvider(ModuleProvider *P,std::string *ErrInfo = 0);
+  /// removeModule - Remove a Module from the list of modules.  Returns true if
+  /// M is found.
+  virtual bool removeModule(Module *M);
 
   /// FindFunctionNamed - Search all of the active modules to find the one that
   /// defines FnName.  This is very slow operation and shouldn't be used for
   /// general code.
   Function *FindFunctionNamed(const char *FnName);
-  
+
   /// runFunction - Execute the specified function with the specified arguments,
   /// and return the result.
-  ///
   virtual GenericValue runFunction(Function *F,
                                 const std::vector<GenericValue> &ArgValues) = 0;
 
+  /// getPointerToNamedFunction - This method returns the address of the
+  /// specified function by using the dlsym function call.  As such it is only
+  /// useful for resolving library symbols, not code generated symbols.
+  ///
+  /// If AbortOnFailure is false and no function with the given name is
+  /// found, this function silently returns a null pointer. Otherwise,
+  /// it prints a message to stderr and aborts.
+  ///
+  virtual void *getPointerToNamedFunction(const std::string &Name,
+                                          bool AbortOnFailure = true) = 0;
+
+  /// mapSectionAddress - map a section to its target address space value.
+  /// Map the address of a JIT section as returned from the memory manager
+  /// to the address in the target process as the running code will see it.
+  /// This is the address which will be used for relocation resolution.
+  virtual void mapSectionAddress(const void *LocalAddress, uint64_t TargetAddress) {
+    llvm_unreachable("Re-mapping of section addresses not supported with this "
+                     "EE!");
+  }
+
   /// runStaticConstructorsDestructors - This method is used to execute all of
-  /// the static constructors or destructors for a program, depending on the
-  /// value of isDtors.
+  /// the static constructors or destructors for a program.
+  ///
+  /// \param isDtors - Run the destructors instead of constructors.
   void runStaticConstructorsDestructors(bool isDtors);
+
   /// runStaticConstructorsDestructors - This method is used to execute all of
-  /// the static constructors or destructors for a module, depending on the
-  /// value of isDtors.
+  /// the static constructors or destructors for a particular module.
+  ///
+  /// \param isDtors - Run the destructors instead of constructors.
   void runStaticConstructorsDestructors(Module *module, bool isDtors);
-  
-  
+
+
   /// runFunctionAsMain - This is a helper function which wraps runFunction to
   /// handle the common task of starting up main with the specified argc, argv,
   /// and envp parameters.
@@ -233,30 +276,28 @@ public:
   /// existing data in memory.  Mappings are automatically removed when their
   /// GlobalValue is destroyed.
   void addGlobalMapping(const GlobalValue *GV, void *Addr);
-  
-  /// clearAllGlobalMappings - Clear all global mappings and start over again
-  /// use in dynamic compilation scenarios when you want to move globals
+
+  /// clearAllGlobalMappings - Clear all global mappings and start over again,
+  /// for use in dynamic compilation scenarios to move globals.
   void clearAllGlobalMappings();
-  
+
   /// clearGlobalMappingsFromModule - Clear all global mappings that came from a
   /// particular module, because it has been removed from the JIT.
   void clearGlobalMappingsFromModule(Module *M);
-  
+
   /// updateGlobalMapping - Replace an existing mapping for GV with a new
   /// address.  This updates both maps as required.  If "Addr" is null, the
   /// entry for the global is removed from the mappings.  This returns the old
   /// value of the pointer, or null if it was not in the map.
   void *updateGlobalMapping(const GlobalValue *GV, void *Addr);
-  
+
   /// getPointerToGlobalIfAvailable - This returns the address of the specified
   /// global value if it is has already been codegen'd, otherwise it returns
   /// null.
-  ///
   void *getPointerToGlobalIfAvailable(const GlobalValue *GV);
 
   /// getPointerToGlobal - This returns the address of the specified global
-  /// value.  This may involve code generation if it's a function.
-  ///
+  /// value. This may involve code generation if it's a function.
   void *getPointerToGlobal(const GlobalValue *GV);
 
   /// getPointerToFunction - The different EE's represent function bodies in
@@ -264,20 +305,17 @@ public:
   /// pointer should look like.  When F is destroyed, the ExecutionEngine will
   /// remove its global mapping and free any machine code.  Be sure no threads
   /// are running inside F when that happens.
-  ///
   virtual void *getPointerToFunction(Function *F) = 0;
 
   /// getPointerToBasicBlock - The different EE's represent basic blocks in
   /// different ways.  Return the representation for a blockaddress of the
   /// specified block.
-  ///
   virtual void *getPointerToBasicBlock(BasicBlock *BB) = 0;
-  
+
   /// getPointerToFunctionOrStub - If the specified function has been
   /// code-gen'd, return a pointer to the function.  If not, compile it, or use
   /// a stub to implement lazy compilation if available.  See
   /// getPointerToFunction for the requirements on destroying F.
-  ///
   virtual void *getPointerToFunctionOrStub(Function *F) {
     // Default implementation, just codegen the function.
     return getPointerToFunction(F);
@@ -291,30 +329,32 @@ public:
   ///
   const GlobalValue *getGlobalValueAtAddress(void *Addr);
 
-
+  /// StoreValueToMemory - Stores the data in Val of type Ty at address Ptr.
+  /// Ptr is the address of the memory at which to store Val, cast to
+  /// GenericValue *.  It is not a pointer to a GenericValue containing the
+  /// address at which to store Val.
   void StoreValueToMemory(const GenericValue &Val, GenericValue *Ptr,
-                          const Type *Ty);
+                          Type *Ty);
+
   void InitializeMemory(const Constant *Init, void *Addr);
 
-  /// recompileAndRelinkFunction - This method is used to force a function
-  /// which has already been compiled to be compiled again, possibly
-  /// after it has been modified. Then the entry to the old copy is overwritten
-  /// with a branch to the new copy. If there was no old copy, this acts
-  /// just like VM::getPointerToFunction().
-  ///
+  /// recompileAndRelinkFunction - This method is used to force a function which
+  /// has already been compiled to be compiled again, possibly after it has been
+  /// modified.  Then the entry to the old copy is overwritten with a branch to
+  /// the new copy.  If there was no old copy, this acts just like
+  /// VM::getPointerToFunction().
   virtual void *recompileAndRelinkFunction(Function *F) = 0;
 
   /// freeMachineCodeForFunction - Release memory in the ExecutionEngine
   /// corresponding to the machine code emitted to execute this function, useful
   /// for garbage-collecting generated code.
-  ///
   virtual void freeMachineCodeForFunction(Function *F) = 0;
 
   /// getOrEmitGlobalVariable - Return the address of the specified global
   /// variable, possibly emitting it to memory if needed.  This is used by the
   /// Emitter.
   virtual void *getOrEmitGlobalVariable(const GlobalVariable *GV) {
-    return getPointerToGlobal((GlobalValue*)GV);
+    return getPointerToGlobal((const GlobalValue *)GV);
   }
 
   /// Registers a listener to be called back on various events within
@@ -375,33 +415,52 @@ public:
   void InstallLazyFunctionCreator(void* (*P)(const std::string &)) {
     LazyFunctionCreator = P;
   }
-  
+
   /// InstallExceptionTableRegister - The JIT will use the given function
   /// to register the exception tables it generates.
-  static void InstallExceptionTableRegister(void (*F)(void*)) {
+  void InstallExceptionTableRegister(EERegisterFn F) {
     ExceptionTableRegister = F;
   }
-  
-  /// RegisterTable - Registers the given pointer as an exception table. It uses
-  /// the ExceptionTableRegister function.
-  static void RegisterTable(void* res) {
-    if (ExceptionTableRegister)
+  void InstallExceptionTableDeregister(EERegisterFn F) {
+    ExceptionTableDeregister = F;
+  }
+
+  /// RegisterTable - Registers the given pointer as an exception table.  It
+  /// uses the ExceptionTableRegister function.
+  void RegisterTable(const Function *fn, void* res) {
+    if (ExceptionTableRegister) {
       ExceptionTableRegister(res);
+      AllExceptionTables[fn] = res;
+    }
+  }
+
+  /// DeregisterTable - Deregisters the exception frame previously registered
+  /// for the given function.
+  void DeregisterTable(const Function *Fn) {
+    if (ExceptionTableDeregister) {
+      DenseMap<const Function*, void*>::iterator frame =
+        AllExceptionTables.find(Fn);
+      if(frame != AllExceptionTables.end()) {
+        ExceptionTableDeregister(frame->second);
+        AllExceptionTables.erase(frame);
+      }
+    }
   }
 
+  /// DeregisterAllTables - Deregisters all previously registered pointers to an
+  /// exception tables.  It uses the ExceptionTableoDeregister function.
+  void DeregisterAllTables();
+
 protected:
-  explicit ExecutionEngine(ModuleProvider *P);
+  explicit ExecutionEngine(Module *M);
 
   void emitGlobals();
 
-  // EmitGlobalVariable - This method emits the specified global variable to the
-  // address specified in GlobalAddresses, or allocates new memory if it's not
-  // already in the map.
   void EmitGlobalVariable(const GlobalVariable *GV);
 
   GenericValue getConstantValue(const Constant *C);
-  void LoadValueFromMemory(GenericValue &Result, GenericValue *Ptr, 
-                           const Type *Ty);
+  void LoadValueFromMemory(GenericValue &Result, GenericValue *Ptr,
+                           Type *Ty);
 };
 
 namespace EngineKind {
@@ -417,37 +476,41 @@ namespace EngineKind {
 /// stack-allocating a builder, chaining the various set* methods, and
 /// terminating it with a .create() call.
 class EngineBuilder {
-
- private:
-  ModuleProvider *MP;
+private:
+  Module *M;
   EngineKind::Kind WhichEngine;
   std::string *ErrorStr;
   CodeGenOpt::Level OptLevel;
   JITMemoryManager *JMM;
   bool AllocateGVsWithCode;
+  TargetOptions Options;
+  Reloc::Model RelocModel;
+  CodeModel::Model CMModel;
+  std::string MArch;
+  std::string MCPU;
+  SmallVector<std::string, 4> MAttrs;
+  bool UseMCJIT;
 
   /// InitEngine - Does the common initialization of default options.
-  ///
   void InitEngine() {
     WhichEngine = EngineKind::Either;
     ErrorStr = NULL;
     OptLevel = CodeGenOpt::Default;
     JMM = NULL;
+    Options = TargetOptions();
     AllocateGVsWithCode = false;
+    RelocModel = Reloc::Default;
+    CMModel = CodeModel::JITDefault;
+    UseMCJIT = false;
   }
 
- public:
+public:
   /// EngineBuilder - Constructor for EngineBuilder.  If create() is called and
-  /// is successful, the created engine takes ownership of the module
-  /// provider.
-  EngineBuilder(ModuleProvider *mp) : MP(mp) {
+  /// is successful, the created engine takes ownership of the module.
+  EngineBuilder(Module *m) : M(m) {
     InitEngine();
   }
 
-  /// EngineBuilder - Overloaded constructor that automatically creates an
-  /// ExistingModuleProvider for an existing module.
-  EngineBuilder(Module *m);
-
   /// setEngineKind - Controls whether the user wants the interpreter, the JIT,
   /// or whichever engine works.  This option defaults to EngineKind::Either.
   EngineBuilder &setEngineKind(EngineKind::Kind w) {
@@ -478,6 +541,28 @@ class EngineBuilder {
     return *this;
   }
 
+  /// setTargetOptions - Set the target options that the ExecutionEngine
+  /// target is using. Defaults to TargetOptions().
+  EngineBuilder &setTargetOptions(const TargetOptions &Opts) {
+    Options = Opts;
+    return *this;
+  }
+
+  /// setRelocationModel - Set the relocation model that the ExecutionEngine
+  /// target is using. Defaults to target specific default "Reloc::Default".
+  EngineBuilder &setRelocationModel(Reloc::Model RM) {
+    RelocModel = RM;
+    return *this;
+  }
+
+  /// setCodeModel - Set the CodeModel that the ExecutionEngine target
+  /// data is using. Defaults to target specific default
+  /// "CodeModel::JITDefault".
+  EngineBuilder &setCodeModel(CodeModel::Model M) {
+    CMModel = M;
+    return *this;
+  }
+
   /// setAllocateGVsWithCode - Sets whether global values should be allocated
   /// into the same buffer as code.  For most applications this should be set
   /// to false.  Allocating globals with code breaks freeMachineCodeForFunction
@@ -490,7 +575,47 @@ class EngineBuilder {
     return *this;
   }
 
-  ExecutionEngine *create();
+  /// setMArch - Override the architecture set by the Module's triple.
+  EngineBuilder &setMArch(StringRef march) {
+    MArch.assign(march.begin(), march.end());
+    return *this;
+  }
+
+  /// setMCPU - Target a specific cpu type.
+  EngineBuilder &setMCPU(StringRef mcpu) {
+    MCPU.assign(mcpu.begin(), mcpu.end());
+    return *this;
+  }
+
+  /// setUseMCJIT - Set whether the MC-JIT implementation should be used
+  /// (experimental).
+  EngineBuilder &setUseMCJIT(bool Value) {
+    UseMCJIT = Value;
+    return *this;
+  }
+
+  /// setMAttrs - Set cpu-specific attributes.
+  template<typename StringSequence>
+  EngineBuilder &setMAttrs(const StringSequence &mattrs) {
+    MAttrs.clear();
+    MAttrs.append(mattrs.begin(), mattrs.end());
+    return *this;
+  }
+
+  TargetMachine *selectTarget();
+
+  /// selectTarget - Pick a target either via -march or by guessing the native
+  /// arch.  Add any CPU features specified via -mcpu or -mattr.
+  TargetMachine *selectTarget(const Triple &TargetTriple,
+                              StringRef MArch,
+                              StringRef MCPU,
+                              const SmallVectorImpl<std::string>& MAttrs);
+
+  ExecutionEngine *create() {
+    return create(selectTarget());
+  }
+
+  ExecutionEngine *create(TargetMachine *TM);
 };
 
 } // End llvm namespace