Convert some tab stops into spaces.
[oota-llvm.git] / include / llvm / ExecutionEngine / ExecutionEngine.h
index a0e54c14508a23e6939e07e0e2dbb95bd533460d..3287b39a3c9500c8d5d2e57e4df4d2be751d881c 100644 (file)
 //===- ExecutionEngine.h - Abstract Execution Engine Interface --*- C++ -*-===//
 //
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
 // This file defines the abstract interface that implements execution support
 // for LLVM.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef EXECUTION_ENGINE_H
-#define EXECUTION_ENGINE_H
+#ifndef LLVM_EXECUTION_ENGINE_H
+#define LLVM_EXECUTION_ENGINE_H
 
 #include <vector>
-#include <string>
 #include <map>
-#include <cassert>
+#include <string>
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/StringRef.h"
+#include "llvm/ADT/ValueMap.h"
+#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
+#include "llvm/System/Mutex.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+
+namespace llvm {
+
+struct GenericValue;
 class Constant;
-class Type;
-class GlobalValue;
+class ExecutionEngine;
 class Function;
+class GlobalVariable;
+class GlobalValue;
+class JITEventListener;
+class JITMemoryManager;
+class MachineCodeInfo;
 class Module;
+class MutexGuard;
 class TargetData;
-union GenericValue;
+class Type;
+
+class ExecutionEngineState {
+public:
+  struct AddressMapConfig : public ValueMapConfig<const GlobalValue*> {
+    typedef ExecutionEngineState *ExtraData;
+    static sys::Mutex *getMutex(ExecutionEngineState *EES);
+    static void onDelete(ExecutionEngineState *EES, const GlobalValue *Old);
+    static void onRAUW(ExecutionEngineState *, const GlobalValue *,
+                       const GlobalValue *);
+  };
+
+  typedef ValueMap<const GlobalValue *, void *, AddressMapConfig>
+      GlobalAddressMapTy;
+
+private:
+  ExecutionEngine &EE;
+
+  /// GlobalAddressMap - A mapping between LLVM global values and their
+  /// actualized version...
+  GlobalAddressMapTy GlobalAddressMap;
+
+  /// GlobalAddressReverseMap - This is the reverse mapping of GlobalAddressMap,
+  /// used to convert raw addresses into the LLVM global value that is emitted
+  /// at the address.  This map is not computed unless getGlobalValueAtAddress
+  /// is called at some point.
+  std::map<void *, AssertingVH<const GlobalValue> > GlobalAddressReverseMap;
+
+public:
+  ExecutionEngineState(ExecutionEngine &EE);
+
+  GlobalAddressMapTy &
+  getGlobalAddressMap(const MutexGuard &) {
+    return GlobalAddressMap;
+  }
+
+  std::map<void*, AssertingVH<const GlobalValue> > &
+  getGlobalAddressReverseMap(const MutexGuard &) {
+    return GlobalAddressReverseMap;
+  }
+
+  // Returns the address ToUnmap was mapped to.
+  void *RemoveMapping(const MutexGuard &, const GlobalValue *ToUnmap);
+};
+
 
 class ExecutionEngine {
-  Module &CurMod;
   const TargetData *TD;
+  ExecutionEngineState EEState;
+  bool CompilingLazily;
+  bool GVCompilationDisabled;
+  bool SymbolSearchingDisabled;
 
-protected:
-  // GlobalAddress - A mapping between LLVM global values and their actualized
-  // version...
-  std::map<const GlobalValue*, void *> GlobalAddress;
+  friend class EngineBuilder;  // To allow access to JITCtor and InterpCtor.
 
-  void setTargetData(const TargetData &td) {
-    TD = &td;
+protected:
+  /// Modules - This is a 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 setTargetData(const TargetData *td) {
+    TD = td;
   }
+  
+  /// getMemoryforGV - Allocate memory for a global variable.
+  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)(
+    Module *M,
+    std::string *ErrorStr,
+    JITMemoryManager *JMM,
+    CodeGenOpt::Level OptLevel,
+    bool GVsWithCode,
+    CodeModel::Model CMM,
+    StringRef MArch,
+    StringRef MCPU,
+    const SmallVectorImpl<std::string>& MAttrs);
+  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
+  typedef void (*EERegisterFn)(void*);
+  static EERegisterFn ExceptionTableRegister;
+
 public:
-  ExecutionEngine(Module *M) : CurMod(*M) {
-    assert(M && "Module is null?");
-  }
+  /// lock - This lock is 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
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  //  ExecutionEngine Startup
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+
   virtual ~ExecutionEngine();
+
+  /// 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,
+                                 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.
+                                 bool GVsWithCode = true);
+
+  /// 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 Module and JITMemoryManager if successful.
+  ///
+  /// Clients should make sure to initialize targets prior to calling this
+  /// function.
+  static ExecutionEngine *createJIT(Module *M,
+                                    std::string *ErrorStr = 0,
+                                    JITMemoryManager *JMM = 0,
+                                    CodeGenOpt::Level OptLevel =
+                                      CodeGenOpt::Default,
+                                    bool GVsWithCode = true,
+                                    CodeModel::Model CMM =
+                                      CodeModel::Default);
+
+  /// 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);
+  }
   
-  Module &getModule() const { return CurMod; }
-  const TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
+  //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+  const TargetData *getTargetData() const { return TD; }
+
+
+  /// removeModule - Remove a Module from the list of modules.  Returns true if
+  /// M is found.
+  virtual bool removeModule(Module *M);
 
-  /// run - Start execution with the specified function, arguments, and
-  ///       environment.
+  /// 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 int run(const std::string &FnName,
-                  const std::vector<std::string> &Args,
-                  const char ** envp) = 0;
+  virtual GenericValue runFunction(Function *F,
+                                const std::vector<GenericValue> &ArgValues) = 0;
+
+  /// runStaticConstructorsDestructors - This method is used to execute all of
+  /// the static constructors or destructors for a program, depending on the
+  /// value of isDtors.
+  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.
+  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.
+  int runFunctionAsMain(Function *Fn, const std::vector<std::string> &argv,
+                        const char * const * envp);
 
-  static ExecutionEngine *create (Module *M, bool ForceInterpreter,
-                                 bool DebugMode, bool TraceMode);
 
-  /// createJIT - Create an return a new JIT compiler if there is one available
-  /// for the current target.  Otherwise it returns null.
+  /// addGlobalMapping - Tell the execution engine that the specified global is
+  /// at the specified location.  This is used internally as functions are JIT'd
+  /// and as global variables are laid out in memory.  It can and should also be
+  /// used by clients of the EE that want to have an LLVM global overlay
+  /// 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
+  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.
   ///
-  static ExecutionEngine *createJIT(Module *M);
+  void *getPointerToGlobalIfAvailable(const GlobalValue *GV);
 
-  /// createInterpreter - Create a new interpreter object.  This can never fail.
+  /// getPointerToGlobal - This returns the address of the specified global
+  /// value.  This may involve code generation if it's a function.
   ///
-  static ExecutionEngine *createInterpreter(Module *M, bool DebugMode,
-                                            bool TraceMode);
+  void *getPointerToGlobal(const GlobalValue *GV);
+
+  /// getPointerToFunction - The different EE's represent function bodies in
+  /// different ways.  They should each implement this to say what a function
+  /// 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;
 
-  void addGlobalMapping(const Function *F, void *Addr) {
-    void *&CurVal = GlobalAddress[(const GlobalValue*)F];
-    assert(CurVal == 0 && "GlobalMapping already established!");
-    CurVal = Addr;
+  /// 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);
   }
 
-  // getPointerToGlobalIfAvailable - This returns the address of the specified
-  // global value if it is available, otherwise it returns null.
-  //
-  void *getPointerToGlobalIfAvailable(const GlobalValue *GV) {
-    std::map<const GlobalValue*, void*>::iterator I = GlobalAddress.find(GV);
-    return I != GlobalAddress.end() ? I->second : 0;
+  // The JIT overrides a version that actually does this.
+  virtual void runJITOnFunction(Function *, MachineCodeInfo * = 0) { }
+
+  /// getGlobalValueAtAddress - Return the LLVM global value object that starts
+  /// at the specified address.
+  ///
+  const GlobalValue *getGlobalValueAtAddress(void *Addr);
+
+
+  void StoreValueToMemory(const GenericValue &Val, GenericValue *Ptr,
+                          const 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().
+  ///
+  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);
   }
 
-  // getPointerToGlobal - This returns the address of the specified global
-  // value.  This may involve code generation if it's a function.
-  //
-  void *getPointerToGlobal(const GlobalValue *GV);
+  /// Registers a listener to be called back on various events within
+  /// the JIT.  See JITEventListener.h for more details.  Does not
+  /// take ownership of the argument.  The argument may be NULL, in
+  /// which case these functions do nothing.
+  virtual void RegisterJITEventListener(JITEventListener *) {}
+  virtual void UnregisterJITEventListener(JITEventListener *) {}
 
-  // getPointerToFunction - The different EE's represent function bodies in
-  // different ways.  They should each implement this to say what a function
-  // pointer should look like.
-  //
-  virtual void *getPointerToFunction(Function *F) = 0;
+  /// DisableLazyCompilation - When lazy compilation is off (the default), the
+  /// JIT will eagerly compile every function reachable from the argument to
+  /// getPointerToFunction.  If lazy compilation is turned on, the JIT will only
+  /// compile the one function and emit stubs to compile the rest when they're
+  /// first called.  If lazy compilation is turned off again while some lazy
+  /// stubs are still around, and one of those stubs is called, the program will
+  /// abort.
+  ///
+  /// In order to safely compile lazily in a threaded program, the user must
+  /// ensure that 1) only one thread at a time can call any particular lazy
+  /// stub, and 2) any thread modifying LLVM IR must hold the JIT's lock
+  /// (ExecutionEngine::lock) or otherwise ensure that no other thread calls a
+  /// lazy stub.  See http://llvm.org/PR5184 for details.
+  void DisableLazyCompilation(bool Disabled = true) {
+    CompilingLazily = !Disabled;
+  }
+  bool isCompilingLazily() const {
+    return CompilingLazily;
+  }
+  // Deprecated in favor of isCompilingLazily (to reduce double-negatives).
+  // Remove this in LLVM 2.8.
+  bool isLazyCompilationDisabled() const {
+    return !CompilingLazily;
+  }
+
+  /// DisableGVCompilation - If called, the JIT will abort if it's asked to
+  /// allocate space and populate a GlobalVariable that is not internal to
+  /// the module.
+  void DisableGVCompilation(bool Disabled = true) {
+    GVCompilationDisabled = Disabled;
+  }
+  bool isGVCompilationDisabled() const {
+    return GVCompilationDisabled;
+  }
+
+  /// DisableSymbolSearching - If called, the JIT will not try to lookup unknown
+  /// symbols with dlsym.  A client can still use InstallLazyFunctionCreator to
+  /// resolve symbols in a custom way.
+  void DisableSymbolSearching(bool Disabled = true) {
+    SymbolSearchingDisabled = Disabled;
+  }
+  bool isSymbolSearchingDisabled() const {
+    return SymbolSearchingDisabled;
+  }
+
+  /// InstallLazyFunctionCreator - If an unknown function is needed, the
+  /// specified function pointer is invoked to create it.  If it returns null,
+  /// the JIT will abort.
+  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*)) {
+    ExceptionTableRegister = F;
+  }
+  
+  /// RegisterTable - Registers the given pointer as an exception table. It uses
+  /// the ExceptionTableRegister function.
+  static void RegisterTable(void* res) {
+    if (ExceptionTableRegister)
+      ExceptionTableRegister(res);
+  }
 
 protected:
+  explicit ExecutionEngine(Module *M);
+
   void emitGlobals();
 
-public:   // FIXME: protected:   // API shared among subclasses
+  // 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 StoreValueToMemory(GenericValue Val, GenericValue *Ptr, const Type *Ty);
-  GenericValue LoadValueFromMemory(GenericValue *Ptr, const Type *Ty);
-  void *CreateArgv(const std::vector<std::string> &InputArgv);
-  void InitializeMemory(const Constant *Init, void *Addr);
+  void LoadValueFromMemory(GenericValue &Result, GenericValue *Ptr, 
+                           const Type *Ty);
+};
+
+namespace EngineKind {
+  // These are actually bitmasks that get or-ed together.
+  enum Kind {
+    JIT         = 0x1,
+    Interpreter = 0x2
+  };
+  const static Kind Either = (Kind)(JIT | Interpreter);
+}
+
+/// EngineBuilder - Builder class for ExecutionEngines.  Use this by
+/// stack-allocating a builder, chaining the various set* methods, and
+/// terminating it with a .create() call.
+class EngineBuilder {
+
+ private:
+  Module *M;
+  EngineKind::Kind WhichEngine;
+  std::string *ErrorStr;
+  CodeGenOpt::Level OptLevel;
+  JITMemoryManager *JMM;
+  bool AllocateGVsWithCode;
+  CodeModel::Model CMModel;
+  std::string MArch;
+  std::string MCPU;
+  SmallVector<std::string, 4> MAttrs;
+
+  /// InitEngine - Does the common initialization of default options.
+  ///
+  void InitEngine() {
+    WhichEngine = EngineKind::Either;
+    ErrorStr = NULL;
+    OptLevel = CodeGenOpt::Default;
+    JMM = NULL;
+    AllocateGVsWithCode = false;
+    CMModel = CodeModel::Default;
+  }
+
+ public:
+  /// EngineBuilder - Constructor for EngineBuilder.  If create() is called and
+  /// is successful, the created engine takes ownership of the module.
+  EngineBuilder(Module *m) : M(m) {
+    InitEngine();
+  }
+
+  /// 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) {
+    WhichEngine = w;
+    return *this;
+  }
+
+  /// setJITMemoryManager - Sets the memory manager to use.  This allows
+  /// clients to customize their memory allocation policies.  If create() is
+  /// called and is successful, the created engine takes ownership of the
+  /// memory manager.  This option defaults to NULL.
+  EngineBuilder &setJITMemoryManager(JITMemoryManager *jmm) {
+    JMM = jmm;
+    return *this;
+  }
+
+  /// setErrorStr - Set the error string to write to on error.  This option
+  /// defaults to NULL.
+  EngineBuilder &setErrorStr(std::string *e) {
+    ErrorStr = e;
+    return *this;
+  }
+
+  /// setOptLevel - Set the optimization level for the JIT.  This option
+  /// defaults to CodeGenOpt::Default.
+  EngineBuilder &setOptLevel(CodeGenOpt::Level l) {
+    OptLevel = l;
+    return *this;
+  }
+
+  /// setCodeModel - Set the CodeModel that the ExecutionEngine target
+  /// data is using. Defaults to target specific default "CodeModel::Default".
+  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
+  /// and is probably unsafe and bad for performance.  However, we have clients
+  /// who depend on this behavior, so we must support it.  This option defaults
+  /// to false so that users of the new API can safely use the new memory
+  /// manager and free machine code.
+  EngineBuilder &setAllocateGVsWithCode(bool a) {
+    AllocateGVsWithCode = a;
+    return *this;
+  }
+
+  /// 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;
+  }
+
+  /// setMAttrs - Set cpu-specific attributes.
+  template<typename StringSequence>
+  EngineBuilder &setMAttrs(const StringSequence &mattrs) {
+    MAttrs.clear();
+    MAttrs.append(mattrs.begin(), mattrs.end());
+    return *this;
+  }
+
+  ExecutionEngine *create();
 };
 
+} // End llvm namespace
+
 #endif