improve some of the documentation around target data layout strings.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / TargetData.h
index 025d6aba4ba6008e4d1638362bef04885f060720..26fd1870ac39a7eac70d98ac78c06908df49e1c1 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 #define LLVM_TARGET_TARGETDATA_H
 
 #include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Support/DataTypes.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include <string>
+#include "llvm/Support/DataTypes.h"
 
 namespace llvm {
 
 class Value;
 class Type;
+class IntegerType;
 class StructType;
 class StructLayout;
 class GlobalVariable;
+class LLVMContext;
+template<typename T>
+class ArrayRef;
 
 /// Enum used to categorize the alignment types stored by TargetAlignElem
 enum AlignTypeEnum {
   INTEGER_ALIGN = 'i',               ///< Integer type alignment
   VECTOR_ALIGN = 'v',                ///< Vector type alignment
   FLOAT_ALIGN = 'f',                 ///< Floating point type alignment
-  AGGREGATE_ALIGN = 'a'              ///< Aggregate alignment
+  AGGREGATE_ALIGN = 'a',             ///< Aggregate alignment
+  STACK_ALIGN = 's'                  ///< Stack objects alignment
 };
+  
 /// Target alignment element.
 ///
 /// Stores the alignment data associated with a given alignment type (pointer,
-/// integer, packed/vector, float) and type bit width.
+/// integer, vector, float) and type bit width.
 ///
 /// @note The unusual order of elements in the structure attempts to reduce
 /// padding and make the structure slightly more cache friendly.
 struct TargetAlignElem {
   AlignTypeEnum       AlignType : 8;  //< Alignment type (AlignTypeEnum)
-  unsigned char       ABIAlign;       //< ABI alignment for this type/bitw
-  unsigned char       PrefAlign;      //< Pref. alignment for this type/bitw
-  short               TypeBitWidth;   //< Type bit width
+  unsigned            ABIAlign;       //< ABI alignment for this type/bitw
+  unsigned            PrefAlign;      //< Pref. alignment for this type/bitw
+  uint32_t            TypeBitWidth;   //< Type bit width
 
   /// Initializer
-  static TargetAlignElem get(AlignTypeEnum align_type, unsigned char abi_align,
-                             unsigned char pref_align, short bit_width);
-  /// Less-than predicate
-  bool operator<(const TargetAlignElem &rhs) const;
+  static TargetAlignElem get(AlignTypeEnum align_type, unsigned abi_align,
+                             unsigned pref_align, uint32_t bit_width);
   /// Equality predicate
   bool operator==(const TargetAlignElem &rhs) const;
-  /// output stream operator
-  std::ostream &dump(std::ostream &os) const;
 };
 
+/// TargetData - This class holds a parsed version of the target data layout
+/// string in a module and provides methods for querying it.  The target data
+/// layout string is specified *by the target* - a frontend generating LLVM IR
+/// is required to generate the right target data for the target being codegen'd
+/// to.  If some measure of portability is desired, an empty string may be
+/// specified in the module.
 class TargetData : public ImmutablePass {
 private:
   bool          LittleEndian;          ///< Defaults to false
-  unsigned char PointerMemSize;        ///< Pointer size in bytes
-  unsigned char PointerABIAlign;       ///< Pointer ABI alignment
-  unsigned char PointerPrefAlign;      ///< Pointer preferred alignment
-
-  //! Where the primitive type alignment data is stored.
-  /*!
-   @sa init().
-   @note Could support multiple size pointer alignments, e.g., 32-bit pointers
-   vs. 64-bit pointers by extending TargetAlignment, but for now, we don't.
-   */
+  unsigned      PointerMemSize;        ///< Pointer size in bytes
+  unsigned      PointerABIAlign;       ///< Pointer ABI alignment
+  unsigned      PointerPrefAlign;      ///< Pointer preferred alignment
+  unsigned      StackNaturalAlign;     ///< Stack natural alignment
+
+  SmallVector<unsigned char, 8> LegalIntWidths; ///< Legal Integers.
+  
+  /// Alignments- Where the primitive type alignment data is stored.
+  ///
+  /// @sa init().
+  /// @note Could support multiple size pointer alignments, e.g., 32-bit
+  /// pointers vs. 64-bit pointers by extending TargetAlignment, but for now,
+  /// we don't.
   SmallVector<TargetAlignElem, 16> Alignments;
-  //! Alignment iterator shorthand
-  typedef SmallVector<TargetAlignElem, 16>::iterator align_iterator;
-  //! Constant alignment iterator shorthand
-  typedef SmallVector<TargetAlignElem, 16>::const_iterator align_const_iterator;
-  //! Invalid alignment.
-  /*!
-    This member is a signal that a requested alignment type and bit width were
-    not found in the SmallVector.
-   */
+  
+  /// InvalidAlignmentElem - This member is a signal that a requested alignment
+  /// type and bit width were not found in the SmallVector.
   static const TargetAlignElem InvalidAlignmentElem;
 
+  // The StructType -> StructLayout map.
+  mutable void *LayoutMap;
+
   //! Set/initialize target alignments
-  void setAlignment(AlignTypeEnum align_type, unsigned char abi_align,
-                    unsigned char pref_align, short bit_width);
-  //! Get TargetAlignElem from alignment type and bit width
-  const TargetAlignElem &getAlignment(AlignTypeEnum align_type,
-                                      short bit_width) const;
+  void setAlignment(AlignTypeEnum align_type, unsigned abi_align,
+                    unsigned pref_align, uint32_t bit_width);
+  unsigned getAlignmentInfo(AlignTypeEnum align_type, uint32_t bit_width,
+                            bool ABIAlign, Type *Ty) const;
   //! Internal helper method that returns requested alignment for type.
-  unsigned char getAlignment(const Type *Ty, bool abi_or_pref) const;
+  unsigned getAlignment(Type *Ty, bool abi_or_pref) const;
 
   /// Valid alignment predicate.
   ///
   /// Predicate that tests a TargetAlignElem reference returned by get() against
   /// InvalidAlignmentElem.
-  inline bool validAlignment(const TargetAlignElem &align) const {
-    return (&align != &InvalidAlignmentElem);
+  bool validAlignment(const TargetAlignElem &align) const {
+    return &align != &InvalidAlignmentElem;
   }
 
 public:
@@ -111,98 +117,196 @@ public:
   ///
   /// @note This has to exist, because this is a pass, but it should never be
   /// used.
-  TargetData() {
-    assert(0 && "ERROR: Bad TargetData ctor used.  "
-           "Tool did not specify a TargetData to use?");
-    abort();
-  }
-    
+  TargetData();
+  
   /// Constructs a TargetData from a specification string. See init().
-  TargetData(const std::string &TargetDescription) {
+  explicit TargetData(StringRef TargetDescription)
+    : ImmutablePass(ID) {
     init(TargetDescription);
   }
 
   /// Initialize target data from properties stored in the module.
-  TargetData(const Module *M);
+  explicit TargetData(const Module *M);
 
-  TargetData(const TargetData &TD) : 
-    ImmutablePass(),
+  TargetData(const TargetData &TD) :
+    ImmutablePass(ID),
     LittleEndian(TD.isLittleEndian()),
     PointerMemSize(TD.PointerMemSize),
     PointerABIAlign(TD.PointerABIAlign),
     PointerPrefAlign(TD.PointerPrefAlign),
-    Alignments(TD.Alignments)
+    LegalIntWidths(TD.LegalIntWidths),
+    Alignments(TD.Alignments),
+    LayoutMap(0)
   { }
 
   ~TargetData();  // Not virtual, do not subclass this class
 
   //! Parse a target data layout string and initialize TargetData alignments.
-  void init(const std::string &TargetDescription);
-  
+  void init(StringRef TargetDescription);
+
   /// Target endianness...
-  bool          isLittleEndian()       const { return     LittleEndian; }
-  bool          isBigEndian()          const { return    !LittleEndian; }
+  bool isLittleEndian() const { return LittleEndian; }
+  bool isBigEndian() const { return !LittleEndian; }
 
   /// getStringRepresentation - Return the string representation of the
   /// TargetData.  This representation is in the same format accepted by the
   /// string constructor above.
   std::string getStringRepresentation() const;
+  
+  /// isLegalInteger - This function returns true if the specified type is
+  /// known to be a native integer type supported by the CPU.  For example,
+  /// i64 is not native on most 32-bit CPUs and i37 is not native on any known
+  /// one.  This returns false if the integer width is not legal.
+  ///
+  /// The width is specified in bits.
+  ///
+  bool isLegalInteger(unsigned Width) const {
+    for (unsigned i = 0, e = (unsigned)LegalIntWidths.size(); i != e; ++i)
+      if (LegalIntWidths[i] == Width)
+        return true;
+    return false;
+  }
+  
+  bool isIllegalInteger(unsigned Width) const {
+    return !isLegalInteger(Width);
+  }
+
+  /// Returns true if the given alignment exceeds the natural stack alignment.
+  bool exceedsNaturalStackAlignment(unsigned Align) const {
+    return (StackNaturalAlign != 0) && (Align > StackNaturalAlign);
+  }
+
+  /// fitsInLegalInteger - This function returns true if the specified type fits
+  /// in a native integer type supported by the CPU.  For example, if the CPU
+  /// only supports i32 as a native integer type, then i27 fits in a legal
+  // integer type but i45 does not.
+  bool fitsInLegalInteger(unsigned Width) const {
+    for (unsigned i = 0, e = (unsigned)LegalIntWidths.size(); i != e; ++i)
+      if (Width <= LegalIntWidths[i])
+        return true;
+    return false;
+  }
+
   /// Target pointer alignment
-  unsigned char getPointerABIAlignment() const { return PointerABIAlign; }
+  unsigned getPointerABIAlignment() const { return PointerABIAlign; }
   /// Return target's alignment for stack-based pointers
-  unsigned char getPointerPrefAlignment() const { return PointerPrefAlign; }
+  unsigned getPointerPrefAlignment() const { return PointerPrefAlign; }
   /// Target pointer size
-  unsigned char getPointerSize()         const { return PointerMemSize; }
+  unsigned getPointerSize()         const { return PointerMemSize; }
   /// Target pointer size, in bits
-  unsigned char getPointerSizeInBits()   const { return 8*PointerMemSize; }
+  unsigned getPointerSizeInBits()   const { return 8*PointerMemSize; }
+
+  /// Size examples:
+  ///
+  /// Type        SizeInBits  StoreSizeInBits  AllocSizeInBits[*]
+  /// ----        ----------  ---------------  ---------------
+  ///  i1            1           8                8
+  ///  i8            8           8                8
+  ///  i19          19          24               32
+  ///  i32          32          32               32
+  ///  i100        100         104              128
+  ///  i128        128         128              128
+  ///  Float        32          32               32
+  ///  Double       64          64               64
+  ///  X86_FP80     80          80               96
+  ///
+  /// [*] The alloc size depends on the alignment, and thus on the target.
+  ///     These values are for x86-32 linux.
 
-  /// getTypeSize - Return the number of bytes necessary to hold the specified
-  /// type.
-  uint64_t getTypeSize(const Type *Ty) const;
+  /// getTypeSizeInBits - Return the number of bits necessary to hold the
+  /// specified type.  For example, returns 36 for i36 and 80 for x86_fp80.
+  uint64_t getTypeSizeInBits(Type* Ty) const;
 
-  /// getTypeSizeInBits - Return the number of bytes necessary to hold the
-  /// specified type.
-  uint64_t getTypeSizeInBits(const Type* Ty) const;
+  /// getTypeStoreSize - Return the maximum number of bytes that may be
+  /// overwritten by storing the specified type.  For example, returns 5
+  /// for i36 and 10 for x86_fp80.
+  uint64_t getTypeStoreSize(Type *Ty) const {
+    return (getTypeSizeInBits(Ty)+7)/8;
+  }
+
+  /// getTypeStoreSizeInBits - Return the maximum number of bits that may be
+  /// overwritten by storing the specified type; always a multiple of 8.  For
+  /// example, returns 40 for i36 and 80 for x86_fp80.
+  uint64_t getTypeStoreSizeInBits(Type *Ty) const {
+    return 8*getTypeStoreSize(Ty);
+  }
+
+  /// getTypeAllocSize - Return the offset in bytes between successive objects
+  /// of the specified type, including alignment padding.  This is the amount
+  /// that alloca reserves for this type.  For example, returns 12 or 16 for
+  /// x86_fp80, depending on alignment.
+  uint64_t getTypeAllocSize(Type* Ty) const {
+    // Round up to the next alignment boundary.
+    return RoundUpAlignment(getTypeStoreSize(Ty), getABITypeAlignment(Ty));
+  }
+
+  /// getTypeAllocSizeInBits - Return the offset in bits between successive
+  /// objects of the specified type, including alignment padding; always a
+  /// multiple of 8.  This is the amount that alloca reserves for this type.
+  /// For example, returns 96 or 128 for x86_fp80, depending on alignment.
+  uint64_t getTypeAllocSizeInBits(Type* Ty) const {
+    return 8*getTypeAllocSize(Ty);
+  }
 
-  /// getTypeAlignmentABI - Return the minimum ABI-required alignment for the
+  /// getABITypeAlignment - Return the minimum ABI-required alignment for the
   /// specified type.
-  unsigned char getABITypeAlignment(const Type *Ty) const;
+  unsigned getABITypeAlignment(Type *Ty) const;
+  
+  /// getABIIntegerTypeAlignment - Return the minimum ABI-required alignment for
+  /// an integer type of the specified bitwidth.
+  unsigned getABIIntegerTypeAlignment(unsigned BitWidth) const;
+  
+
+  /// getCallFrameTypeAlignment - Return the minimum ABI-required alignment
+  /// for the specified type when it is part of a call frame.
+  unsigned getCallFrameTypeAlignment(Type *Ty) const;
+
 
-  /// getTypeAlignmentPref - Return the preferred stack/global alignment for
-  /// the specified type.
-  unsigned char getPrefTypeAlignment(const Type *Ty) const;
+  /// getPrefTypeAlignment - Return the preferred stack/global alignment for
+  /// the specified type.  This is always at least as good as the ABI alignment.
+  unsigned getPrefTypeAlignment(Type *Ty) const;
 
   /// getPreferredTypeAlignmentShift - Return the preferred alignment for the
   /// specified type, returned as log2 of the value (a shift amount).
   ///
-  unsigned char getPreferredTypeAlignmentShift(const Type *Ty) const;
+  unsigned getPreferredTypeAlignmentShift(Type *Ty) const;
 
   /// getIntPtrType - Return an unsigned integer type that is the same size or
   /// greater to the host pointer size.
   ///
-  const Type *getIntPtrType() const;
+  IntegerType *getIntPtrType(LLVMContext &C) const;
 
-  /// getIndexOffset - return the offset from the beginning of the type for the
-  /// specified indices.  This is used to implement getelementptr.
+  /// getIndexedOffset - return the offset from the beginning of the type for
+  /// the specified indices.  This is used to implement getelementptr.
   ///
-  uint64_t getIndexedOffset(const Type *Ty,
-                            Value* const* Indices, unsigned NumIndices) const;
-  
+  uint64_t getIndexedOffset(Type *Ty, ArrayRef<Value *> Indices) const;
+
   /// getStructLayout - Return a StructLayout object, indicating the alignment
   /// of the struct, its size, and the offsets of its fields.  Note that this
   /// information is lazily cached.
-  const StructLayout *getStructLayout(const StructType *Ty) const;
-  
-  /// InvalidateStructLayoutInfo - TargetData speculatively caches StructLayout
-  /// objects.  If a TargetData object is alive when types are being refined and
-  /// removed, this method must be called whenever a StructType is removed to
-  /// avoid a dangling pointer in this cache.
-  void InvalidateStructLayoutInfo(const StructType *Ty) const;
+  const StructLayout *getStructLayout(StructType *Ty) const;
+
+  /// getPreferredAlignment - Return the preferred alignment of the specified
+  /// global.  This includes an explicitly requested alignment (if the global
+  /// has one).
+  unsigned getPreferredAlignment(const GlobalVariable *GV) const;
 
   /// getPreferredAlignmentLog - Return the preferred alignment of the
   /// specified global, returned in log form.  This includes an explicitly
   /// requested alignment (if the global has one).
   unsigned getPreferredAlignmentLog(const GlobalVariable *GV) const;
+
+  /// RoundUpAlignment - Round the specified value up to the next alignment
+  /// boundary specified by Alignment.  For example, 7 rounded up to an
+  /// alignment boundary of 4 is 8.  8 rounded up to the alignment boundary of 4
+  /// is 8 because it is already aligned.
+  template <typename UIntTy>
+  static UIntTy RoundUpAlignment(UIntTy Val, unsigned Alignment) {
+    assert((Alignment & (Alignment-1)) == 0 && "Alignment must be power of 2!");
+    return (Val + (Alignment-1)) & ~UIntTy(Alignment-1);
+  }
+  
+  static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 };
 
 /// StructLayout - used to lazily calculate structure layout information for a
@@ -218,12 +322,16 @@ public:
   uint64_t getSizeInBytes() const {
     return StructSize;
   }
-  
+
+  uint64_t getSizeInBits() const {
+    return 8*StructSize;
+  }
+
   unsigned getAlignment() const {
     return StructAlignment;
   }
-    
-  /// getElementContainingOffset - Given a valid offset into the structure,
+
+  /// getElementContainingOffset - Given a valid byte offset into the structure,
   /// return the structure index that contains it.
   ///
   unsigned getElementContainingOffset(uint64_t Offset) const;
@@ -232,10 +340,14 @@ public:
     assert(Idx < NumElements && "Invalid element idx!");
     return MemberOffsets[Idx];
   }
-  
+
+  uint64_t getElementOffsetInBits(unsigned Idx) const {
+    return getElementOffset(Idx)*8;
+  }
+
 private:
   friend class TargetData;   // Only TargetData can create this class
-  StructLayout(const StructType *ST, const TargetData &TD);
+  StructLayout(StructType *ST, const TargetData &TD);
 };
 
 } // End llvm namespace