Try again at privatizing the layout info map, with a rewritten patch.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / TargetData.h
index 516aae700d859899f8001359889404a49558dabd..f8ea64b4ea66b43b53544d01acb100c67770aa9d 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.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
-#include <vector>
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include <string>
 
 namespace llvm {
 
 class Value;
 class Type;
+class IntegerType;
 class StructType;
 class StructLayout;
 class GlobalVariable;
+class LLVMContext;
+
+/// 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
+  STACK_ALIGN = 's'                  ///< Stack objects alignment
+};
+/// Target alignment element.
+///
+/// Stores the alignment data associated with a given alignment type (pointer,
+/// 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
+  uint32_t            TypeBitWidth;   //< Type bit width
+
+  /// Initializer
+  static TargetAlignElem get(AlignTypeEnum align_type, unsigned char abi_align,
+                             unsigned char pref_align, uint32_t bit_width);
+  /// Equality predicate
+  bool operator==(const TargetAlignElem &rhs) const;
+  /// output stream operator
+  std::ostream &dump(std::ostream &os) const;
+};
 
 class TargetData : public ImmutablePass {
-  bool          LittleEndian;          // Defaults to false
-
-  // ABI alignments
-  unsigned char BoolABIAlignment;       // Defaults to 1 byte
-  unsigned char ByteABIAlignment;       // Defaults to 1 byte
-  unsigned char ShortABIAlignment;      // Defaults to 2 bytes
-  unsigned char IntABIAlignment;        // Defaults to 4 bytes
-  unsigned char LongABIAlignment;       // Defaults to 8 bytes
-  unsigned char FloatABIAlignment;      // Defaults to 4 bytes
-  unsigned char DoubleABIAlignment;     // Defaults to 8 bytes
-  unsigned char PointerMemSize;        // Defaults to 8 bytes
-  unsigned char PointerABIAlignment;    // Defaults to 8 bytes
-
-  // Preferred stack/global type alignments
-  unsigned char BoolPrefAlignment;    // Defaults to BoolABIAlignment
-  unsigned char BytePrefAlignment;    // Defaults to ByteABIAlignment
-  unsigned char ShortPrefAlignment;   // Defaults to ShortABIAlignment
-  unsigned char IntPrefAlignment;     // Defaults to IntABIAlignment
-  unsigned char LongPrefAlignment;    // Defaults to LongABIAlignment
-  unsigned char FloatPrefAlignment;   // Defaults to FloatABIAlignment
-  unsigned char DoublePrefAlignment;  // Defaults to DoubleABIAlignment
-  unsigned char PointerPrefAlignment; // Defaults to PointerABIAlignment
-  unsigned char AggMinPrefAlignment;  // Defaults to 0 bytes
+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.
+   */
+  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.
+   */
+  static const TargetAlignElem InvalidAlignmentElem;
+
+  // Opaque pointer for the StructType -> StructLayout map.
+  mutable void* LayoutMap;
+
+  //! Set/initialize target alignments
+  void setAlignment(AlignTypeEnum align_type, unsigned char abi_align,
+                    unsigned char pref_align, uint32_t bit_width);
+  unsigned getAlignmentInfo(AlignTypeEnum align_type, uint32_t bit_width,
+                            bool ABIAlign, const Type *Ty) const;
+  //! Internal helper method that returns requested alignment for type.
+  unsigned char getAlignment(const 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);
+  }
 
 public:
-  /// Default ctor - 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();
+  /// Default ctor.
+  ///
+  /// @note This has to exist, because this is a pass, but it should never be
+  /// used.
+  TargetData() : ImmutablePass(&ID) {
+    llvm_report_error("Bad TargetData ctor used.  "
+                      "Tool did not specify a TargetData to use?");
   }
-    
-  /// Constructs a TargetData from a string of the following format:
-  /// "E-p:64:64-d:64-f:32-l:64-i:32-s:16-b:8-B:8"
-  /// The above string is considered the default, and any values not specified
-  /// in the string will be assumed to be as above, with the caveat that unspecified
-  /// values are always assumed to be smaller than the size of a pointer.
-  TargetData(const std::string &TargetDescription) {
+
+  /// Constructs a TargetData from a specification string. See init().
+  explicit TargetData(const std::string &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()),
-    BoolABIAlignment(TD.getBoolABIAlignment()),
-    ByteABIAlignment(TD.getByteABIAlignment()),
-    ShortABIAlignment(TD.getShortABIAlignment()),
-    IntABIAlignment(TD.getIntABIAlignment()),
-    LongABIAlignment(TD.getLongABIAlignment()),
-    FloatABIAlignment(TD.getFloatABIAlignment()),
-    DoubleABIAlignment(TD.getDoubleABIAlignment()),
-    PointerMemSize(TD.getPointerSize()),
-    PointerABIAlignment(TD.getPointerABIAlignment()),
-    BoolPrefAlignment(TD.getBoolPrefAlignment()),
-    BytePrefAlignment(TD.getBytePrefAlignment()),
-    ShortPrefAlignment(TD.getShortPrefAlignment()),
-    IntPrefAlignment(TD.getIntPrefAlignment()),
-    LongPrefAlignment(TD.getLongPrefAlignment()),
-    FloatPrefAlignment(TD.getFloatPrefAlignment()),
-    DoublePrefAlignment(TD.getDoublePrefAlignment()),
-    PointerPrefAlignment(TD.getPointerPrefAlignment()),
-    AggMinPrefAlignment(TD.getAggMinPrefAlignment()) {
-  }
+    PointerMemSize(TD.PointerMemSize),
+    PointerABIAlign(TD.PointerABIAlign),
+    PointerPrefAlign(TD.PointerPrefAlign),
+    Alignments(TD.Alignments),
+    LayoutMap(0)
+  { }
 
   ~TargetData();  // Not virtual, do not subclass this class
 
-  /// Parse a target data layout string and initialize TargetData members.
-  ///
-  /// Parse a target data layout string, initializing the various TargetData
-  /// members along the way. A TargetData specification string looks like
-  /// "E-p:64:64-d:64-f:32-l:64-i:32-s:16-b:8-B:8" and specifies the
-  /// target's endianess, the ABI alignments of various data types and
-  /// the size of pointers.
-  ///
-  /// "-" is used as a separator and ":" separates a token from its argument.
-  ///
-  /// Alignment is indicated in bits and internally converted to the
-  /// appropriate number of bytes.
-  ///
-  /// The preferred stack/global alignment specifications (":[prefalign]") are
-  /// optional and default to the ABI alignment.
-  ///
-  /// Valid tokens:
-  /// <br>
-  /// <em>E</em> specifies big endian architecture (1234) [default]<br>
-  /// <em>e</em> specifies little endian architecture (4321) <br>
-  /// <em>p:[ptr size]:[ptr align]</em> specifies pointer size and alignment
-  /// [default = 64:64] <br>
-  /// <em>d:[align]:[prefalign]</em> specifies double floating
-  /// point alignment [default = 64] <br>
-  /// <em>f:[align]:[prefalign]</em> specifies single floating
-  /// point alignment [default = 32] <br>
-  /// <em>l:[align]:[prefalign]:[globalign[</em> specifies long integer
-  /// alignment [default = 64] <br>
-  /// <em>i:[align]:[prefalign]</em> specifies integer alignment
-  /// [default = 32] <br>
-  /// <em>s:[align]:[prefalign]</em> specifies short integer
-  /// alignment [default = 16] <br>
-  /// <em>b:[align]:[prefalign]</em> specifies byte data type
-  /// alignment [default = 8] <br>
-  /// <em>B:[align]:[prefalign]</em> specifies boolean data type
-  /// alignment [default = 8] <br>
-  /// <em>A:[prefalign]</em> specifies an aggregates' minimum alignment
-  /// on the stack and when emitted as a global. The default minimum aggregate
-  /// alignment defaults to 0, which causes the aggregate's "natural" internal
-  /// alignment calculated by llvm to be preferred.
-  ///
-  /// All other token types are silently ignored.
+  //! Parse a target data layout string and initialize TargetData alignments.
   void init(const std::string &TargetDescription);
-  
-  
+
   /// Target endianness...
   bool          isLittleEndian()       const { return     LittleEndian; }
   bool          isBigEndian()          const { return    !LittleEndian; }
 
-  /// Target boolean alignment
-  unsigned char getBoolABIAlignment()    const { return    BoolABIAlignment; }
-  /// Target byte alignment
-  unsigned char getByteABIAlignment()    const { return    ByteABIAlignment; }
-  /// Target short alignment
-  unsigned char getShortABIAlignment()   const { return   ShortABIAlignment; }
-  /// Target integer alignment
-  unsigned char getIntABIAlignment()     const { return     IntABIAlignment; }
-  /// Target long alignment
-  unsigned char getLongABIAlignment()    const { return    LongABIAlignment; }
-  /// Target single precision float alignment
-  unsigned char getFloatABIAlignment()   const { return   FloatABIAlignment; }
-  /// Target double precision float alignment
-  unsigned char getDoubleABIAlignment()  const { return  DoubleABIAlignment; }
+  /// 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;
   /// Target pointer alignment
-  unsigned char getPointerABIAlignment() const { return PointerABIAlignment; }
+  unsigned char getPointerABIAlignment() const { return PointerABIAlign; }
+  /// Return target's alignment for stack-based pointers
+  unsigned char getPointerPrefAlignment() const { return PointerPrefAlign; }
   /// Target pointer size
-  unsigned char getPointerSize()         const { return      PointerMemSize; }
+  unsigned char getPointerSize()         const { return PointerMemSize; }
   /// Target pointer size, in bits
-  unsigned char getPointerSizeInBits()   const { return    8*PointerMemSize; }
+  unsigned char getPointerSizeInBits()   const { return 8*PointerMemSize; }
 
-  /// Return target's alignment for booleans on stack
-  unsigned char getBoolPrefAlignment() const {
-    return BoolPrefAlignment;
-  }
-  /// Return target's alignment for integers on stack
-  unsigned char getBytePrefAlignment() const {
-    return BytePrefAlignment;
-  }
-  /// Return target's alignment for shorts on stack
-  unsigned char getShortPrefAlignment() const {
-    return ShortPrefAlignment;
-  }
-  /// Return target's alignment for integers on stack
-  unsigned char getIntPrefAlignment()     const {
-    return IntPrefAlignment;
-  }
-  /// Return target's alignment for longs on stack
-  unsigned char getLongPrefAlignment() const {
-    return LongPrefAlignment;
-  }
-  /// Return target's alignment for single precision floats on stack
-  unsigned char getFloatPrefAlignment() const {
-    return FloatPrefAlignment;
-  }
-  /// Return target's alignment for double preceision floats on stack
-  unsigned char getDoublePrefAlignment()  const {
-    return DoublePrefAlignment;
-  }
-  /// Return target's alignment for stack-based pointers
-  unsigned char getPointerPrefAlignment() const {
-    return PointerPrefAlignment;
+  /// 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.
+
+  /// 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(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(const Type *Ty) const {
+    return (getTypeSizeInBits(Ty)+7)/8;
   }
-  /// Return target's alignment for stack-based structures
-  unsigned char getAggMinPrefAlignment() const {
-    return AggMinPrefAlignment;
+
+  /// 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(const Type *Ty) const {
+    return 8*getTypeStoreSize(Ty);
   }
 
-  /// 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;
+  /// 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(const Type* Ty) const {
+    // Round up to the next alignment boundary.
+    return RoundUpAlignment(getTypeStoreSize(Ty), getABITypeAlignment(Ty));
+  }
 
-  /// getTypeSize - Return the number of bytes necessary to hold the specified
-  /// type.
-  ///
-  uint64_t getTypeSize(const Type *Ty) const;
+  /// 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(const Type* Ty) const {
+    return 8*getTypeAllocSize(Ty);
+  }
 
-  /// getTypeSizeInBits - Return the number of bytes necessary to hold the
+  /// getABITypeAlignment - Return the minimum ABI-required alignment for the
   /// specified type.
-  uint64_t getTypeSizeInBits(const Type* Ty) const;
+  unsigned char getABITypeAlignment(const Type *Ty) const;
+
+  /// getCallFrameTypeAlignment - Return the minimum ABI-required alignment
+  /// for the specified type when it is part of a call frame.
+  unsigned char getCallFrameTypeAlignment(const Type *Ty) const;
 
-  /// getTypeAlignmentABI - Return the minimum ABI-required alignment for the
-  /// specified type.
-  unsigned char getTypeAlignmentABI(const Type *Ty) const;
 
-  /// getTypeAlignmentPref - Return the preferred stack/global alignment for
-  /// the specified type.
-  unsigned char getTypeAlignmentPref(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 char getPrefTypeAlignment(const Type *Ty) const;
 
   /// getPreferredTypeAlignmentShift - Return the preferred alignment for the
   /// specified type, returned as log2 of the value (a shift amount).
@@ -241,55 +234,84 @@ public:
   /// getIntPtrType - Return an unsigned integer type that is the same size or
   /// greater to the host pointer size.
   ///
-  const Type *getIntPtrType() const;
+  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(const Type *Ty,
-                            const std::vector<Value*> &Indices) const {
-    return getIndexedOffset(Ty, &Indices[0], Indices.size());
-  }
 
   /// 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;
 
+  /// 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
 /// target machine, based on the TargetData structure.
 ///
 class StructLayout {
-  std::vector<uint64_t> MemberOffsets;
-public:
-  unsigned StructAlignment;
   uint64_t StructSize;
+  unsigned StructAlignment;
+  unsigned NumElements;
+  uint64_t MemberOffsets[1];  // variable sized array!
+public:
 
-  /// getElementContainingOffset - Given a valid offset into the structure,
+  uint64_t getSizeInBytes() const {
+    return StructSize;
+  }
+
+  uint64_t getSizeInBits() const {
+    return 8*StructSize;
+  }
+
+  unsigned getAlignment() const {
+    return StructAlignment;
+  }
+
+  /// getElementContainingOffset - Given a valid byte offset into the structure,
   /// return the structure index that contains it.
   ///
   unsigned getElementContainingOffset(uint64_t Offset) const;
 
   uint64_t getElementOffset(unsigned Idx) const {
-    assert(Idx < MemberOffsets.size() && "Invalid element idx!");
+    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);