contrib/llvm/include/llvm/IR/Operator.h

   1 //===-- llvm/Operator.h - Operator utility subclass -------------*- C++ -*-===//
   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 defines various classes for working with Instructions and
  11 // ConstantExprs.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_IR_OPERATOR_H
  16 #define LLVM_IR_OPERATOR_H
  17
  18 #include "llvm/ADT/None.h"
  19 #include "llvm/ADT/Optional.h"
  20 #include "llvm/IR/Constants.h"
  21 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  22 #include "llvm/IR/Type.h"
  23 #include "llvm/IR/Value.h"
  24 #include "llvm/Support/Casting.h"
  25 #include <cstddef>
  26
  27 namespace llvm {
  28
  29 /// This is a utility class that provides an abstraction for the common
  30 /// functionality between Instructions and ConstantExprs.
  31 class Operator : public User {
  32 public:
  33   // The Operator class is intended to be used as a utility, and is never itself
  34   // instantiated.
  35   Operator() = delete;
  36   ~Operator() = delete;
  37
  38   void *operator new(size_t s) = delete;
  39
  40   /// Return the opcode for this Instruction or ConstantExpr.
  41   unsigned getOpcode() const {
  42     if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(this))
  43       return I->getOpcode();
  44     return cast<ConstantExpr>(this)->getOpcode();
  45   }
  46
  47   /// If V is an Instruction or ConstantExpr, return its opcode.
  48   /// Otherwise return UserOp1.
  49   static unsigned getOpcode(const Value *V) {
  50     if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
  51       return I->getOpcode();
  52     if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
  53       return CE->getOpcode();
  54     return Instruction::UserOp1;
  55   }
  56
  57   static bool classof(const Instruction *) { return true; }
  58   static bool classof(const ConstantExpr *) { return true; }
  59   static bool classof(const Value *V) {
  60     return isa<Instruction>(V) || isa<ConstantExpr>(V);
  61   }
  62 };
  63
  64 /// Utility class for integer operators which may exhibit overflow - Add, Sub,
  65 /// Mul, and Shl. It does not include SDiv, despite that operator having the
  66 /// potential for overflow.
  67 class OverflowingBinaryOperator : public Operator {
  68 public:
  69   enum {
  70     NoUnsignedWrap = (1 << 0),
  71     NoSignedWrap   = (1 << 1)
  72   };
  73
  74 private:
  75   friend class Instruction;
  76   friend class ConstantExpr;
  77
  78   void setHasNoUnsignedWrap(bool B) {
  79     SubclassOptionalData =
  80       (SubclassOptionalData & ~NoUnsignedWrap) | (B * NoUnsignedWrap);
  81   }
  82   void setHasNoSignedWrap(bool B) {
  83     SubclassOptionalData =
  84       (SubclassOptionalData & ~NoSignedWrap) | (B * NoSignedWrap);
  85   }
  86
  87 public:
  88   /// Test whether this operation is known to never
  89   /// undergo unsigned overflow, aka the nuw property.
  90   bool hasNoUnsignedWrap() const {
  91     return SubclassOptionalData & NoUnsignedWrap;
  92   }
  93
  94   /// Test whether this operation is known to never
  95   /// undergo signed overflow, aka the nsw property.
  96   bool hasNoSignedWrap() const {
  97     return (SubclassOptionalData & NoSignedWrap) != 0;
  98   }
  99
 100   static bool classof(const Instruction *I) {
 101     return I->getOpcode() == Instruction::Add ||
 102            I->getOpcode() == Instruction::Sub ||
 103            I->getOpcode() == Instruction::Mul ||
 104            I->getOpcode() == Instruction::Shl;
 105   }
 106   static bool classof(const ConstantExpr *CE) {
 107     return CE->getOpcode() == Instruction::Add ||
 108            CE->getOpcode() == Instruction::Sub ||
 109            CE->getOpcode() == Instruction::Mul ||
 110            CE->getOpcode() == Instruction::Shl;
 111   }
 112   static bool classof(const Value *V) {
 113     return (isa<Instruction>(V) && classof(cast<Instruction>(V))) ||
 114            (isa<ConstantExpr>(V) && classof(cast<ConstantExpr>(V)));
 115   }
 116 };
 117
 118 /// A udiv or sdiv instruction, which can be marked as "exact",
 119 /// indicating that no bits are destroyed.
 120 class PossiblyExactOperator : public Operator {
 121 public:
 122   enum {
 123     IsExact = (1 << 0)
 124   };
 125
 126 private:
 127   friend class Instruction;
 128   friend class ConstantExpr;
 129
 130   void setIsExact(bool B) {
 131     SubclassOptionalData = (SubclassOptionalData & ~IsExact) | (B * IsExact);
 132   }
 133
 134 public:
 135   /// Test whether this division is known to be exact, with zero remainder.
 136   bool isExact() const {
 137     return SubclassOptionalData & IsExact;
 138   }
 139
 140   static bool isPossiblyExactOpcode(unsigned OpC) {
 141     return OpC == Instruction::SDiv ||
 142            OpC == Instruction::UDiv ||
 143            OpC == Instruction::AShr ||
 144            OpC == Instruction::LShr;
 145   }
 146
 147   static bool classof(const ConstantExpr *CE) {
 148     return isPossiblyExactOpcode(CE->getOpcode());
 149   }
 150   static bool classof(const Instruction *I) {
 151     return isPossiblyExactOpcode(I->getOpcode());
 152   }
 153   static bool classof(const Value *V) {
 154     return (isa<Instruction>(V) && classof(cast<Instruction>(V))) ||
 155            (isa<ConstantExpr>(V) && classof(cast<ConstantExpr>(V)));
 156   }
 157 };
 158
 159 /// Convenience struct for specifying and reasoning about fast-math flags.
 160 class FastMathFlags {
 161 private:
 162   friend class FPMathOperator;
 163
 164   unsigned Flags = 0;
 165
 166   FastMathFlags(unsigned F) {
 167     // If all 7 bits are set, turn this into -1. If the number of bits grows,
 168     // this must be updated. This is intended to provide some forward binary
 169     // compatibility insurance for the meaning of 'fast' in case bits are added.
 170     if (F == 0x7F) Flags = ~0U;
 171     else Flags = F;
 172   }
 173
 174 public:
 175   // This is how the bits are used in Value::SubclassOptionalData so they
 176   // should fit there too.
 177   // WARNING: We're out of space. SubclassOptionalData only has 7 bits. New
 178   // functionality will require a change in how this information is stored.
 179   enum {
 180     AllowReassoc    = (1 << 0),
 181     NoNaNs          = (1 << 1),
 182     NoInfs          = (1 << 2),
 183     NoSignedZeros   = (1 << 3),
 184     AllowReciprocal = (1 << 4),
 185     AllowContract   = (1 << 5),
 186     ApproxFunc      = (1 << 6)
 187   };
 188
 189   FastMathFlags() = default;
 190
 191   bool any() const { return Flags != 0; }
 192   bool none() const { return Flags == 0; }
 193   bool all() const { return Flags == ~0U; }
 194
 195   void clear() { Flags = 0; }
 196   void set()   { Flags = ~0U; }
 197
 198   /// Flag queries
 199   bool allowReassoc() const    { return 0 != (Flags & AllowReassoc); }
 200   bool noNaNs() const          { return 0 != (Flags & NoNaNs); }
 201   bool noInfs() const          { return 0 != (Flags & NoInfs); }
 202   bool noSignedZeros() const   { return 0 != (Flags & NoSignedZeros); }
 203   bool allowReciprocal() const { return 0 != (Flags & AllowReciprocal); }
 204   bool allowContract() const   { return 0 != (Flags & AllowContract); }
 205   bool approxFunc() const      { return 0 != (Flags & ApproxFunc); }
 206   /// 'Fast' means all bits are set.
 207   bool isFast() const          { return all(); }
 208
 209   /// Flag setters
 210   void setAllowReassoc(bool B = true) {
 211     Flags = (Flags & ~AllowReassoc) | B * AllowReassoc;
 212   }
 213   void setNoNaNs(bool B = true) {
 214     Flags = (Flags & ~NoNaNs) | B * NoNaNs;
 215   }
 216   void setNoInfs(bool B = true) {
 217     Flags = (Flags & ~NoInfs) | B * NoInfs;
 218   }
 219   void setNoSignedZeros(bool B = true) {
 220     Flags = (Flags & ~NoSignedZeros) | B * NoSignedZeros;
 221   }
 222   void setAllowReciprocal(bool B = true) {
 223     Flags = (Flags & ~AllowReciprocal) | B * AllowReciprocal;
 224   }
 225   void setAllowContract(bool B = true) {
 226     Flags = (Flags & ~AllowContract) | B * AllowContract;
 227   }
 228   void setApproxFunc(bool B = true) {
 229     Flags = (Flags & ~ApproxFunc) | B * ApproxFunc;
 230   }
 231   void setFast(bool B = true) { B ? set() : clear(); }
 232
 233   void operator&=(const FastMathFlags &OtherFlags) {
 234     Flags &= OtherFlags.Flags;
 235   }
 236 };
 237
 238 /// Utility class for floating point operations which can have
 239 /// information about relaxed accuracy requirements attached to them.
 240 class FPMathOperator : public Operator {
 241 private:
 242   friend class Instruction;
 243
 244   /// 'Fast' means all bits are set.
 245   void setFast(bool B) {
 246     setHasAllowReassoc(B);
 247     setHasNoNaNs(B);
 248     setHasNoInfs(B);
 249     setHasNoSignedZeros(B);
 250     setHasAllowReciprocal(B);
 251     setHasAllowContract(B);
 252     setHasApproxFunc(B);
 253   }
 254
 255   void setHasAllowReassoc(bool B) {
 256     SubclassOptionalData =
 257     (SubclassOptionalData & ~FastMathFlags::AllowReassoc) |
 258     (B * FastMathFlags::AllowReassoc);
 259   }
 260
 261   void setHasNoNaNs(bool B) {
 262     SubclassOptionalData =
 263       (SubclassOptionalData & ~FastMathFlags::NoNaNs) |
 264       (B * FastMathFlags::NoNaNs);
 265   }
 266
 267   void setHasNoInfs(bool B) {
 268     SubclassOptionalData =
 269       (SubclassOptionalData & ~FastMathFlags::NoInfs) |
 270       (B * FastMathFlags::NoInfs);
 271   }
 272
 273   void setHasNoSignedZeros(bool B) {
 274     SubclassOptionalData =
 275       (SubclassOptionalData & ~FastMathFlags::NoSignedZeros) |
 276       (B * FastMathFlags::NoSignedZeros);
 277   }
 278
 279   void setHasAllowReciprocal(bool B) {
 280     SubclassOptionalData =
 281       (SubclassOptionalData & ~FastMathFlags::AllowReciprocal) |
 282       (B * FastMathFlags::AllowReciprocal);
 283   }
 284
 285   void setHasAllowContract(bool B) {
 286     SubclassOptionalData =
 287         (SubclassOptionalData & ~FastMathFlags::AllowContract) |
 288         (B * FastMathFlags::AllowContract);
 289   }
 290
 291   void setHasApproxFunc(bool B) {
 292     SubclassOptionalData =
 293         (SubclassOptionalData & ~FastMathFlags::ApproxFunc) |
 294         (B * FastMathFlags::ApproxFunc);
 295   }
 296
 297   /// Convenience function for setting multiple fast-math flags.
 298   /// FMF is a mask of the bits to set.
 299   void setFastMathFlags(FastMathFlags FMF) {
 300     SubclassOptionalData |= FMF.Flags;
 301   }
 302
 303   /// Convenience function for copying all fast-math flags.
 304   /// All values in FMF are transferred to this operator.
 305   void copyFastMathFlags(FastMathFlags FMF) {
 306     SubclassOptionalData = FMF.Flags;
 307   }
 308
 309 public:
 310   /// Test if this operation allows all non-strict floating-point transforms.
 311   bool isFast() const {
 312     return ((SubclassOptionalData & FastMathFlags::AllowReassoc) != 0 &&
 313             (SubclassOptionalData & FastMathFlags::NoNaNs) != 0 &&
 314             (SubclassOptionalData & FastMathFlags::NoInfs) != 0 &&
 315             (SubclassOptionalData & FastMathFlags::NoSignedZeros) != 0 &&
 316             (SubclassOptionalData & FastMathFlags::AllowReciprocal) != 0 &&
 317             (SubclassOptionalData & FastMathFlags::AllowContract) != 0 &&
 318             (SubclassOptionalData & FastMathFlags::ApproxFunc) != 0);
 319   }
 320
 321   /// Test if this operation may be simplified with reassociative transforms.
 322   bool hasAllowReassoc() const {
 323     return (SubclassOptionalData & FastMathFlags::AllowReassoc) != 0;
 324   }
 325
 326   /// Test if this operation's arguments and results are assumed not-NaN.
 327   bool hasNoNaNs() const {
 328     return (SubclassOptionalData & FastMathFlags::NoNaNs) != 0;
 329   }
 330
 331   /// Test if this operation's arguments and results are assumed not-infinite.
 332   bool hasNoInfs() const {
 333     return (SubclassOptionalData & FastMathFlags::NoInfs) != 0;
 334   }
 335
 336   /// Test if this operation can ignore the sign of zero.
 337   bool hasNoSignedZeros() const {
 338     return (SubclassOptionalData & FastMathFlags::NoSignedZeros) != 0;
 339   }
 340
 341   /// Test if this operation can use reciprocal multiply instead of division.
 342   bool hasAllowReciprocal() const {
 343     return (SubclassOptionalData & FastMathFlags::AllowReciprocal) != 0;
 344   }
 345
 346   /// Test if this operation can be floating-point contracted (FMA).
 347   bool hasAllowContract() const {
 348     return (SubclassOptionalData & FastMathFlags::AllowContract) != 0;
 349   }
 350
 351   /// Test if this operation allows approximations of math library functions or
 352   /// intrinsics.
 353   bool hasApproxFunc() const {
 354     return (SubclassOptionalData & FastMathFlags::ApproxFunc) != 0;
 355   }
 356
 357   /// Convenience function for getting all the fast-math flags
 358   FastMathFlags getFastMathFlags() const {
 359     return FastMathFlags(SubclassOptionalData);
 360   }
 361
 362   /// Get the maximum error permitted by this operation in ULPs. An accuracy of
 363   /// 0.0 means that the operation should be performed with the default
 364   /// precision.
 365   float getFPAccuracy() const;
 366
 367   static bool classof(const Value *V) {
 368     unsigned Opcode;
 369     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 370       Opcode = I->getOpcode();
 371     else if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 372       Opcode = CE->getOpcode();
 373     else
 374       return false;
 375
 376     switch (Opcode) {
 377     case Instruction::FCmp:
 378       return true;
 379     // non math FP Operators (no FMF)
 380     case Instruction::ExtractElement:
 381     case Instruction::ShuffleVector:
 382     case Instruction::InsertElement:
 383       return false;
 384     default:
 385       return V->getType()->isFPOrFPVectorTy();
 386     }
 387   }
 388 };
 389
 390 /// A helper template for defining operators for individual opcodes.
 391 template<typename SuperClass, unsigned Opc>
 392 class ConcreteOperator : public SuperClass {
 393 public:
 394   static bool classof(const Instruction *I) {
 395     return I->getOpcode() == Opc;
 396   }
 397   static bool classof(const ConstantExpr *CE) {
 398     return CE->getOpcode() == Opc;
 399   }
 400   static bool classof(const Value *V) {
 401     return (isa<Instruction>(V) && classof(cast<Instruction>(V))) ||
 402            (isa<ConstantExpr>(V) && classof(cast<ConstantExpr>(V)));
 403   }
 404 };
 405
 406 class AddOperator
 407   : public ConcreteOperator<OverflowingBinaryOperator, Instruction::Add> {
 408 };
 409 class SubOperator
 410   : public ConcreteOperator<OverflowingBinaryOperator, Instruction::Sub> {
 411 };
 412 class MulOperator
 413   : public ConcreteOperator<OverflowingBinaryOperator, Instruction::Mul> {
 414 };
 415 class ShlOperator
 416   : public ConcreteOperator<OverflowingBinaryOperator, Instruction::Shl> {
 417 };
 418
 419 class SDivOperator
 420   : public ConcreteOperator<PossiblyExactOperator, Instruction::SDiv> {
 421 };
 422 class UDivOperator
 423   : public ConcreteOperator<PossiblyExactOperator, Instruction::UDiv> {
 424 };
 425 class AShrOperator
 426   : public ConcreteOperator<PossiblyExactOperator, Instruction::AShr> {
 427 };
 428 class LShrOperator
 429   : public ConcreteOperator<PossiblyExactOperator, Instruction::LShr> {
 430 };
 431
 432 class ZExtOperator : public ConcreteOperator<Operator, Instruction::ZExt> {};
 433
 434 class GEPOperator
 435   : public ConcreteOperator<Operator, Instruction::GetElementPtr> {
 436   friend class GetElementPtrInst;
 437   friend class ConstantExpr;
 438
 439   enum {
 440     IsInBounds = (1 << 0),
 441     // InRangeIndex: bits 1-6
 442   };
 443
 444   void setIsInBounds(bool B) {
 445     SubclassOptionalData =
 446       (SubclassOptionalData & ~IsInBounds) | (B * IsInBounds);
 447   }
 448
 449 public:
 450   /// Test whether this is an inbounds GEP, as defined by LangRef.html.
 451   bool isInBounds() const {
 452     return SubclassOptionalData & IsInBounds;
 453   }
 454
 455   /// Returns the offset of the index with an inrange attachment, or None if
 456   /// none.
 457   Optional<unsigned> getInRangeIndex() const {
 458     if (SubclassOptionalData >> 1 == 0) return None;
 459     return (SubclassOptionalData >> 1) - 1;
 460   }
 461
 462   inline op_iterator       idx_begin()       { return op_begin()+1; }
 463   inline const_op_iterator idx_begin() const { return op_begin()+1; }
 464   inline op_iterator       idx_end()         { return op_end(); }
 465   inline const_op_iterator idx_end()   const { return op_end(); }
 466
 467   Value *getPointerOperand() {
 468     return getOperand(0);
 469   }
 470   const Value *getPointerOperand() const {
 471     return getOperand(0);
 472   }
 473   static unsigned getPointerOperandIndex() {
 474     return 0U;                      // get index for modifying correct operand
 475   }
 476
 477   /// Method to return the pointer operand as a PointerType.
 478   Type *getPointerOperandType() const {
 479     return getPointerOperand()->getType();
 480   }
 481
 482   Type *getSourceElementType() const;
 483   Type *getResultElementType() const;
 484
 485   /// Method to return the address space of the pointer operand.
 486   unsigned getPointerAddressSpace() const {
 487     return getPointerOperandType()->getPointerAddressSpace();
 488   }
 489
 490   unsigned getNumIndices() const {  // Note: always non-negative
 491     return getNumOperands() - 1;
 492   }
 493
 494   bool hasIndices() const {
 495     return getNumOperands() > 1;
 496   }
 497
 498   /// Return true if all of the indices of this GEP are zeros.
 499   /// If so, the result pointer and the first operand have the same
 500   /// value, just potentially different types.
 501   bool hasAllZeroIndices() const {
 502     for (const_op_iterator I = idx_begin(), E = idx_end(); I != E; ++I) {
 503       if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(I))
 504         if (C->isZero())
 505           continue;
 506       return false;
 507     }
 508     return true;
 509   }
 510
 511   /// Return true if all of the indices of this GEP are constant integers.
 512   /// If so, the result pointer and the first operand have
 513   /// a constant offset between them.
 514   bool hasAllConstantIndices() const {
 515     for (const_op_iterator I = idx_begin(), E = idx_end(); I != E; ++I) {
 516       if (!isa<ConstantInt>(I))
 517         return false;
 518     }
 519     return true;
 520   }
 521
 522   unsigned countNonConstantIndices() const {
 523     return count_if(make_range(idx_begin(), idx_end()), [](const Use& use) {
 524         return !isa<ConstantInt>(*use);
 525       });
 526   }
 527
 528   /// Accumulate the constant address offset of this GEP if possible.
 529   ///
 530   /// This routine accepts an APInt into which it will accumulate the constant
 531   /// offset of this GEP if the GEP is in fact constant. If the GEP is not
 532   /// all-constant, it returns false and the value of the offset APInt is
 533   /// undefined (it is *not* preserved!). The APInt passed into this routine
 534   /// must be at exactly as wide as the IntPtr type for the address space of the
 535   /// base GEP pointer.
 536   bool accumulateConstantOffset(const DataLayout &DL, APInt &Offset) const;
 537 };
 538
 539 class PtrToIntOperator
 540     : public ConcreteOperator<Operator, Instruction::PtrToInt> {
 541   friend class PtrToInt;
 542   friend class ConstantExpr;
 543
 544 public:
 545   Value *getPointerOperand() {
 546     return getOperand(0);
 547   }
 548   const Value *getPointerOperand() const {
 549     return getOperand(0);
 550   }
 551
 552   static unsigned getPointerOperandIndex() {
 553     return 0U;                      // get index for modifying correct operand
 554   }
 555
 556   /// Method to return the pointer operand as a PointerType.
 557   Type *getPointerOperandType() const {
 558     return getPointerOperand()->getType();
 559   }
 560
 561   /// Method to return the address space of the pointer operand.
 562   unsigned getPointerAddressSpace() const {
 563     return cast<PointerType>(getPointerOperandType())->getAddressSpace();
 564   }
 565 };
 566
 567 class BitCastOperator
 568     : public ConcreteOperator<Operator, Instruction::BitCast> {
 569   friend class BitCastInst;
 570   friend class ConstantExpr;
 571
 572 public:
 573   Type *getSrcTy() const {
 574     return getOperand(0)->getType();
 575   }
 576
 577   Type *getDestTy() const {
 578     return getType();
 579   }
 580 };
 581
 582 } // end namespace llvm
 583
 584 #endif // LLVM_IR_OPERATOR_H