contrib/llvm/tools/clang/include/clang/AST/CXXInheritance.h

   1 //===------ CXXInheritance.h - C++ Inheritance ------------------*- 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 provides routines that help analyzing C++ inheritance hierarchies.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_CLANG_AST_CXXINHERITANCE_H
  15 #define LLVM_CLANG_AST_CXXINHERITANCE_H
  16
  17 #include "clang/AST/DeclBase.h"
  18 #include "clang/AST/DeclCXX.h"
  19 #include "clang/AST/Type.h"
  20 #include "clang/AST/TypeOrdering.h"
  21 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
  22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  23 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  24 #include <cassert>
  25 #include <list>
  26
  27 namespace clang {
  28
  29 class CXXBaseSpecifier;
  30 class CXXMethodDecl;
  31 class CXXRecordDecl;
  32 class NamedDecl;
  33
  34 /// \brief Represents an element in a path from a derived class to a
  35 /// base class.
  36 ///
  37 /// Each step in the path references the link from a
  38 /// derived class to one of its direct base classes, along with a
  39 /// base "number" that identifies which base subobject of the
  40 /// original derived class we are referencing.
  41 struct CXXBasePathElement {
  42   /// \brief The base specifier that states the link from a derived
  43   /// class to a base class, which will be followed by this base
  44   /// path element.
  45   const CXXBaseSpecifier *Base;
  46
  47   /// \brief The record decl of the class that the base is a base of.
  48   const CXXRecordDecl *Class;
  49
  50   /// \brief Identifies which base class subobject (of type
  51   /// \c Base->getType()) this base path element refers to.
  52   ///
  53   /// This value is only valid if \c !Base->isVirtual(), because there
  54   /// is no base numbering for the zero or one virtual bases of a
  55   /// given type.
  56   int SubobjectNumber;
  57 };
  58
  59 /// \brief Represents a path from a specific derived class
  60 /// (which is not represented as part of the path) to a particular
  61 /// (direct or indirect) base class subobject.
  62 ///
  63 /// Individual elements in the path are described by the \c CXXBasePathElement
  64 /// structure, which captures both the link from a derived class to one of its
  65 /// direct bases and identification describing which base class
  66 /// subobject is being used.
  67 class CXXBasePath : public SmallVector<CXXBasePathElement, 4> {
  68 public:
  69   CXXBasePath() : Access(AS_public) {}
  70
  71   /// \brief The access along this inheritance path.  This is only
  72   /// calculated when recording paths.  AS_none is a special value
  73   /// used to indicate a path which permits no legal access.
  74   AccessSpecifier Access;
  75
  76   /// \brief The set of declarations found inside this base class
  77   /// subobject.
  78   DeclContext::lookup_result Decls;
  79
  80   void clear() {
  81     SmallVectorImpl<CXXBasePathElement>::clear();
  82     Access = AS_public;
  83   }
  84 };
  85
  86 /// BasePaths - Represents the set of paths from a derived class to
  87 /// one of its (direct or indirect) bases. For example, given the
  88 /// following class hierarchy:
  89 ///
  90 /// @code
  91 /// class A { };
  92 /// class B : public A { };
  93 /// class C : public A { };
  94 /// class D : public B, public C{ };
  95 /// @endcode
  96 ///
  97 /// There are two potential BasePaths to represent paths from D to a
  98 /// base subobject of type A. One path is (D,0) -> (B,0) -> (A,0)
  99 /// and another is (D,0)->(C,0)->(A,1). These two paths actually
 100 /// refer to two different base class subobjects of the same type,
 101 /// so the BasePaths object refers to an ambiguous path. On the
 102 /// other hand, consider the following class hierarchy:
 103 ///
 104 /// @code
 105 /// class A { };
 106 /// class B : public virtual A { };
 107 /// class C : public virtual A { };
 108 /// class D : public B, public C{ };
 109 /// @endcode
 110 ///
 111 /// Here, there are two potential BasePaths again, (D, 0) -> (B, 0)
 112 /// -> (A,v) and (D, 0) -> (C, 0) -> (A, v), but since both of them
 113 /// refer to the same base class subobject of type A (the virtual
 114 /// one), there is no ambiguity.
 115 class CXXBasePaths {
 116   /// \brief The type from which this search originated.
 117   CXXRecordDecl *Origin;
 118
 119   /// Paths - The actual set of paths that can be taken from the
 120   /// derived class to the same base class.
 121   std::list<CXXBasePath> Paths;
 122
 123   /// ClassSubobjects - Records the class subobjects for each class
 124   /// type that we've seen. The first element in the pair says
 125   /// whether we found a path to a virtual base for that class type,
 126   /// while the element contains the number of non-virtual base
 127   /// class subobjects for that class type. The key of the map is
 128   /// the cv-unqualified canonical type of the base class subobject.
 129   llvm::SmallDenseMap<QualType, std::pair<bool, unsigned>, 8> ClassSubobjects;
 130
 131   /// VisitedDependentRecords - Records the dependent records that have been
 132   /// already visited.
 133   llvm::SmallDenseSet<const CXXRecordDecl *, 4> VisitedDependentRecords;
 134
 135   /// FindAmbiguities - Whether Sema::IsDerivedFrom should try find
 136   /// ambiguous paths while it is looking for a path from a derived
 137   /// type to a base type.
 138   bool FindAmbiguities;
 139
 140   /// RecordPaths - Whether Sema::IsDerivedFrom should record paths
 141   /// while it is determining whether there are paths from a derived
 142   /// type to a base type.
 143   bool RecordPaths;
 144
 145   /// DetectVirtual - Whether Sema::IsDerivedFrom should abort the search
 146   /// if it finds a path that goes across a virtual base. The virtual class
 147   /// is also recorded.
 148   bool DetectVirtual;
 149
 150   /// ScratchPath - A BasePath that is used by Sema::lookupInBases
 151   /// to help build the set of paths.
 152   CXXBasePath ScratchPath;
 153
 154   /// DetectedVirtual - The base class that is virtual.
 155   const RecordType *DetectedVirtual;
 156
 157   /// \brief Array of the declarations that have been found. This
 158   /// array is constructed only if needed, e.g., to iterate over the
 159   /// results within LookupResult.
 160   std::unique_ptr<NamedDecl *[]> DeclsFound;
 161   unsigned NumDeclsFound;
 162
 163   friend class CXXRecordDecl;
 164
 165   void ComputeDeclsFound();
 166
 167   bool lookupInBases(ASTContext &Context, const CXXRecordDecl *Record,
 168                      CXXRecordDecl::BaseMatchesCallback BaseMatches,
 169                      bool LookupInDependent = false);
 170
 171 public:
 172   typedef std::list<CXXBasePath>::iterator paths_iterator;
 173   typedef std::list<CXXBasePath>::const_iterator const_paths_iterator;
 174   typedef NamedDecl **decl_iterator;
 175
 176   /// BasePaths - Construct a new BasePaths structure to record the
 177   /// paths for a derived-to-base search.
 178   explicit CXXBasePaths(bool FindAmbiguities = true, bool RecordPaths = true,
 179                         bool DetectVirtual = true)
 180       : Origin(), FindAmbiguities(FindAmbiguities), RecordPaths(RecordPaths),
 181         DetectVirtual(DetectVirtual), DetectedVirtual(nullptr),
 182         NumDeclsFound(0) {}
 183
 184   paths_iterator begin() { return Paths.begin(); }
 185   paths_iterator end()   { return Paths.end(); }
 186   const_paths_iterator begin() const { return Paths.begin(); }
 187   const_paths_iterator end()   const { return Paths.end(); }
 188
 189   CXXBasePath&       front()       { return Paths.front(); }
 190   const CXXBasePath& front() const { return Paths.front(); }
 191
 192   typedef llvm::iterator_range<decl_iterator> decl_range;
 193   decl_range found_decls();
 194
 195   /// \brief Determine whether the path from the most-derived type to the
 196   /// given base type is ambiguous (i.e., it refers to multiple subobjects of
 197   /// the same base type).
 198   bool isAmbiguous(CanQualType BaseType);
 199
 200   /// \brief Whether we are finding multiple paths to detect ambiguities.
 201   bool isFindingAmbiguities() const { return FindAmbiguities; }
 202
 203   /// \brief Whether we are recording paths.
 204   bool isRecordingPaths() const { return RecordPaths; }
 205
 206   /// \brief Specify whether we should be recording paths or not.
 207   void setRecordingPaths(bool RP) { RecordPaths = RP; }
 208
 209   /// \brief Whether we are detecting virtual bases.
 210   bool isDetectingVirtual() const { return DetectVirtual; }
 211
 212   /// \brief The virtual base discovered on the path (if we are merely
 213   /// detecting virtuals).
 214   const RecordType* getDetectedVirtual() const {
 215     return DetectedVirtual;
 216   }
 217
 218   /// \brief Retrieve the type from which this base-paths search
 219   /// began
 220   CXXRecordDecl *getOrigin() const { return Origin; }
 221   void setOrigin(CXXRecordDecl *Rec) { Origin = Rec; }
 222
 223   /// \brief Clear the base-paths results.
 224   void clear();
 225
 226   /// \brief Swap this data structure's contents with another CXXBasePaths
 227   /// object.
 228   void swap(CXXBasePaths &Other);
 229 };
 230
 231 /// \brief Uniquely identifies a virtual method within a class
 232 /// hierarchy by the method itself and a class subobject number.
 233 struct UniqueVirtualMethod {
 234   UniqueVirtualMethod()
 235     : Method(nullptr), Subobject(0), InVirtualSubobject(nullptr) { }
 236
 237   UniqueVirtualMethod(CXXMethodDecl *Method, unsigned Subobject,
 238                       const CXXRecordDecl *InVirtualSubobject)
 239     : Method(Method), Subobject(Subobject),
 240       InVirtualSubobject(InVirtualSubobject) { }
 241
 242   /// \brief The overriding virtual method.
 243   CXXMethodDecl *Method;
 244
 245   /// \brief The subobject in which the overriding virtual method
 246   /// resides.
 247   unsigned Subobject;
 248
 249   /// \brief The virtual base class subobject of which this overridden
 250   /// virtual method is a part. Note that this records the closest
 251   /// derived virtual base class subobject.
 252   const CXXRecordDecl *InVirtualSubobject;
 253
 254   friend bool operator==(const UniqueVirtualMethod &X,
 255                          const UniqueVirtualMethod &Y) {
 256     return X.Method == Y.Method && X.Subobject == Y.Subobject &&
 257       X.InVirtualSubobject == Y.InVirtualSubobject;
 258   }
 259
 260   friend bool operator!=(const UniqueVirtualMethod &X,
 261                          const UniqueVirtualMethod &Y) {
 262     return !(X == Y);
 263   }
 264 };
 265
 266 /// \brief The set of methods that override a given virtual method in
 267 /// each subobject where it occurs.
 268 ///
 269 /// The first part of the pair is the subobject in which the
 270 /// overridden virtual function occurs, while the second part of the
 271 /// pair is the virtual method that overrides it (including the
 272 /// subobject in which that virtual function occurs).
 273 class OverridingMethods {
 274   typedef SmallVector<UniqueVirtualMethod, 4> ValuesT;
 275   typedef llvm::MapVector<unsigned, ValuesT> MapType;
 276   MapType Overrides;
 277
 278 public:
 279   // Iterate over the set of subobjects that have overriding methods.
 280   typedef MapType::iterator iterator;
 281   typedef MapType::const_iterator const_iterator;
 282   iterator begin() { return Overrides.begin(); }
 283   const_iterator begin() const { return Overrides.begin(); }
 284   iterator end() { return Overrides.end(); }
 285   const_iterator end() const { return Overrides.end(); }
 286   unsigned size() const { return Overrides.size(); }
 287
 288   // Iterate over the set of overriding virtual methods in a given
 289   // subobject.
 290   typedef SmallVectorImpl<UniqueVirtualMethod>::iterator
 291     overriding_iterator;
 292   typedef SmallVectorImpl<UniqueVirtualMethod>::const_iterator
 293     overriding_const_iterator;
 294
 295   // Add a new overriding method for a particular subobject.
 296   void add(unsigned OverriddenSubobject, UniqueVirtualMethod Overriding);
 297
 298   // Add all of the overriding methods from "other" into overrides for
 299   // this method. Used when merging the overrides from multiple base
 300   // class subobjects.
 301   void add(const OverridingMethods &Other);
 302
 303   // Replace all overriding virtual methods in all subobjects with the
 304   // given virtual method.
 305   void replaceAll(UniqueVirtualMethod Overriding);
 306 };
 307
 308 /// \brief A mapping from each virtual member function to its set of
 309 /// final overriders.
 310 ///
 311 /// Within a class hierarchy for a given derived class, each virtual
 312 /// member function in that hierarchy has one or more "final
 313 /// overriders" (C++ [class.virtual]p2). A final overrider for a
 314 /// virtual function "f" is the virtual function that will actually be
 315 /// invoked when dispatching a call to "f" through the
 316 /// vtable. Well-formed classes have a single final overrider for each
 317 /// virtual function; in abstract classes, the final overrider for at
 318 /// least one virtual function is a pure virtual function. Due to
 319 /// multiple, virtual inheritance, it is possible for a class to have
 320 /// more than one final overrider. Athough this is an error (per C++
 321 /// [class.virtual]p2), it is not considered an error here: the final
 322 /// overrider map can represent multiple final overriders for a
 323 /// method, and it is up to the client to determine whether they are
 324 /// problem. For example, the following class \c D has two final
 325 /// overriders for the virtual function \c A::f(), one in \c C and one
 326 /// in \c D:
 327 ///
 328 /// \code
 329 ///   struct A { virtual void f(); };
 330 ///   struct B : virtual A { virtual void f(); };
 331 ///   struct C : virtual A { virtual void f(); };
 332 ///   struct D : B, C { };
 333 /// \endcode
 334 ///
 335 /// This data structure contains a mapping from every virtual
 336 /// function *that does not override an existing virtual function* and
 337 /// in every subobject where that virtual function occurs to the set
 338 /// of virtual functions that override it. Thus, the same virtual
 339 /// function \c A::f can actually occur in multiple subobjects of type
 340 /// \c A due to multiple inheritance, and may be overridden by
 341 /// different virtual functions in each, as in the following example:
 342 ///
 343 /// \code
 344 ///   struct A { virtual void f(); };
 345 ///   struct B : A { virtual void f(); };
 346 ///   struct C : A { virtual void f(); };
 347 ///   struct D : B, C { };
 348 /// \endcode
 349 ///
 350 /// Unlike in the previous example, where the virtual functions \c
 351 /// B::f and \c C::f both overrode \c A::f in the same subobject of
 352 /// type \c A, in this example the two virtual functions both override
 353 /// \c A::f but in *different* subobjects of type A. This is
 354 /// represented by numbering the subobjects in which the overridden
 355 /// and the overriding virtual member functions are located. Subobject
 356 /// 0 represents the virtual base class subobject of that type, while
 357 /// subobject numbers greater than 0 refer to non-virtual base class
 358 /// subobjects of that type.
 359 class CXXFinalOverriderMap
 360   : public llvm::MapVector<const CXXMethodDecl *, OverridingMethods> { };
 361
 362 /// \brief A set of all the primary bases for a class.
 363 class CXXIndirectPrimaryBaseSet
 364   : public llvm::SmallSet<const CXXRecordDecl*, 32> { };
 365
 366 } // end namespace clang
 367
 368 #endif