contrib/llvm/tools/clang/include/clang/Basic/Module.h

   1 //===--- Module.h - Describe a module ---------------------------*- 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 /// \file
  11 /// \brief Defines the clang::Module class, which describes a module in the
  12 /// source code.
  13 ///
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15 #ifndef LLVM_CLANG_BASIC_MODULE_H
  16 #define LLVM_CLANG_BASIC_MODULE_H
  17
  18 #include "clang/Basic/FileManager.h"
  19 #include "clang/Basic/SourceLocation.h"
  20 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  21 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  22 #include "llvm/ADT/PointerIntPair.h"
  23 #include "llvm/ADT/PointerUnion.h"
  24 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
  25 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  26 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  27 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  28 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
  29 #include <string>
  30 #include <utility>
  31 #include <vector>
  32
  33 namespace llvm {
  34   class raw_ostream;
  35 }
  36
  37 namespace clang {
  38
  39 class LangOptions;
  40 class TargetInfo;
  41 class IdentifierInfo;
  42
  43 /// \brief Describes the name of a module.
  44 typedef SmallVector<std::pair<std::string, SourceLocation>, 2> ModuleId;
  45
  46 /// \brief Describes a module or submodule.
  47 class Module {
  48 public:
  49   /// \brief The name of this module.
  50   std::string Name;
  51
  52   /// \brief The location of the module definition.
  53   SourceLocation DefinitionLoc;
  54
  55   /// \brief The parent of this module. This will be NULL for the top-level
  56   /// module.
  57   Module *Parent;
  58
  59   /// \brief The build directory of this module. This is the directory in
  60   /// which the module is notionally built, and relative to which its headers
  61   /// are found.
  62   const DirectoryEntry *Directory;
  63
  64   /// \brief The umbrella header or directory.
  65   llvm::PointerUnion<const DirectoryEntry *, const FileEntry *> Umbrella;
  66
  67   /// \brief The module signature.
  68   uint64_t Signature;
  69
  70   /// \brief The name of the umbrella entry, as written in the module map.
  71   std::string UmbrellaAsWritten;
  72
  73 private:
  74   /// \brief The submodules of this module, indexed by name.
  75   std::vector<Module *> SubModules;
  76
  77   /// \brief A mapping from the submodule name to the index into the
  78   /// \c SubModules vector at which that submodule resides.
  79   llvm::StringMap<unsigned> SubModuleIndex;
  80
  81   /// \brief The AST file if this is a top-level module which has a
  82   /// corresponding serialized AST file, or null otherwise.
  83   const FileEntry *ASTFile;
  84
  85   /// \brief The top-level headers associated with this module.
  86   llvm::SmallSetVector<const FileEntry *, 2> TopHeaders;
  87
  88   /// \brief top-level header filenames that aren't resolved to FileEntries yet.
  89   std::vector<std::string> TopHeaderNames;
  90
  91   /// \brief Cache of modules visible to lookup in this module.
  92   mutable llvm::DenseSet<const Module*> VisibleModulesCache;
  93
  94   /// The ID used when referencing this module within a VisibleModuleSet.
  95   unsigned VisibilityID;
  96
  97 public:
  98   enum HeaderKind {
  99     HK_Normal,
 100     HK_Textual,
 101     HK_Private,
 102     HK_PrivateTextual,
 103     HK_Excluded
 104   };
 105   static const int NumHeaderKinds = HK_Excluded + 1;
 106
 107   /// \brief Information about a header directive as found in the module map
 108   /// file.
 109   struct Header {
 110     std::string NameAsWritten;
 111     const FileEntry *Entry;
 112
 113     explicit operator bool() { return Entry; }
 114   };
 115
 116   /// \brief Information about a directory name as found in the module map
 117   /// file.
 118   struct DirectoryName {
 119     std::string NameAsWritten;
 120     const DirectoryEntry *Entry;
 121
 122     explicit operator bool() { return Entry; }
 123   };
 124
 125   /// \brief The headers that are part of this module.
 126   SmallVector<Header, 2> Headers[5];
 127
 128   /// \brief Stored information about a header directive that was found in the
 129   /// module map file but has not been resolved to a file.
 130   struct UnresolvedHeaderDirective {
 131     SourceLocation FileNameLoc;
 132     std::string FileName;
 133     bool IsUmbrella;
 134   };
 135
 136   /// \brief Headers that are mentioned in the module map file but could not be
 137   /// found on the file system.
 138   SmallVector<UnresolvedHeaderDirective, 1> MissingHeaders;
 139
 140   /// \brief An individual requirement: a feature name and a flag indicating
 141   /// the required state of that feature.
 142   typedef std::pair<std::string, bool> Requirement;
 143
 144   /// \brief The set of language features required to use this module.
 145   ///
 146   /// If any of these requirements are not available, the \c IsAvailable bit
 147   /// will be false to indicate that this (sub)module is not available.
 148   SmallVector<Requirement, 2> Requirements;
 149
 150   /// \brief Whether this module is missing a feature from \c Requirements.
 151   unsigned IsMissingRequirement : 1;
 152
 153   /// \brief Whether we tried and failed to load a module file for this module.
 154   unsigned HasIncompatibleModuleFile : 1;
 155
 156   /// \brief Whether this module is available in the current translation unit.
 157   ///
 158   /// If the module is missing headers or does not meet all requirements then
 159   /// this bit will be 0.
 160   unsigned IsAvailable : 1;
 161
 162   /// \brief Whether this module was loaded from a module file.
 163   unsigned IsFromModuleFile : 1;
 164
 165   /// \brief Whether this is a framework module.
 166   unsigned IsFramework : 1;
 167
 168   /// \brief Whether this is an explicit submodule.
 169   unsigned IsExplicit : 1;
 170
 171   /// \brief Whether this is a "system" module (which assumes that all
 172   /// headers in it are system headers).
 173   unsigned IsSystem : 1;
 174
 175   /// \brief Whether this is an 'extern "C"' module (which implicitly puts all
 176   /// headers in it within an 'extern "C"' block, and allows the module to be
 177   /// imported within such a block).
 178   unsigned IsExternC : 1;
 179
 180   /// \brief Whether this is an inferred submodule (module * { ... }).
 181   unsigned IsInferred : 1;
 182
 183   /// \brief Whether we should infer submodules for this module based on
 184   /// the headers.
 185   ///
 186   /// Submodules can only be inferred for modules with an umbrella header.
 187   unsigned InferSubmodules : 1;
 188
 189   /// \brief Whether, when inferring submodules, the inferred submodules
 190   /// should be explicit.
 191   unsigned InferExplicitSubmodules : 1;
 192
 193   /// \brief Whether, when inferring submodules, the inferr submodules should
 194   /// export all modules they import (e.g., the equivalent of "export *").
 195   unsigned InferExportWildcard : 1;
 196
 197   /// \brief Whether the set of configuration macros is exhaustive.
 198   ///
 199   /// When the set of configuration macros is exhaustive, meaning
 200   /// that no identifier not in this list should affect how the module is
 201   /// built.
 202   unsigned ConfigMacrosExhaustive : 1;
 203
 204   /// \brief Whether files in this module can only include non-modular headers
 205   /// and headers from used modules.
 206   unsigned NoUndeclaredIncludes : 1;
 207
 208   /// \brief Describes the visibility of the various names within a
 209   /// particular module.
 210   enum NameVisibilityKind {
 211     /// \brief All of the names in this module are hidden.
 212     Hidden,
 213     /// \brief All of the names in this module are visible.
 214     AllVisible
 215   };
 216
 217   /// \brief The visibility of names within this particular module.
 218   NameVisibilityKind NameVisibility;
 219
 220   /// \brief The location of the inferred submodule.
 221   SourceLocation InferredSubmoduleLoc;
 222
 223   /// \brief The set of modules imported by this module, and on which this
 224   /// module depends.
 225   llvm::SmallSetVector<Module *, 2> Imports;
 226
 227   /// \brief Describes an exported module.
 228   ///
 229   /// The pointer is the module being re-exported, while the bit will be true
 230   /// to indicate that this is a wildcard export.
 231   typedef llvm::PointerIntPair<Module *, 1, bool> ExportDecl;
 232
 233   /// \brief The set of export declarations.
 234   SmallVector<ExportDecl, 2> Exports;
 235
 236   /// \brief Describes an exported module that has not yet been resolved
 237   /// (perhaps because the module it refers to has not yet been loaded).
 238   struct UnresolvedExportDecl {
 239     /// \brief The location of the 'export' keyword in the module map file.
 240     SourceLocation ExportLoc;
 241
 242     /// \brief The name of the module.
 243     ModuleId Id;
 244
 245     /// \brief Whether this export declaration ends in a wildcard, indicating
 246     /// that all of its submodules should be exported (rather than the named
 247     /// module itself).
 248     bool Wildcard;
 249   };
 250
 251   /// \brief The set of export declarations that have yet to be resolved.
 252   SmallVector<UnresolvedExportDecl, 2> UnresolvedExports;
 253
 254   /// \brief The directly used modules.
 255   SmallVector<Module *, 2> DirectUses;
 256
 257   /// \brief The set of use declarations that have yet to be resolved.
 258   SmallVector<ModuleId, 2> UnresolvedDirectUses;
 259
 260   /// \brief A library or framework to link against when an entity from this
 261   /// module is used.
 262   struct LinkLibrary {
 263     LinkLibrary() : IsFramework(false) { }
 264     LinkLibrary(const std::string &Library, bool IsFramework)
 265       : Library(Library), IsFramework(IsFramework) { }
 266
 267     /// \brief The library to link against.
 268     ///
 269     /// This will typically be a library or framework name, but can also
 270     /// be an absolute path to the library or framework.
 271     std::string Library;
 272
 273     /// \brief Whether this is a framework rather than a library.
 274     bool IsFramework;
 275   };
 276
 277   /// \brief The set of libraries or frameworks to link against when
 278   /// an entity from this module is used.
 279   llvm::SmallVector<LinkLibrary, 2> LinkLibraries;
 280
 281   /// \brief The set of "configuration macros", which are macros that
 282   /// (intentionally) change how this module is built.
 283   std::vector<std::string> ConfigMacros;
 284
 285   /// \brief An unresolved conflict with another module.
 286   struct UnresolvedConflict {
 287     /// \brief The (unresolved) module id.
 288     ModuleId Id;
 289
 290     /// \brief The message provided to the user when there is a conflict.
 291     std::string Message;
 292   };
 293
 294   /// \brief The list of conflicts for which the module-id has not yet been
 295   /// resolved.
 296   std::vector<UnresolvedConflict> UnresolvedConflicts;
 297
 298   /// \brief A conflict between two modules.
 299   struct Conflict {
 300     /// \brief The module that this module conflicts with.
 301     Module *Other;
 302
 303     /// \brief The message provided to the user when there is a conflict.
 304     std::string Message;
 305   };
 306
 307   /// \brief The list of conflicts.
 308   std::vector<Conflict> Conflicts;
 309
 310   /// \brief Construct a new module or submodule.
 311   Module(StringRef Name, SourceLocation DefinitionLoc, Module *Parent,
 312          bool IsFramework, bool IsExplicit, unsigned VisibilityID);
 313
 314   ~Module();
 315
 316   /// \brief Determine whether this module is available for use within the
 317   /// current translation unit.
 318   bool isAvailable() const { return IsAvailable; }
 319
 320   /// \brief Determine whether this module is available for use within the
 321   /// current translation unit.
 322   ///
 323   /// \param LangOpts The language options used for the current
 324   /// translation unit.
 325   ///
 326   /// \param Target The target options used for the current translation unit.
 327   ///
 328   /// \param Req If this module is unavailable, this parameter
 329   /// will be set to one of the requirements that is not met for use of
 330   /// this module.
 331   bool isAvailable(const LangOptions &LangOpts,
 332                    const TargetInfo &Target,
 333                    Requirement &Req,
 334                    UnresolvedHeaderDirective &MissingHeader) const;
 335
 336   /// \brief Determine whether this module is a submodule.
 337   bool isSubModule() const { return Parent != nullptr; }
 338
 339   /// \brief Determine whether this module is a submodule of the given other
 340   /// module.
 341   bool isSubModuleOf(const Module *Other) const;
 342
 343   /// \brief Determine whether this module is a part of a framework,
 344   /// either because it is a framework module or because it is a submodule
 345   /// of a framework module.
 346   bool isPartOfFramework() const {
 347     for (const Module *Mod = this; Mod; Mod = Mod->Parent)
 348       if (Mod->IsFramework)
 349         return true;
 350
 351     return false;
 352   }
 353
 354   /// \brief Determine whether this module is a subframework of another
 355   /// framework.
 356   bool isSubFramework() const {
 357     return IsFramework && Parent && Parent->isPartOfFramework();
 358   }
 359
 360   /// \brief Retrieve the full name of this module, including the path from
 361   /// its top-level module.
 362   std::string getFullModuleName() const;
 363
 364   /// \brief Whether the full name of this module is equal to joining
 365   /// \p nameParts with "."s.
 366   ///
 367   /// This is more efficient than getFullModuleName().
 368   bool fullModuleNameIs(ArrayRef<StringRef> nameParts) const;
 369
 370   /// \brief Retrieve the top-level module for this (sub)module, which may
 371   /// be this module.
 372   Module *getTopLevelModule() {
 373     return const_cast<Module *>(
 374              const_cast<const Module *>(this)->getTopLevelModule());
 375   }
 376
 377   /// \brief Retrieve the top-level module for this (sub)module, which may
 378   /// be this module.
 379   const Module *getTopLevelModule() const;
 380
 381   /// \brief Retrieve the name of the top-level module.
 382   ///
 383   StringRef getTopLevelModuleName() const {
 384     return getTopLevelModule()->Name;
 385   }
 386
 387   /// \brief The serialized AST file for this module, if one was created.
 388   const FileEntry *getASTFile() const {
 389     return getTopLevelModule()->ASTFile;
 390   }
 391
 392   /// \brief Set the serialized AST file for the top-level module of this module.
 393   void setASTFile(const FileEntry *File) {
 394     assert((File == nullptr || getASTFile() == nullptr ||
 395             getASTFile() == File) && "file path changed");
 396     getTopLevelModule()->ASTFile = File;
 397   }
 398
 399   /// \brief Retrieve the directory for which this module serves as the
 400   /// umbrella.
 401   DirectoryName getUmbrellaDir() const;
 402
 403   /// \brief Retrieve the header that serves as the umbrella header for this
 404   /// module.
 405   Header getUmbrellaHeader() const {
 406     if (auto *E = Umbrella.dyn_cast<const FileEntry *>())
 407       return Header{UmbrellaAsWritten, E};
 408     return Header{};
 409   }
 410
 411   /// \brief Determine whether this module has an umbrella directory that is
 412   /// not based on an umbrella header.
 413   bool hasUmbrellaDir() const {
 414     return Umbrella && Umbrella.is<const DirectoryEntry *>();
 415   }
 416
 417   /// \brief Add a top-level header associated with this module.
 418   void addTopHeader(const FileEntry *File) {
 419     assert(File);
 420     TopHeaders.insert(File);
 421   }
 422
 423   /// \brief Add a top-level header filename associated with this module.
 424   void addTopHeaderFilename(StringRef Filename) {
 425     TopHeaderNames.push_back(Filename);
 426   }
 427
 428   /// \brief The top-level headers associated with this module.
 429   ArrayRef<const FileEntry *> getTopHeaders(FileManager &FileMgr);
 430
 431   /// \brief Determine whether this module has declared its intention to
 432   /// directly use another module.
 433   bool directlyUses(const Module *Requested) const;
 434
 435   /// \brief Add the given feature requirement to the list of features
 436   /// required by this module.
 437   ///
 438   /// \param Feature The feature that is required by this module (and
 439   /// its submodules).
 440   ///
 441   /// \param RequiredState The required state of this feature: \c true
 442   /// if it must be present, \c false if it must be absent.
 443   ///
 444   /// \param LangOpts The set of language options that will be used to
 445   /// evaluate the availability of this feature.
 446   ///
 447   /// \param Target The target options that will be used to evaluate the
 448   /// availability of this feature.
 449   void addRequirement(StringRef Feature, bool RequiredState,
 450                       const LangOptions &LangOpts,
 451                       const TargetInfo &Target);
 452
 453   /// \brief Mark this module and all of its submodules as unavailable.
 454   void markUnavailable(bool MissingRequirement = false);
 455
 456   /// \brief Find the submodule with the given name.
 457   ///
 458   /// \returns The submodule if found, or NULL otherwise.
 459   Module *findSubmodule(StringRef Name) const;
 460
 461   /// \brief Determine whether the specified module would be visible to
 462   /// a lookup at the end of this module.
 463   ///
 464   /// FIXME: This may return incorrect results for (submodules of) the
 465   /// module currently being built, if it's queried before we see all
 466   /// of its imports.
 467   bool isModuleVisible(const Module *M) const {
 468     if (VisibleModulesCache.empty())
 469       buildVisibleModulesCache();
 470     return VisibleModulesCache.count(M);
 471   }
 472
 473   unsigned getVisibilityID() const { return VisibilityID; }
 474
 475   typedef std::vector<Module *>::iterator submodule_iterator;
 476   typedef std::vector<Module *>::const_iterator submodule_const_iterator;
 477
 478   submodule_iterator submodule_begin() { return SubModules.begin(); }
 479   submodule_const_iterator submodule_begin() const {return SubModules.begin();}
 480   submodule_iterator submodule_end()   { return SubModules.end(); }
 481   submodule_const_iterator submodule_end() const { return SubModules.end(); }
 482
 483   llvm::iterator_range<submodule_iterator> submodules() {
 484     return llvm::make_range(submodule_begin(), submodule_end());
 485   }
 486   llvm::iterator_range<submodule_const_iterator> submodules() const {
 487     return llvm::make_range(submodule_begin(), submodule_end());
 488   }
 489
 490   /// \brief Appends this module's list of exported modules to \p Exported.
 491   ///
 492   /// This provides a subset of immediately imported modules (the ones that are
 493   /// directly exported), not the complete set of exported modules.
 494   void getExportedModules(SmallVectorImpl<Module *> &Exported) const;
 495
 496   static StringRef getModuleInputBufferName() {
 497     return "<module-includes>";
 498   }
 499
 500   /// \brief Print the module map for this module to the given stream.
 501   ///
 502   void print(raw_ostream &OS, unsigned Indent = 0) const;
 503
 504   /// \brief Dump the contents of this module to the given output stream.
 505   void dump() const;
 506
 507 private:
 508   void buildVisibleModulesCache() const;
 509 };
 510
 511 /// \brief A set of visible modules.
 512 class VisibleModuleSet {
 513 public:
 514   VisibleModuleSet() : Generation(0) {}
 515   VisibleModuleSet(VisibleModuleSet &&O)
 516       : ImportLocs(std::move(O.ImportLocs)), Generation(O.Generation ? 1 : 0) {
 517     O.ImportLocs.clear();
 518     ++O.Generation;
 519   }
 520
 521   /// Move from another visible modules set. Guaranteed to leave the source
 522   /// empty and bump the generation on both.
 523   VisibleModuleSet &operator=(VisibleModuleSet &&O) {
 524     ImportLocs = std::move(O.ImportLocs);
 525     O.ImportLocs.clear();
 526     ++O.Generation;
 527     ++Generation;
 528     return *this;
 529   }
 530
 531   /// \brief Get the current visibility generation. Incremented each time the
 532   /// set of visible modules changes in any way.
 533   unsigned getGeneration() const { return Generation; }
 534
 535   /// \brief Determine whether a module is visible.
 536   bool isVisible(const Module *M) const {
 537     return getImportLoc(M).isValid();
 538   }
 539
 540   /// \brief Get the location at which the import of a module was triggered.
 541   SourceLocation getImportLoc(const Module *M) const {
 542     return M->getVisibilityID() < ImportLocs.size()
 543                ? ImportLocs[M->getVisibilityID()]
 544                : SourceLocation();
 545   }
 546
 547   /// \brief A callback to call when a module is made visible (directly or
 548   /// indirectly) by a call to \ref setVisible.
 549   typedef llvm::function_ref<void(Module *M)> VisibleCallback;
 550   /// \brief A callback to call when a module conflict is found. \p Path
 551   /// consists of a sequence of modules from the conflicting module to the one
 552   /// made visible, where each was exported by the next.
 553   typedef llvm::function_ref<void(ArrayRef<Module *> Path,
 554                                   Module *Conflict, StringRef Message)>
 555       ConflictCallback;
 556   /// \brief Make a specific module visible.
 557   void setVisible(Module *M, SourceLocation Loc,
 558                   VisibleCallback Vis = [](Module *) {},
 559                   ConflictCallback Cb = [](ArrayRef<Module *>, Module *,
 560                                            StringRef) {});
 561
 562 private:
 563   /// Import locations for each visible module. Indexed by the module's
 564   /// VisibilityID.
 565   std::vector<SourceLocation> ImportLocs;
 566   /// Visibility generation, bumped every time the visibility state changes.
 567   unsigned Generation;
 568 };
 569
 570 } // end namespace clang
 571
 572
 573 #endif // LLVM_CLANG_BASIC_MODULE_H