c7fcecc1868308659c5c576f285ccfd40cb22f3b
[libfirm] / ir / tr / entity.h
1 /*
2  * Project:     libFIRM
3  * File name:   ir/tr/entity.h
4  * Purpose:     Representation of all program known entities.
5  * Author:      Martin Trapp, Christian Schaefer
6  * Modified by: Goetz Lindenmaier
7  * Created:
8  * CVS-ID:      $Id$
9  * Copyright:   (c) 1998-2003 Universität Karlsruhe
10  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
11  */
12
13 /**
14  * @file entity.h
15  *
16  * Entities represent all program known objects.
17  *
18  * @author Martin Trapp, Christian Schaefer
19  * @author Goetz Lindenmaier
20  *
21  * An entity is the representation of program known objects in Firm.
22  * The primary concept of entities is to represent members of complex
23  * types, i.e., fields and methods of classes.  As not all programming
24  * language model all variables and methods as members of some class,
25  * the concept of entities is extended to cover also local and global
26  * variables, and arbitrary procedures.
27  *
28  * An entity always specifies the type of the object it represents and
29  * the type of the object it is a part of, the owner of the entity.
30  * Originally this is the type of the class of which the entity is a
31  * member.
32  * The owner of local variables is the procedure they are defined in.
33  * The owner of global variables and procedures visible in the whole
34  * program is a universally defined class type "GlobalType".  The owner
35  * of procedures defined in the scope of an other procedure is the
36  * enclosing procedure.
37  *
38  * In detail the datastructure entity has the following fields:
39  *
40  * - ident *name:    Name of this entity as specified in the source code.
41  *                   Only unequivocal in conjuction with scope.
42  * - ident *ld_name: Unique name of this entity, i.e., the mangled
43  *                   name.  E.g., for a class `A' with field `a' this
44  *                   is the ident for `A_a'.
45  * - type *type:     The type of this entity, e.g., a method type, a
46  *                   basic type of the language or a class itself.
47  * - type *owner:    The class this entity belongs to.  In case of local
48  *                   variables the method they are defined in.
49  * - int offset:     Offset in bits for this entity.  Fixed when layout
50  *                   of owner is determined.
51  * - ir_graph *irg:  If (type == method_type) this is the corresponding irg.
52  *                   The ir_graph constructor automatically sets this field.
53  *                   If (type != method_type) access of this field will cause
54  *                   an assertion.
55  * - unsigned irg_add_properties:
56  *                   If (type == method_type) this mirrors the additional flags
57  *                   of the corresponding irg if set or is an own set for
58  *                   this entity. This construction allows to specify these
59  *                   flags even if no graph is available.
60  *                   If (type != method_type) access of this field will cause
61  *                   an assertion.
62  */
63 #ifndef _ENTITY_H_
64 #define _ENTITY_H_
65
66 #include "firm_types.h"
67 #include "dbginfo.h"
68
69 #include "tr_inheritance.h"
70
71 /*-----------------------------------------------------------------*/
72 /* ENTITY                                                          */
73 /*-----------------------------------------------------------------*/
74
75 /**
76  *
77  *   An abstract data type to represent program entities.
78  *
79  *   @param owner      A compound type this entity is a part of.
80  *   @param type       The type of this entity.
81  *   @param name       The string that represents this entity in the source program.
82  *   @param allocation A flag saying whether the entity is dynamically or statically
83  *              allocated (values: dynamic_allocated,  static_allocated,
84  *              automatic_allocated).
85  *   @param visibility A flag indicating the visibility of this entity (values: local,
86  *              external_visible,  external_allocated)
87  *   @param variability A flag indicating the variability of this entity (values:
88  *              uninitialized, initialized, part_constant, constant)
89  *   @param volatility @@@
90  *   @param offset     The offset of the entity within the compound object in bits.  Only set
91  *              if the owner in the state "layout_fixed".
92  *   @param overwrites A list of entities overwritten by this entity.  This list is only
93  *              existent if the owner of this entity is a class.  The members in
94  *              this list must be entities of super classes.
95  *   @param overwrittenby A list of entities that overwrite this entity.  This list is only
96  *              existent if the owner of this entity is a class.  The members in
97  *              this list must be entities of sub classes.
98  *   @param link       A void* to associate some additional information with the entity.
99  *   @param irg        If the entity is a method this is the ir graph that represents the
100  *              code of the method.
101  *   @param peculiarity The peculiarity of the entity.  If the entity is a method this
102  *              indicates whether the entity represents
103  *              a real method or whether it only exists to describe an interface.
104  *              In that case there nowhere exists code for this entity and this entity
105  *              is never dynamically used in the code.
106  *              Values: description, existent.  Default: existent.
107  *   @param visited   visited flag.  Master flag is type_visited.
108  *
109  *  @param These fields can only be accessed via access functions.
110  *
111  * @see  type
112  */
113
114 /* to resolve recursion between entity.h and type.h */
115 /** the type of an entity */
116 #ifndef _ENTITY_TYPEDEF_
117 #define _ENTITY_TYPEDEF_
118 typedef struct entity entity;
119 #endif
120
121 /**
122  * Creates a new entity.
123  *
124  * Automatically inserts the entity as a member of owner.
125  * Entity is automatic_allocated and uninitialized except if the type
126  * is type_method, then it is static_allocated and constant.  The constant
127  * value is a pointer to the method.
128  * Visibility is local, offset -1, and it is not volatile.
129  */
130 entity     *new_entity (type *owner, ident *name, type *tp);
131
132 /**
133  * Creates a new entity.
134  *
135  * Automatically inserts the entity as a member of owner.
136  * The entity is automatic allocated and uninitialized except if the type
137  * is type_method, then it is static allocated and constant.  The constant
138  * value is a pointer to the method.
139  * Visibility is local, offset -1, and it is not volatile.
140  */
141 entity     *new_d_entity (type *owner, ident *name, type *tp, dbg_info *db);
142
143 /**
144  * Copies the entity if the new_owner is different from the
145  * owner of the old entity,  else returns the old entity.
146  *
147  * Automatically inserts the new entity as a member of owner.
148  * Resets the overwrites/overwritten_by fields.
149  * Keeps the old atomic value.
150  *   @@@ Maybe we should change this.  If peculiarity of a method
151  *       is existent, we should add a new SymConst that points to
152  *       itself and not to the origin.  Right now we have to change
153  *       the peculiarity and then set a new atomic value by hand.
154  */
155 entity     *copy_entity_own (entity *old, type *new_owner);
156
157 /**
158  * Copies the entity if the new_name is different from the
159  * name of the old entity, else returns the old entity.
160  *
161  * Automatically inserts the new entity as a member of owner.
162  * The mangled name ld_name is set to NULL.
163  * Overwrites relation is copied from old.
164  */
165 entity     *copy_entity_name (entity *old, ident *new_name);
166
167 /**
168  * Frees the entity.
169  *
170  * The owner will still contain the pointer to this
171  * entity, as well as all other references!
172  */
173 void        free_entity (entity *ent);
174
175 /** Returns the name of an entity. */
176 const char *get_entity_name     (const entity *ent);
177
178 /** Returns the ident of an entity. */
179 ident      *get_entity_ident    (const entity *ent);
180
181 /** Returns the mangled name of the entity.
182  *
183  * If the mangled name is set it returns the existing name.
184  * Else it generates a name with mangle_entity()
185  * and remembers this new name internally.
186  */
187 ident      *get_entity_ld_ident (entity *ent);
188
189 /** Sets the mangled name of the entity. */
190 void        set_entity_ld_ident (entity *ent, ident *ld_ident);
191
192 /** Returns the mangled name of the entity as a string. */
193 const char *get_entity_ld_name (entity *ent);
194
195 /** Returns the owner of the entity. */
196 type       *get_entity_owner (entity *ent);
197
198 /** Sets the owner field in entity to owner.  Don't forget to add
199    ent to owner!! */
200 void        set_entity_owner (entity *ent, type *owner);
201
202 /** Asserts if the type owner is either a compound type or an array */
203 void assert_legal_owner_of_ent(type *owner);
204
205 /** Returns the type of an entity. */
206 type     *get_entity_type (entity *ent);
207
208 /** Sets the type of an entity. */
209 void      set_entity_type (entity *ent, type *tp);
210
211 /** The allocation type. */
212 typedef enum {
213   allocation_automatic, /**< The entity is allocated during runtime, implicitly
214                  as component of a compound type.   This is the default. */
215   allocation_parameter, /**< The entity is a parameter.  It is also automatic allocated.
216                  We distinguish the allocation of parameters from the allocation
217                  of local variables as their placement depends on the calling
218                  conventions. */
219   allocation_dynamic,   /**< The entity is allocated during runtime, explicitly
220                  by an Alloc node. */
221   allocation_static     /**< The entity is allocated statically.  We can use a
222                              Const as address of the entity. */
223 } ent_allocation;
224
225 /** Returns the allocation type of an entity. */
226 ent_allocation get_entity_allocation (const entity *ent);
227
228 /** Sets the allocation type of an entity. */
229 void           set_entity_allocation (entity *ent, ent_allocation al);
230
231 /** Return the name of the allocation type. */
232 const char *get_allocation_name(ent_allocation vis);
233
234 /** Returns the visibility of an entity. */
235 visibility get_entity_visibility (const entity *ent);
236
237 /** Sets the visibility of an entity. */
238 void       set_entity_visibility (entity *ent, visibility vis);
239
240 /** Return the name of the visibility */
241 const char *get_visibility_name(visibility vis);
242
243 /** This enumeration flags the variability of entities. */
244 typedef enum {
245   variability_uninitialized,    /**< The content of the entity is completely unknown. Default. */
246   variability_initialized,      /**< After allocation the entity is initialized with the
247                              value given somewhere in the entity. */
248   variability_part_constant,    /**< For entities of compound types.
249                                      The members of the entity are mixed constant,
250                                      initialized or uninitialized. */
251   variability_constant          /**< The entity is constant. */
252 } ent_variability;
253
254 /** Returns the variability of an entity. */
255 ent_variability get_entity_variability (const entity *ent);
256
257 /** Sets the variability of an entity. */
258 void            set_entity_variability (entity *ent, ent_variability var);
259
260 /** Return the name of the variability. */
261 const char *get_variability_name(ent_variability var);
262
263 /** This enumeration flags the volatility of entities. */
264 typedef enum {
265   volatility_non_volatile,    /**< The entity is not volatile. Default. */
266   volatility_is_volatile      /**< The entity is volatile */
267 } ent_volatility;
268
269 /** Returns the volatility of an entity. */
270 ent_volatility get_entity_volatility (const entity *ent);
271
272 /** Sets the volatility of an entity. */
273 void           set_entity_volatility (entity *ent, ent_volatility vol);
274
275 /** Return the name of the volatility. */
276 const char *get_volatility_name(ent_volatility var);
277
278 /** This enumeration flags the stickyness of an entity. */
279 typedef enum {
280   stickyness_unsticky,          /**< The entity can be removed from
281                                    the program, unless contraindicated
282                                    by other attributes. Default. */
283   stickyness_sticky             /**< The entity must remain in the
284                                    program in any case. */
285 } ent_stickyness;
286
287 /** Get the entity's stickyness */
288 ent_stickyness get_entity_stickyness(const entity *ent);
289
290 /** Set the entity's stickyness */
291 void      set_entity_stickyness(entity *ent, ent_stickyness stickyness);
292
293 /** Returns the offset of an entity (in a compound) in bytes. Only set if layout = fixed. */
294 int       get_entity_offset_bytes(const entity *ent);
295
296 /** Returns the offset of an entity (in a compound) in bits. Only set if layout = fixed. */
297 int       get_entity_offset_bits(const entity *ent);
298
299 /** Sets the offset of an entity (in a compound) in bytes. */
300 void      set_entity_offset_bytes(entity *ent, int offset);
301
302 /** Sets the offset of an entity (in a compound) in bits. */
303 void      set_entity_offset_bits(entity *ent, int offset);
304
305 /** Returns the stored intermediate information. */
306 void*   get_entity_link(const entity *ent);
307
308 /** Stores new intermediate information. */
309 void    set_entity_link(entity *ent, void *l);
310
311 /* -- Fields of method entities -- */
312 /** The entity knows the corresponding irg if the entity is a method.
313    This allows to get from a Call to the called irg.
314    Only entities of peculiarity "existent" can have a corresponding irg,
315    else the field is fixed to NULL.  (Get returns NULL, set asserts.) */
316 ir_graph *get_entity_irg(const entity *ent);
317 void      set_entity_irg(entity *ent, ir_graph *irg);
318
319 /** Return the peculiarity of an entity. */
320 peculiarity get_entity_peculiarity (const entity *ent);
321
322 /** Sets the peculiarity of an entity. */
323 void        set_entity_peculiarity (entity *ent, peculiarity pec);
324
325 /** Return the name of the peculiarity. */
326 const char *get_peculiarity_name(peculiarity var);
327
328 /* -- Representation of constant values of entities -- */
329 /** Returns true if the the node is representable as code on
330  *  const_code_irg. */
331 int      is_irn_const_expression(ir_node *n);
332 /* Set current_ir_graph to get_const_code_irg() to generate a constant
333    expression. */
334
335 /**
336  * Copies a firm subgraph that complies to the restrictions for
337  * constant expressions to current_block in current_ir_graph.
338  */
339 ir_node *copy_const_value(dbg_info *dbg, ir_node *n);
340
341 /* Set has no effect for existent entities of type method. */
342 ir_node *get_atomic_ent_value(entity *ent);
343 void     set_atomic_ent_value(entity *ent, ir_node *val);
344
345 /**
346  * The following type describes a path to a leave in the compound graph.
347  * Node 0 in the path must be an entity of type tp given in the constructor.  If
348  * the type of this element is compound, the path node 1 is an element of the type
349  * of node 0 an so forth, until an entity of atomic type is reached.
350  */
351 #ifndef _COMPOUND_GRAPH_PATH_TYPEDEF_
352 #define _COMPOUND_GRAPH_PATH_TYPEDEF_
353 typedef struct compound_graph_path compound_graph_path;
354 #endif /* _COMPOUND_GRAPH_PATH_TYPEDEF_ */
355
356 /** Creates a new compound graph path. */
357 compound_graph_path *new_compound_graph_path(type *tp, int length);
358
359 /** Returns non-zero if an object is a compound graph path */
360 int     is_compound_graph_path(void *thing);
361
362 /** Frees a graph path object */
363 void    free_compound_graph_path (compound_graph_path *gr);
364
365 /** Returns the length of a graph path */
366 int     get_compound_graph_path_length(compound_graph_path *gr);
367
368 entity *get_compound_graph_path_node(compound_graph_path *gr, int pos);
369 void    set_compound_graph_path_node(compound_graph_path *gr, int pos, entity *node);
370 int     get_compound_graph_path_array_index(compound_graph_path *gr, int pos);
371 void    set_compound_graph_path_array_index(compound_graph_path *gr, int pos, int index);
372
373 /** Checks whether the path up to pos is correct. If the path contains a NULL,
374  *  assumes the path is not complete and returns 'true'. */
375 int is_proper_compound_graph_path(compound_graph_path *gr, int pos);
376
377 /* A value of a compound entity is a pair of a value and the description of the
378    corresponding access path to the member of the compound.  */
379 void     add_compound_ent_value_w_path(entity *ent, ir_node *val, compound_graph_path *path);
380 void     set_compound_ent_value_w_path(entity *ent, ir_node *val, compound_graph_path *path, int pos);
381 /** Returns the number of constant values needed to initialize the entity.
382  *
383  *  Asserts if the entity has variability_uninitialized.
384  * */
385 int      get_compound_ent_n_values(entity *ent);
386 /** Returns a constant value given the position. */
387 ir_node *get_compound_ent_value(entity *ent, int pos);
388 /** Returns the access path for value at position pos. */
389 compound_graph_path *get_compound_ent_value_path(entity *ent, int pos);
390 /** Returns the position of a value with the given path.
391  *  The path must contain array indicees for all array element entities. */
392 int get_compound_ent_pos_by_path(entity *ent, compound_graph_path *path);
393 /** Returns a constant value given the access path.
394  *  The path must contain array indicees for all array element entities. */
395 ir_node *get_compound_ent_value_by_path(entity *ent, compound_graph_path *path);
396
397 /** Removes all constant entries where the path ends at value_ent. Does not
398    free the memory of the paths.  (The same path might be used for several
399    constant entities. */
400 void     remove_compound_ent_value(entity *ent, entity *value_ent);
401
402 /* Some languages support only trivial access paths, i.e., the member is a
403    direct, atomic member of the constant entities type. In this case the
404    corresponding entity can be accessed directly.  The following functions
405    allow direct access. */
406
407 /** generates a Path with length 1 */
408 void     add_compound_ent_value(entity *ent, ir_node *val, entity *member);
409
410 /** Returns the last member in the path */
411 entity  *get_compound_ent_value_member(entity *ent, int pos);
412
413 /** Sets the path at pos 0 */
414 void     set_compound_ent_value(entity *ent, ir_node *val, entity *member, int pos);
415
416 /** Initializes the entity ent which must be of a one dimensional
417    array type with the values given in the values array.
418    The array must have a lower and an upper bound.  Keeps the
419    order of values. Does not test whether the number of values
420    fits into the given array size.  Does not test whether the
421    values have the proper mode for the array. */
422 void set_array_entity_values(entity *ent, tarval **values, int num_vals);
423
424 /** Return the overall offset of value at position pos in bits.
425  *
426  * This requires that the layout of all concerned types is fixed.
427  *
428  * @param ent Any entity of compound type with at least pos initialization values.
429  * @param pos The position of the value for which the offset is requested.
430  */
431 int  get_compound_ent_value_offset_bits(entity *ent, int pos);
432
433 /** Return the overall offset of value at position pos in bytes.
434  *
435  * This requires that the layout of all concerned types is fixed.
436  * Asserts if bit offset is not byte aligned.
437  *
438  * @param ent Any entity of compound type with at least pos initialization values.
439  * @param pos The position of the value for which the offset is requested.
440  */
441 int  get_compound_ent_value_offset_bytes(entity *ent, int pos);
442
443 /** Compute the array indicees in compound graph paths of initialized entities.
444  *
445  * All arrays must have fixed lower and upper bounds.  One array can
446  * have an open upper bound.  If there are several open bounds, we do
447  * nothing.  There must be initializer elements for all array
448  * elements.  Uses the link field in the array element entities.  The
449  * array bounds must be representable as integers.
450  *
451  * @param ent Any entity.
452  */
453 void compute_compound_ent_array_indicees(entity *ent);
454
455 /** Sort the values of the compound entity by their overall offset.
456  *
457  * This requires that the layout of all concerned types is fixed.
458  * If the entity has no initialization information the method just
459  * returns.  This is needed to dump the entity in a backend.
460  *
461  * @param ent Any entity.
462  */
463 void sort_compound_ent_values(entity *ent);
464
465
466 /* --- Fields of entities with a class type as owner --- */
467 /* Overwrites is a field that specifies that an access to the overwritten
468    entity in the supertype must use this entity.  It's a list as with
469    multiple inheritance several entities can be overwritten.  This field
470    is mostly useful for method entities.
471    If a Sel node selects an entity that is overwritten by other entities it
472    must return a pointer to the entity of the dynamic type of the pointer
473    that is passed to it.  Lowering of the Sel node must assure this.
474    Overwrittenby is the inverse of overwrites.  Both add routines add
475    both relations, they only differ in the order of arguments. */
476 void    add_entity_overwrites   (entity *ent, entity *overwritten);
477 int     get_entity_n_overwrites (entity *ent);
478 int     get_entity_overwrites_index(entity *ent, entity *overwritten);
479 entity *get_entity_overwrites   (entity *ent, int pos);
480 void    set_entity_overwrites   (entity *ent, int pos, entity *overwritten);
481 void    remove_entity_overwrites(entity *ent, entity *overwritten);
482
483 void    add_entity_overwrittenby   (entity *ent, entity *overwrites);
484 int     get_entity_n_overwrittenby (entity *ent);
485 int     get_entity_overwrittenby_index(entity *ent, entity *overwrites);
486 entity *get_entity_overwrittenby   (entity *ent, int pos);
487 void    set_entity_overwrittenby   (entity *ent, int pos, entity *overwrites);
488 void    remove_entity_overwrittenby(entity *ent, entity *overwrites);
489
490 /**
491  *   Checks whether a pointer points to an entity.
492  *
493  *   @param thing     an arbitrary pointer
494  *
495  *   @return
496  *       true if the thing is an entity, else false
497  */
498 int is_entity (const void *thing);
499
500 /** Returns true if the type of the entity is a primitive, pointer
501    enumeration or method type. */
502 int is_atomic_entity(entity *ent);
503 /** Returns true if the type of the entity is a class, structure,
504    array or union type. */
505 int is_compound_entity(entity *ent);
506
507 /** Returns non-zero if ent1 and ent2 have are equal except for their owner.
508    Two entities are equal if
509     - they have the same type (the same C-struct)
510     - ...?
511 */
512 bool equal_entity(entity *ent1, entity *ent2);
513
514 /** Outputs a unique number for this entity if libfirm is compiled for
515    debugging, (configure with --enable-debug) else returns 0. */
516 long get_entity_nr(entity *ent);
517
518 /** Returns the entities visited count. */
519 unsigned long get_entity_visited(entity *ent);
520
521 /** Sets the entities visited count. */
522 void        set_entity_visited(entity *ent, unsigned long num);
523
524 /** Sets visited field in entity to entity_visited. */
525 void        mark_entity_visited(entity *ent);
526
527 /** Returns true if this entity was visited. */
528 int        entity_visited(entity *ent);
529
530 /** Returns true if this entity was not visited. */
531 int        entity_not_visited(entity *ent);
532
533 /** Returns the mask of the additional graph properties. */
534 unsigned get_entity_additional_properties(const entity *ent);
535
536 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
537 void set_entity_additional_properties(entity *ent, unsigned property_mask);
538
539 /** Sets one additional graph property. */
540 void set_entity_additional_property(entity *ent, unsigned flag);
541
542 /** Returns the calling convention of an entities graph. */
543 unsigned get_entity_calling_convention(const entity *ent);
544
545 /** Sets the calling convention of an entities graph. */
546 void set_entity_calling_convention(entity *ent, unsigned cc_mask);
547
548 /**
549  * @page unknown_entity
550  *
551  *  This entity is an auxiliary entity dedicated to support analyses.
552  *
553  *  The unknown entity represents that there could be an entity, but it is not
554  *  known.  This entity can be used to initialize fields before an analysis (not known
555  *  yet) or to represent the top of a lattice (could not be determined).  There exists
556  *  exactly one entity unknown. This entity has as owner and as type the unknown type. It is
557  *  allocated when initializing the entity module.
558  *
559  *  The entity can take the role of any entity, also methods.  It returns default
560  *  values in these cases.
561  *
562  *  The following values are set:
563  *    name          = "unknown_entity"
564  *    ld_name       = "unknown_entity"
565  *    owner         = unknown_type
566  *    type          = unknown_type
567  *    allocation    = allocation_automatic
568  *    visibility    = visibility_external_allocated
569  *    offset        = -1
570  *    variability   = variability_uninitialized
571  *    value         = SymConst(unknown_entity)
572  *    values        = NULL
573  *    val_paths     = NULL
574  *    peculiarity   = peculiarity_existent
575  *    volatility    = volatility_non_volatile
576  *    stickyness    = stickyness_unsticky
577  *    ld_name       = NULL
578  *    overwrites    = NULL
579  *    overwrittenby = NULL
580  *    irg           = NULL
581  *    link          = NULL
582  *
583  */
584 /* A variable that contains the only unknown entity. */
585 extern entity *unknown_entity;
586
587 /** Returns the unknown entity */
588 entity *get_unknown_entity(void);
589
590 /** Encodes how a pointer parameter is accessed. */
591 /** Encodes how a pointer parameter is accessed. */
592 typedef enum acc_bits {
593   ptr_access_none  = 0,               /**< no access */
594   ptr_access_read  = 1,               /**< read access */
595   ptr_access_write = 2,               /**< write access */
596   ptr_access_rw    = ptr_access_read|ptr_access_write,  /**< read AND write access */
597   ptr_access_store = 4,         /**< the pointer is stored */
598   ptr_access_all   = ptr_access_rw|ptr_access_store     /**< all possible access */
599 } ptr_access_kind;
600
601 #endif /* _ENTITY_H_ */