OSDN Git Service

New Language: Ada
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / checks.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                         GNAT COMPILER COMPONENTS                         --
4 --                                                                          --
5 --                               C H E C K S                                --
6 --                                                                          --
7 --                                 S p e c                                  --
8 --                                                                          --
9 --                            $Revision: 1.55 $
10 --                                                                          --
11 --          Copyright (C) 1992-2001 Free Software Foundation, Inc.          --
12 --                                                                          --
13 -- GNAT is free software;  you can  redistribute it  and/or modify it under --
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20 -- Public License  distributed with GNAT;  see file COPYING.  If not, write --
21 -- to  the Free Software Foundation,  59 Temple Place - Suite 330,  Boston, --
22 -- MA 02111-1307, USA.                                                      --
23 --                                                                          --
24 -- GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. --
25 -- It is now maintained by Ada Core Technologies Inc (http://www.gnat.com). --
26 --                                                                          --
27 ------------------------------------------------------------------------------
28
29 --  Package containing routines used to deal with runtime checks. These
30 --  routines are used both by the semantics and by the expander. In some
31 --  cases, checks are enabled simply by setting flags for gigi, and in
32 --  other cases the code for the check is expanded.
33
34 --  The approach used for range and length checks, in regards to suppressed
35 --  checks, is to attempt to detect at compilation time that a constraint
36 --  error will occur. If this is detected a warning or error is issued and the
37 --  offending expression or statement replaced with a constraint error node.
38 --  This always occurs whether checks are suppressed or not.  Dynamic range
39 --  checks are, of course, not inserted if checks are suppressed.
40
41 with Types; use Types;
42 with Uintp; use Uintp;
43
44 package Checks is
45
46    procedure Initialize;
47    --  Called for each new main source program, to initialize internal
48    --  variables used in the package body of the Checks unit.
49
50    function Access_Checks_Suppressed        (E : Entity_Id) return Boolean;
51    function Accessibility_Checks_Suppressed (E : Entity_Id) return Boolean;
52    function Discriminant_Checks_Suppressed  (E : Entity_Id) return Boolean;
53    function Division_Checks_Suppressed      (E : Entity_Id) return Boolean;
54    function Elaboration_Checks_Suppressed   (E : Entity_Id) return Boolean;
55    function Index_Checks_Suppressed         (E : Entity_Id) return Boolean;
56    function Length_Checks_Suppressed        (E : Entity_Id) return Boolean;
57    function Overflow_Checks_Suppressed      (E : Entity_Id) return Boolean;
58    function Range_Checks_Suppressed         (E : Entity_Id) return Boolean;
59    function Storage_Checks_Suppressed       (E : Entity_Id) return Boolean;
60    function Tag_Checks_Suppressed           (E : Entity_Id) return Boolean;
61    --  These functions check to see if the named check is suppressed,
62    --  either by an active scope suppress setting, or because the check
63    --  has been specifically suppressed for the given entity. If no entity
64    --  is relevant for the current check, then Empty is used as an argument.
65    --  Note: the reason we insist on specifying Empty is to force the
66    --  caller to think about whether there is any relevant entity that
67    --  should be checked.
68
69    --  General note on following checks. These checks are always active if
70    --  Expander_Active and not Inside_A_Generic. They are inactive and have
71    --  no effect Inside_A_Generic. In the case where not Expander_Active
72    --  and not Inside_A_Generic, most of them are inactive, but some of them
73    --  operate anyway since they may generate useful compile time warnings.
74
75    procedure Apply_Access_Check (N : Node_Id);
76    --  Determines whether an expression node should be flagged as needing
77    --  a runtime access check. If the node requires such a check, the
78    --  Do_Access_Check flag is turned on.
79
80    procedure Apply_Accessibility_Check (N : Node_Id; Typ : Entity_Id);
81    --  Given a name N denoting an access parameter, emits a run-time
82    --  accessibility check (if necessary), checking that the level of
83    --  the object denoted by the access parameter is not deeper than the
84    --  level of the type Typ. Program_Error is raised if the check fails.
85
86    procedure Apply_Array_Size_Check (N : Node_Id; Typ : Entity_Id);
87    --  N is the node for an object declaration that declares an object of
88    --  array type Typ. This routine generates, if necessary, a check that
89    --  the size of the array is not too large, raising Storage_Error if so.
90
91    procedure Apply_Arithmetic_Overflow_Check (N : Node_Id);
92    --  Given a binary arithmetic operator (+ - *) expand a software integer
93    --  overflow check using range checks on a larger checking type or a call
94    --  to an appropriate runtime routine. This is used for all three operators
95    --  for the signed integer case, and for +/- in the fixed-point case. The
96    --  check is expanded only if Software_Overflow_Checking is enabled and
97    --  Do_Overflow_Check is set on node N. Note that divide is handled
98    --  separately using Apply_Arithmetic_Divide_Overflow_Check.
99
100    procedure Apply_Constraint_Check
101      (N          : Node_Id;
102       Typ        : Entity_Id;
103       No_Sliding : Boolean := False);
104    --  Top-level procedure, calls all the others depending on the class of Typ.
105    --  Checks that expression N verifies the constraint of type Typ. No_Sliding
106    --  is only relevant for constrained array types, id set to true, it
107    --  checks that indexes are in range.
108
109    procedure Apply_Discriminant_Check
110      (N   : Node_Id;
111       Typ : Entity_Id;
112       Lhs : Node_Id := Empty);
113    --  Given an expression N of a discriminated type, or of an access type
114    --  whose designated type is a discriminanted type, generates a check to
115    --  ensure that the expression can be converted to the subtype given as
116    --  the second parameter. Lhs is empty except in the case of assignments,
117    --  where the target object may be needed to determine the subtype to
118    --  check against (such as the cases of unconstrained formal parameters
119    --  and unconstrained aliased objects). For the case of unconstrained
120    --  formals, the check is peformed only if the corresponding actual is
121    --  constrained, i.e., whether Lhs'Constrained is True.
122
123    function Build_Discriminant_Checks
124      (N     : Node_Id;
125       T_Typ : Entity_Id)
126       return  Node_Id;
127    --  Subsidiary routine for Apply_Discriminant_Check. Builds the expression
128    --  that compares discriminants of the expression with discriminants of the
129    --  type. Also used directly for membership tests (see Exp_Ch4.Expand_N_In).
130
131    procedure Apply_Divide_Check (N : Node_Id);
132    --  The node kind is N_Op_Divide, N_Op_Mod, or N_Op_Rem. An appropriate
133    --  check is generated to ensure that the right operand is non-zero. In
134    --  the divide case, we also check that we do not have the annoying case
135    --  of the largest negative number divided by minus one.
136
137    procedure Apply_Type_Conversion_Checks (N : Node_Id);
138    --  N is an N_Type_Conversion node. A type conversion actually involves
139    --  two sorts of checks. The first check is the checks that ensures that
140    --  the operand in the type conversion fits onto the base type of the
141    --  subtype it is being converted to (see RM 4.6 (28)-(50)). The second
142    --  check is there to ensure that once the operand has been converted to
143    --  a value of the target type, this converted value meets the
144    --  constraints imposed by the target subtype (see RM 4.6 (51)).
145
146    procedure Apply_Universal_Integer_Attribute_Checks (N : Node_Id);
147    --  The argument N is an attribute reference node intended for processing
148    --  by gigi. The attribute is one that returns a universal integer, but
149    --  the attribute reference node is currently typed with the expected
150    --  result type. This routine deals with range and overflow checks needed
151    --  to make sure that the universal result is in range.
152
153    procedure Determine_Range
154      (N  : Node_Id;
155       OK : out Boolean;
156       Lo : out Uint;
157       Hi : out Uint);
158    --  N is a node for a subexpression. If N is of a discrete type with
159    --  no error indications, and no other peculiarities (e.g. missing
160    --  type fields), then OK is True on return, and Lo and Hi are set
161    --  to a conservative estimate of the possible range of values of N.
162    --  Thus if OK is True on return, the value of the subexpression N is
163    --  known to like in the range Lo .. Hi (inclusive). If the expression
164    --  is not of a discrete type, or some kind of error condition is
165    --  detected, then OK is False on exit, and Lo/Hi are set to No_Uint.
166    --  Thus the significance of OK being False on return is that no
167    --  useful information is available on the range of the expression.
168
169    -----------------------------
170    -- Length and Range Checks --
171    -----------------------------
172
173    --  In the following procedures, there are three arguments which have
174    --  a common meaning as follows:
175
176    --    Expr        The expression to be checked. If a check is required,
177    --                the appropriate flag will be placed on this node. Whether
178    --                this node is further examined depends on the setting of
179    --                the parameter Source_Typ, as described below.
180
181    --    Target_Typ  The target type on which the check is to be based. For
182    --                example, if we have a scalar range check, then the check
183    --                is that we are in range of this type.
184
185    --    Source_Typ  Normally Empty, but can be set to a type, in which case
186    --                this type is used for the check, see below.
187
188    --  The checks operate in one of two modes:
189
190    --    If Source_Typ is Empty, then the node Expr is examined, at the
191    --    very least to get the source subtype. In addition for some of
192    --    the checks, the actual form of the node may be examined. For
193    --    example, a node of type Integer whose actual form is an Integer
194    --    conversion from a type with range 0 .. 3 can be determined to
195    --    have a value in the range 0 .. 3.
196
197    --    If Source_Typ is given, then nothing can be assumed about the
198    --    Expr, and indeed its contents are not examined. In this case the
199    --    check is based on the assumption that Expr can be an arbitrary
200    --    value of the given Source_Typ.
201
202    --  Currently, the only case in which a Source_Typ is explicitly supplied
203    --  is for the case of Out and In_Out parameters, where, for the conversion
204    --  on return (the Out direction), the types must be reversed. This is
205    --  handled by the caller.
206
207    procedure Apply_Length_Check
208      (Ck_Node    : Node_Id;
209       Target_Typ : Entity_Id;
210       Source_Typ : Entity_Id := Empty);
211    --  This procedure builds a sequence of declarations to do a length check
212    --  that checks if the lengths of the two arrays Target_Typ and source type
213    --  are the same. The resulting actions are inserted at Node using a call
214    --  to Insert_Actions.
215    --
216    --  For access types, the Directly_Designated_Type is retrieved and
217    --  processing continues as enumerated above, with a guard against
218    --  null values.
219    --
220    --  Note: calls to Apply_Length_Check currently never supply an explicit
221    --  Source_Typ parameter, but Apply_Length_Check takes this parameter and
222    --  processes it as described above for consistency with the other routines
223    --  in this section.
224
225    procedure Apply_Range_Check
226      (Ck_Node    : Node_Id;
227       Target_Typ : Entity_Id;
228       Source_Typ : Entity_Id := Empty);
229    --  For an Node of kind N_Range, constructs a range check action that
230    --  tests first that the range is not null and then that the range
231    --  is contained in the Target_Typ range.
232    --
233    --  For scalar types, constructs a range check action that first tests that
234    --  the expression is contained in the Target_Typ range. The difference
235    --  between this and Apply_Scalar_Range_Check is that the latter generates
236    --  the actual checking code in gigi against the Etype of the expression.
237    --
238    --  For constrained array types, construct series of range check actions
239    --  to check that each Expr range is properly contained in the range of
240    --  Target_Typ.
241    --
242    --  For a type conversion to an unconstrained array type, constructs
243    --  a range check action to check that the bounds of the source type
244    --  are within the constraints imposed by the Target_Typ.
245    --
246    --  For access types, the Directly_Designated_Type is retrieved and
247    --  processing continues as enumerated above, with a guard against
248    --  null values.
249    --
250    --  The source type is used by type conversions to unconstrained array
251    --  types to retrieve the corresponding bounds.
252
253    procedure Apply_Static_Length_Check
254      (Expr       : Node_Id;
255       Target_Typ : Entity_Id;
256       Source_Typ : Entity_Id := Empty);
257    --  Tries to determine statically whether the two array types source type
258    --  and Target_Typ have the same length. If it can be determined at compile
259    --  time that they do not, then an N_Raise_Constraint_Error node replaces
260    --  Expr, and a warning message is issued.
261
262    procedure Apply_Scalar_Range_Check
263      (Expr       : Node_Id;
264       Target_Typ : Entity_Id;
265       Source_Typ : Entity_Id := Empty;
266       Fixed_Int  : Boolean   := False);
267    --  For scalar types, determines whether an expression node should be
268    --  flagged as needing a runtime range check. If the node requires such
269    --  a check, the Do_Range_Check flag is turned on. The Fixed_Int flag
270    --  if set causes any fixed-point values to be treated as though they
271    --  were discrete values (i.e. the underlying integer value is used).
272
273    type Check_Result is private;
274    --  Type used to return result of Range_Check call, for later use in
275    --  call to Insert_Range_Checks procedure.
276
277    procedure Append_Range_Checks
278      (Checks       : Check_Result;
279       Stmts        : List_Id;
280       Suppress_Typ : Entity_Id;
281       Static_Sloc  : Source_Ptr;
282       Flag_Node    : Node_Id);
283    --  Called to append range checks as returned by a call to Range_Check.
284    --  Stmts is a list to which either the dynamic check is appended or
285    --  the raise Constraint_Error statement is appended (for static checks).
286    --  Static_Sloc is the Sloc at which the raise CE node points,
287    --  Flag_Node is used as the node at which to set the Has_Dynamic_Check
288    --  flag. Checks_On is a boolean value that says if range and index checking
289    --  is on or not.
290
291    procedure Enable_Range_Check (N : Node_Id);
292    pragma Inline (Enable_Range_Check);
293    --  Set Do_Range_Check flag in node N to True unless Kill_Range_Check flag
294    --  is set in N (the purpose of the latter flag is precisely to prevent
295    --  Do_Range_Check from being set).
296
297    procedure Insert_Range_Checks
298      (Checks       : Check_Result;
299       Node         : Node_Id;
300       Suppress_Typ : Entity_Id;
301       Static_Sloc  : Source_Ptr := No_Location;
302       Flag_Node    : Node_Id    := Empty;
303       Do_Before    : Boolean    := False);
304    --  Called to insert range checks as returned by a call to Range_Check.
305    --  Node is the node after which either the dynamic check is inserted or
306    --  the raise Constraint_Error statement is inserted (for static checks).
307    --  Suppress_Typ is the type to check to determine if checks are suppressed.
308    --  Static_Sloc, if passed, is the Sloc at which the raise CE node points,
309    --  otherwise Sloc (Node) is used. The Has_Dynamic_Check flag is normally
310    --  set at Node. If Flag_Node is present, then this is used instead as the
311    --  node at which to set the Has_Dynamic_Check flag. Normally the check is
312    --  inserted after, if Do_Before is True, the check is inserted before
313    --  Node.
314
315    function Range_Check
316      (Ck_Node    : Node_Id;
317       Target_Typ : Entity_Id;
318       Source_Typ : Entity_Id := Empty;
319       Warn_Node  : Node_Id   := Empty)
320       return       Check_Result;
321    --  Like Apply_Range_Check, except it does not modify anything. Instead
322    --  it returns an encapsulated result of the check operations for later
323    --  use in a call to Insert_Range_Checks. If Warn_Node is non-empty, its
324    --  Sloc is used, in the static case, for the generated warning or error.
325    --  Additionally, it is used rather than Expr (or Low/High_Bound of Expr)
326    --  in constructing the check.
327
328    -----------------------
329    -- Validity Checking --
330    -----------------------
331
332    --  In (RM 13.9.1(9-11)) we have the following rules on invalid values
333
334    --    9   If the representation of a scalar object does not represent a
335    --    value of the object's subtype (perhaps because the object was not
336    --    initialized), the object is said to have an invalid representation.
337    --    It is a bounded error to evaluate the value of such an object.  If
338    --    the error is detected, either Constraint_Error or Program_Error is
339    --    raised.  Otherwise, execution continues using the invalid
340    --    representation.  The rules of the language outside this subclause
341    --    assume that all objects have valid representations.  The semantics
342    --    of operations on invalid representations are as follows:
343    --
344    --       10  If the representation of the object represents a value of the
345    --           object's type, the value of the type is used.
346    --
347    --       11  If the representation of the object does not represent a value
348    --           of the object's type, the semantics of operations on such
349    --           representations is implementation-defined, but does not by
350    --           itself lead to erroneous or unpredictable execution, or to
351    --           other objects becoming abnormal.
352
353    --  We quote the rules in full here since they are quite delicate. Most
354    --  of the time, we can just compute away with wrong values, and get a
355    --  possibly wrong result, which is well within the range of allowed
356    --  implementation defined behavior. The two tricky cases are subscripted
357    --  array assignments, where we don't want to do wild stores, and case
358    --  statements where we don't want to do wild jumps.
359
360    --  In GNAT, we control validity checking with a switch -gnatV that
361    --  can take three parameters, n/d/f for None/Default/Full. These
362    --  modes have the following meanings:
363
364    --    None (no validity checking)
365
366    --      In this mode, there is no specific checking for invalid values
367    --      and the code generator assumes that all stored values are always
368    --      within the bounds of the object subtype. The consequences are as
369    --      follows:
370
371    --        For case statements, an out of range invalid value will cause
372    --        Constraint_Error to be raised, or an arbitrary one of the case
373    --        alternatives will be executed. Wild jumps cannot result even
374    --        in this mode, since we always do a range check
375
376    --        For subscripted array assignments, wild stores will result in
377    --        the expected manner when addresses are calculated using values
378    --        of subscripts that are out of range.
379
380    --      It could perhaps be argued that this mode is still conformant with
381    --      the letter of the RM, since implementation defined is a rather
382    --      broad category, but certainly it is not in the spirit of the
383    --      RM requirement, since wild stores certainly seem to be a case of
384    --      erroneous behavior.
385
386    --    Default (default standard RM-compatible validity checking)
387
388    --      In this mode, which is the default, minimal validity checking is
389    --      performed to ensure no erroneous behavior as follows:
390
391    --        For case statements, an out of range invalid value will cause
392    --        Constraint_Error to be raised.
393
394    --        For subscripted array assignments, invalid out of range
395    --        subscript values will cause Constraint_Error to be raised.
396
397    --    Full (Full validity checking)
398
399    --      In this mode, the protections guaranteed by the standard mode are
400    --      in place, and the following additional checks are made:
401
402    --        For every assignment, the right side is checked for validity
403
404    --        For every call, IN and IN OUT parameters are checked for validity
405
406    --        For every subscripted array reference, both for stores and loads,
407    --        all subscripts are checked for validity.
408
409    --      These checks are not required by the RM, but will in practice
410    --      improve the detection of uninitialized variables, particularly
411    --      if used in conjunction with pragma Normalize_Scalars.
412
413    --  In the above description, we talk about performing validity checks,
414    --  but we don't actually generate a check in a case where the compiler
415    --  can be sure that the value is valid. Note that this assurance must
416    --  be achieved without assuming that any uninitialized value lies within
417    --  the range of its type. The following are cases in which values are
418    --  known to be valid. The flag Is_Known_Valid is used to keep track of
419    --  some of these cases.
420
421    --    If all possible stored values are valid, then any uninitialized
422    --    value must be valid.
423
424    --    Literals, including enumeration literals, are clearly always valid.
425
426    --    Constants are always assumed valid, with a validity check being
427    --    performed on the initializing value where necessary to ensure that
428    --    this is the case.
429
430    --    For variables, the status is set to known valid if there is an
431    --    initializing expression. Again a check is made on the initializing
432    --    value if necessary to ensure that this assumption is valid. The
433    --    status can change as a result of local assignments to a variable.
434    --    If a known valid value is unconditionally assigned, then we mark
435    --    the left side as known valid. If a value is assigned that is not
436    --    known to be valid, then we mark the left side as invalid. This
437    --    kind of processing does NOT apply to non-local variables since we
438    --    are not following the flow graph (more properly the flow of actual
439    --    processing only corresponds to the flow graph for local assignments).
440    --    For non-local variables, we preserve the current setting, i.e. a
441    --    validity check is performed when assigning to a knonwn valid global.
442
443    --  Note: no validity checking is required if range checks are suppressed
444    --  regardless of the setting of the validity checking mode.
445
446    --  The following procedures are used in handling validity checking
447
448    procedure Apply_Subscript_Validity_Checks (Expr : Node_Id);
449    --  Expr is the node for an indexed component. If validity checking and
450    --  range checking are enabled, all subscripts for this indexed component
451    --  are checked for validity.
452
453    procedure Check_Valid_Lvalue_Subscripts (Expr : Node_Id);
454    --  Expr is a lvalue, i.e. an expression representing the target of
455    --  an assignment. This procedure checks for this expression involving
456    --  an assignment to an array value. We have to be sure that all the
457    --  subscripts in such a case are valid, since according to the rules
458    --  in (RM 13.9.1(9-11)) such assignments are not permitted to result
459    --  in erroneous behavior in the case of invalid subscript values.
460
461    procedure Ensure_Valid (Expr : Node_Id; Holes_OK : Boolean := False);
462    --  Ensure that Expr represents a valid value of its type. If this type
463    --  is not a scalar type, then the call has no effect, since validity
464    --  is only an issue for scalar types. The effect of this call is to
465    --  check if the value is known valid, if so, nothing needs to be done.
466    --  If this is not known, then either Expr is set to be range checked,
467    --  or specific checking code is inserted so that an exception is raised
468    --  if the value is not valid.
469    --
470    --  The optional argument Holes_OK indicates whether it is necessary to
471    --  worry about enumeration types with non-standard representations leading
472    --  to "holes" in the range of possible representations. If Holes_OK is
473    --  True, then such values are assumed valid (this is used when the caller
474    --  will make a separate check for this case anyway). If Holes_OK is False,
475    --  then this case is checked, and code is inserted to ensure that Expr is
476    --  valid, raising Constraint_Error if the value is not valid.
477
478    function Expr_Known_Valid (Expr : Node_Id) return Boolean;
479    --  This function tests it the value of Expr is known to be valid in
480    --  the sense of RM 13.9.1(9-11). In the case of GNAT, it is only
481    --  discrete types which are a concern, since for non-discrete types
482    --  we simply continue computation with invalid values, which does
483    --  not lead to erroneous behavior. Thus Expr_Known_Valid always
484    --  returns True if the type of Expr is non-discrete. For discrete
485    --  types the value returned is True only if it can be determined
486    --  that the value is Valid. Otherwise False is returned.
487
488    procedure Insert_Valid_Check (Expr : Node_Id);
489    --  Inserts code that will check for the value of Expr being valid, in
490    --  the sense of the 'Valid attribute returning True. Constraint_Error
491    --  will be raised if the value is not valid.
492
493 private
494
495    type Check_Result is array (Positive range 1 .. 2) of Node_Id;
496    --  There are two cases for the result returned by Range_Check:
497    --
498    --    For the static case the result is one or two nodes that should cause
499    --    a Constraint_Error. Typically these will include Expr itself or the
500    --    direct descendents of Expr, such as Low/High_Bound (Expr)). It is the
501    --    responsibility of the caller to rewrite and substitute the nodes with
502    --    N_Raise_Constraint_Error nodes.
503    --
504    --    For the non-static case a single N_Raise_Constraint_Error node
505    --    with a non-empty Condition field is returned.
506    --
507    --  Unused entries in Check_Result, if any, are simply set to Empty
508    --  For external clients, the required processing on this result is
509    --  achieved using the Insert_Range_Checks routine.
510
511    pragma Inline (Access_Checks_Suppressed);
512    pragma Inline (Accessibility_Checks_Suppressed);
513    pragma Inline (Discriminant_Checks_Suppressed);
514    pragma Inline (Division_Checks_Suppressed);
515    pragma Inline (Elaboration_Checks_Suppressed);
516    pragma Inline (Index_Checks_Suppressed);
517    pragma Inline (Length_Checks_Suppressed);
518    pragma Inline (Overflow_Checks_Suppressed);
519    pragma Inline (Range_Checks_Suppressed);
520    pragma Inline (Storage_Checks_Suppressed);
521    pragma Inline (Tag_Checks_Suppressed);
522
523    pragma Inline (Apply_Length_Check);
524    pragma Inline (Apply_Range_Check);
525    pragma Inline (Apply_Static_Length_Check);
526 end Checks;