OSDN Git Service

2012-01-10 Bob Duff <duff@adacore.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / sem_eval.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                         GNAT COMPILER COMPONENTS                         --
4 --                                                                          --
5 --                             S E M _ E V A L                              --
6 --                                                                          --
7 --                                 S p e c                                  --
8 --                                                                          --
9 --          Copyright (C) 1992-2010, Free Software Foundation, Inc.         --
10 --                                                                          --
11 -- GNAT is free software;  you can  redistribute it  and/or modify it under --
12 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
13 -- ware  Foundation;  either version 3,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion.  GNAT is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
15 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
16 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License --
17 -- for  more details.  You should have  received  a copy of the GNU General --
18 -- Public License  distributed with GNAT; see file COPYING3.  If not, go to --
19 -- http://www.gnu.org/licenses for a complete copy of the license.          --
20 --                                                                          --
21 -- GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. --
22 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies Inc.      --
23 --                                                                          --
24 ------------------------------------------------------------------------------
25
26 --  This package contains various subprograms involved in compile time
27 --  evaluation of expressions and checks for staticness of expressions and
28 --  types. It also contains the circuitry for checking for violations of pure
29 --  and preelaborated conditions (this naturally goes here, since these rules
30 --  involve consideration of staticness).
31
32 --  Note: the static evaluation for attributes is found in Sem_Attr even though
33 --  logically it belongs here. We have done this so that it is easier to add
34 --  new attributes to GNAT.
35
36 with Types;  use Types;
37 with Uintp;  use Uintp;
38 with Urealp; use Urealp;
39
40 package Sem_Eval is
41
42    ------------------------------------
43    -- Handling of Static Expressions --
44    ------------------------------------
45
46    --  This package contains a set of routines that process individual
47    --  subexpression nodes with the objective of folding (precomputing) the
48    --  value of static expressions that are known at compile time and properly
49    --  computing the setting of two flags that appear in every subexpression
50    --  node:
51
52    --    Is_Static_Expression
53
54    --      This flag is set on any expression that is static according to the
55    --      rules in (RM 4.9(3-32)).
56
57    --    Raises_Constraint_Error
58
59    --      This flag indicates that it is known at compile time that the
60    --      evaluation of an expression raises constraint error. If the
61    --      expression is static, and this flag is off, then it is also known at
62    --      compile time that the expression does not raise constraint error
63    --      (i.e. the flag is accurate for static expressions, and conservative
64    --      for non-static expressions.
65
66    --  If a static expression does not raise constraint error, then the
67    --  Raises_Constraint_Error flag is off, and the expression must be computed
68    --  at compile time, which means that it has the form of either a literal,
69    --  or a constant that is itself (recursively) either a literal or a
70    --  constant.
71
72    --  The above rules must be followed exactly in order for legality checks to
73    --  be accurate. For subexpressions that are not static according to the RM
74    --  definition, they are sometimes folded anyway, but of course in this case
75    --  Is_Static_Expression is not set.
76
77    -------------------------------
78    -- Compile-Time Known Values --
79    -------------------------------
80
81    --  For most legality checking purposes the flag Is_Static_Expression
82    --  defined in Sinfo should be used. This package also provides a routine
83    --  called Is_OK_Static_Expression which in addition of checking that an
84    --  expression is static in the RM 4.9 sense, it checks that the expression
85    --  does not raise constraint error. In fact for certain legality checks not
86    --  only do we need to ascertain that the expression is static, but we must
87    --  also ensure that it does not raise constraint error.
88    --
89    --  Neither of Is_Static_Expression and Is_OK_Static_Expression should be
90    --  used for compile time evaluation purposes. In fact certain expression
91    --  whose value is known at compile time are not static in the RM 4.9 sense.
92    --  A typical example is:
93    --
94    --     C : constant Integer := Record_Type'Size;
95    --
96    --  The expression 'C' is not static in the technical RM sense, but for many
97    --  simple record types, the size is in fact known at compile time. When we
98    --  are trying to perform compile time constant folding (for instance for
99    --  expressions like C + 1, Is_Static_Expression or Is_OK_Static_Expression
100    --  are not the right functions to test if folding is possible. Instead, we
101    --  use Compile_Time_Known_Value. All static expressions that do not raise
102    --  constraint error (i.e. those for which Is_OK_Static_Expression is true)
103    --  are known at compile time, but as shown by the above example, there are
104    --  cases of non-static expressions which are known at compile time.
105
106    -----------------
107    -- Subprograms --
108    -----------------
109
110    procedure Check_Non_Static_Context (N : Node_Id);
111    --  Deals with the special check required for a static expression that
112    --  appears in a non-static context, i.e. is not part of a larger static
113    --  expression (see RM 4.9(35)), i.e. the value of the expression must be
114    --  within the base range of the base type of its expected type. A check is
115    --  also made for expressions that are inside the base range, but outside
116    --  the range of the expected subtype (this is a warning message rather than
117    --  an illegality).
118    --
119    --  Note: most cases of non-static context checks are handled within
120    --  Sem_Eval itself, including all cases of expressions at the outer level
121    --  (i.e. those that are not a subexpression). Currently the only outside
122    --  customer for this procedure is Sem_Attr (because Eval_Attribute is
123    --  there). There is also one special case arising from ranges (see body of
124    --  Resolve_Range).
125
126    procedure Check_String_Literal_Length (N : Node_Id; Ttype : Entity_Id);
127    --  N is either a string literal, or a constraint error node. In the latter
128    --  case, the situation is already dealt with, and the call has no effect.
129    --  In the former case, if the target type, Ttyp is constrained, then a
130    --  check is made to see if the string literal is of appropriate length.
131
132    type Compare_Result is (LT, LE, EQ, GT, GE, NE, Unknown);
133    subtype Compare_GE is Compare_Result range EQ .. GE;
134    subtype Compare_LE is Compare_Result range LT .. EQ;
135    --  Result subtypes for Compile_Time_Compare subprograms
136
137    function Compile_Time_Compare
138      (L, R         : Node_Id;
139       Assume_Valid : Boolean) return Compare_Result;
140    pragma Inline (Compile_Time_Compare);
141    --  Given two expression nodes, finds out whether it can be determined at
142    --  compile time how the runtime values will compare. An Unknown result
143    --  means that the result of a comparison cannot be determined at compile
144    --  time, otherwise the returned result indicates the known result of the
145    --  comparison, given as tightly as possible (i.e. EQ or LT is preferred
146    --  returned value to LE). If Assume_Valid is true, the result reflects
147    --  the result of assuming that entities involved in the comparison have
148    --  valid representations. If Assume_Valid is false, then the base type of
149    --  any involved entity is used so that no assumption of validity is made.
150
151    function Compile_Time_Compare
152      (L, R         : Node_Id;
153       Diff         : access Uint;
154       Assume_Valid : Boolean;
155       Rec          : Boolean := False) return Compare_Result;
156    --  This version of Compile_Time_Compare returns extra information if the
157    --  result is GT or LT. In these cases, if the magnitude of the difference
158    --  can be determined at compile time, this (positive) magnitude is returned
159    --  in Diff.all. If the magnitude of the difference cannot be determined
160    --  then Diff.all contains No_Uint on return. Rec is a parameter that is set
161    --  True for a recursive call from within Compile_Time_Compare to avoid some
162    --  infinite recursion cases. It should never be set by a client.
163
164    procedure Flag_Non_Static_Expr (Msg : String; Expr : Node_Id);
165    --  This procedure is called after it has been determined that Expr is not
166    --  static when it is required to be. Msg is the text of a message that
167    --  explains the error. This procedure checks if an error is already posted
168    --  on Expr, if so, it does nothing unless All_Errors_Mode is set in which
169    --  case this flag is ignored. Otherwise the given message is posted using
170    --  Error_Msg_F, and then Why_Not_Static is called on Expr to generate
171    --  additional messages. The string given as Msg should end with ! to make
172    --  it an unconditional message, to ensure that if it is posted, the entire
173    --  set of messages is all posted.
174
175    function Is_OK_Static_Expression (N : Node_Id) return Boolean;
176    --  An OK static expression is one that is static in the RM definition sense
177    --  and which does not raise constraint error. For most legality checking
178    --  purposes you should use Is_Static_Expression. For those legality checks
179    --  where the expression N should not raise constraint error use this
180    --  routine. This routine is *not* to be used in contexts where the test is
181    --  for compile time evaluation purposes. Use Compile_Time_Known_Value
182    --  instead (see section on "Compile-Time Known Values" above).
183
184    function Is_Static_Range (N : Node_Id) return Boolean;
185    --  Determine if range is static, as defined in RM 4.9(26). The only allowed
186    --  argument is an N_Range node (but note that the semantic analysis of
187    --  equivalent range attribute references already turned them into the
188    --  equivalent range).
189
190    function Is_OK_Static_Range (N : Node_Id) return Boolean;
191    --  Like Is_Static_Range, but also makes sure that the bounds of the range
192    --  are compile-time evaluable (i.e. do not raise constraint error). A
193    --  result of true means that the bounds are compile time evaluable. A
194    --  result of false means they are not (either because the range is not
195    --  static, or because one or the other bound raises CE).
196
197    function Is_Static_Subtype (Typ : Entity_Id) return Boolean;
198    --  Determines whether a subtype fits the definition of an Ada static
199    --  subtype as given in (RM 4.9(26)).
200
201    function Is_OK_Static_Subtype (Typ : Entity_Id) return Boolean;
202    --  Like Is_Static_Subtype but also makes sure that the bounds of the
203    --  subtype are compile-time evaluable (i.e. do not raise constraint error).
204    --  A result of true means that the bounds are compile time evaluable. A
205    --  result of false means they are not (either because the range is not
206    --  static, or because one or the other bound raises CE).
207
208    function Subtypes_Statically_Compatible
209      (T1 : Entity_Id;
210       T2 : Entity_Id) return Boolean;
211    --  Returns true if the subtypes are unconstrained or the constraint on
212    --  on T1 is statically compatible with T2 (as defined by 4.9.1(4)).
213    --  Otherwise returns false.
214
215    function Subtypes_Statically_Match (T1, T2 : Entity_Id) return Boolean;
216    --  Determine whether two types T1, T2, which have the same base type,
217    --  are statically matching subtypes (RM 4.9.1(1-2)).
218
219    function Compile_Time_Known_Value (Op : Node_Id) return Boolean;
220    --  Returns true if Op is an expression not raising constraint error whose
221    --  value is known at compile time. This is true if Op is a static
222    --  expression, but can also be true for expressions which are technically
223    --  non-static but which are in fact known at compile time, such as the
224    --  static lower bound of a non-static range or the value of a constant
225    --  object whose initial value is static. Note that this routine is defended
226    --  against unanalyzed expressions. Such expressions will not cause a
227    --  blowup, they may cause pessimistic (i.e. False) results to be returned.
228
229    function Compile_Time_Known_Value_Or_Aggr (Op : Node_Id) return Boolean;
230    --  Similar to Compile_Time_Known_Value, but also returns True if the value
231    --  is a compile time known aggregate, i.e. an aggregate all of whose
232    --  constituent expressions are either compile time known values or compile
233    --  time known aggregates.
234
235    function Compile_Time_Known_Bounds (T : Entity_Id) return Boolean;
236    --  If T is an array whose index bounds are all known at compile time, then
237    --  True is returned, if T is not an array, or one or more of its index
238    --  bounds is not known at compile time, then False is returned.
239
240    function Expr_Value (N : Node_Id) return Uint;
241    --  Returns the folded value of the expression N. This function is called in
242    --  instances where it has already been determined that the expression is
243    --  static or its value is compile time known (Compile_Time_Known_Value (N)
244    --  returns True). This version is used for integer values, and enumeration
245    --  or character literals. In the latter two cases, the value returned is
246    --  the Pos value in the relevant enumeration type. It can also be used for
247    --  fixed-point values, in which case it returns the corresponding integer
248    --  value. It cannot be used for floating-point values.
249
250    function Expr_Value_E (N : Node_Id) return Entity_Id;
251    --  Returns the folded value of the expression. This function is called in
252    --  instances where it has already been determined that the expression is
253    --  static or its value known at compile time. This version is used for
254    --  enumeration types and returns the corresponding enumeration literal.
255
256    function Expr_Value_R (N : Node_Id) return Ureal;
257    --  Returns the folded value of the expression. This function is called in
258    --  instances where it has already been determined that the expression is
259    --  static or its value known at compile time. This version is used for real
260    --  values (including both the floating-point and fixed-point cases). In the
261    --  case of a fixed-point type, the real value is returned (cf above version
262    --  returning Uint).
263
264    function Expr_Value_S (N : Node_Id) return Node_Id;
265    --  Returns the folded value of the expression. This function is called
266    --  in instances where it has already been determined that the expression
267    --  is static or its value is known at compile time. This version is used
268    --  for string types and returns the corresponding N_String_Literal node.
269
270    function Expr_Rep_Value (N : Node_Id) return Uint;
271    --  This is identical to Expr_Value, except in the case of enumeration
272    --  literals of types for which an enumeration representation clause has
273    --  been given, in which case it returns the representation value rather
274    --  than the pos value. This is the value that is needed for generating code
275    --  sequences, while the Expr_Value value is appropriate for compile time
276    --  constraint errors or getting the logical value. Note that this function
277    --  does NOT concern itself with biased values, if the caller needs a
278    --  properly biased value, the subtraction of the bias must be handled
279    --  explicitly.
280
281    procedure Eval_Actual                 (N : Node_Id);
282    procedure Eval_Allocator              (N : Node_Id);
283    procedure Eval_Arithmetic_Op          (N : Node_Id);
284    procedure Eval_Call                   (N : Node_Id);
285    procedure Eval_Case_Expression        (N : Node_Id);
286    procedure Eval_Character_Literal      (N : Node_Id);
287    procedure Eval_Concatenation          (N : Node_Id);
288    procedure Eval_Conditional_Expression (N : Node_Id);
289    procedure Eval_Entity_Name            (N : Node_Id);
290    procedure Eval_Indexed_Component      (N : Node_Id);
291    procedure Eval_Integer_Literal        (N : Node_Id);
292    procedure Eval_Logical_Op             (N : Node_Id);
293    procedure Eval_Membership_Op          (N : Node_Id);
294    procedure Eval_Named_Integer          (N : Node_Id);
295    procedure Eval_Named_Real             (N : Node_Id);
296    procedure Eval_Op_Expon               (N : Node_Id);
297    procedure Eval_Op_Not                 (N : Node_Id);
298    procedure Eval_Real_Literal           (N : Node_Id);
299    procedure Eval_Relational_Op          (N : Node_Id);
300    procedure Eval_Shift                  (N : Node_Id);
301    procedure Eval_Short_Circuit          (N : Node_Id);
302    procedure Eval_Slice                  (N : Node_Id);
303    procedure Eval_String_Literal         (N : Node_Id);
304    procedure Eval_Qualified_Expression   (N : Node_Id);
305    procedure Eval_Type_Conversion        (N : Node_Id);
306    procedure Eval_Unary_Op               (N : Node_Id);
307    procedure Eval_Unchecked_Conversion   (N : Node_Id);
308
309    procedure Fold_Str (N : Node_Id; Val : String_Id; Static : Boolean);
310    --  Rewrite N with a new N_String_Literal node as the result of the compile
311    --  time evaluation of the node N. Val is the resulting string value from
312    --  the folding operation. The Is_Static_Expression flag is set in the
313    --  result node. The result is fully analyzed and resolved. Static indicates
314    --  whether the result should be considered static or not (True = consider
315    --  static). The point here is that normally all string literals are static,
316    --  but if this was the result of some sequence of evaluation where values
317    --  were known at compile time but not static, then the result is not
318    --  static.
319
320    procedure Fold_Uint (N : Node_Id; Val : Uint; Static : Boolean);
321    --  Rewrite N with a (N_Integer_Literal, N_Identifier, N_Character_Literal)
322    --  node as the result of the compile time evaluation of the node N. Val is
323    --  the result in the integer case and is the position of the literal in the
324    --  literals list for the enumeration case. Is_Static_Expression is set True
325    --  in the result node. The result is fully analyzed/resolved. Static
326    --  indicates whether the result should be considered static or not (True =
327    --  consider static). The point here is that normally all integer literals
328    --  are static, but if this was the result of some sequence of evaluation
329    --  where values were known at compile time but not static, then the result
330    --  is not static.
331
332    procedure Fold_Ureal (N : Node_Id; Val : Ureal; Static : Boolean);
333    --  Rewrite N with a new N_Real_Literal node as the result of the compile
334    --  time evaluation of the node N. Val is the resulting real value from the
335    --  folding operation. The Is_Static_Expression flag is set in the result
336    --  node. The result is fully analyzed and result. Static indicates whether
337    --  the result should be considered static or not (True = consider static).
338    --  The point here is that normally all string literals are static, but if
339    --  this was the result of some sequence of evaluation where values were
340    --  known at compile time but not static, then the result is not static.
341
342    function Is_In_Range
343      (N            : Node_Id;
344       Typ          : Entity_Id;
345       Assume_Valid : Boolean := False;
346       Fixed_Int    : Boolean := False;
347       Int_Real     : Boolean := False) return Boolean;
348    --  Returns True if it can be guaranteed at compile time that expression is
349    --  known to be in range of the subtype Typ. A result of False does not mean
350    --  that the expression is out of range, merely that it cannot be determined
351    --  at compile time that it is in range. If Typ is a floating point type or
352    --  Int_Real is set, any integer value is treated as though it was a real
353    --  value (i.e. the underlying real value is used). In this case we use the
354    --  corresponding real value, both for the bounds of Typ, and for the value
355    --  of the expression N. If Typ is a fixed type or a discrete type and
356    --  Int_Real is False but flag Fixed_Int is True then any fixed-point value
357    --  is treated as though it was discrete value (i.e. the underlying integer
358    --  value is used). In this case we use the corresponding integer value,
359    --  both for the bounds of Typ, and for the value of the expression N. If
360    --  Typ is a discrete type and Fixed_Int as well as Int_Real are false,
361    --  integer values are used throughout.
362    --
363    --  If Assume_Valid is set True, then N is always assumed to contain a valid
364    --  value. If Assume_Valid is set False, then N may be invalid (unless there
365    --  is some independent way of knowing that it is valid, i.e. either it is
366    --  an entity with Is_Known_Valid set, or Assume_No_Invalid_Values is True.
367
368    function Is_Out_Of_Range
369      (N            : Node_Id;
370       Typ          : Entity_Id;
371       Assume_Valid : Boolean := False;
372       Fixed_Int    : Boolean := False;
373       Int_Real     : Boolean := False) return Boolean;
374    --  Returns True if it can be guaranteed at compile time that expression is
375    --  known to be out of range of the subtype Typ. True is returned if Typ is
376    --  a scalar type, and the value of N can be determined to be outside the
377    --  range of Typ. A result of False does not mean that the expression is in
378    --  range, but rather merely that it cannot be determined at compile time
379    --  that it is out of range. The parameters Assume_Valid, Fixed_Int, and
380    --  Int_Real are as described for Is_In_Range above.
381
382    function In_Subrange_Of
383      (T1        : Entity_Id;
384       T2        : Entity_Id;
385       Fixed_Int : Boolean := False) return Boolean;
386    --  Returns True if it can be guaranteed at compile time that the range of
387    --  values for scalar type T1 are always in the range of scalar type T2. A
388    --  result of False does not mean that T1 is not in T2's subrange, only that
389    --  it cannot be determined at compile time. Flag Fixed_Int is used as in
390    --  routine Is_In_Range above.
391
392    function Is_Null_Range (Lo : Node_Id; Hi : Node_Id) return Boolean;
393    --  Returns True if it can guarantee that Lo .. Hi is a null range. If it
394    --  cannot (because the value of Lo or Hi is not known at compile time) then
395    --  it returns False.
396
397    function Not_Null_Range (Lo : Node_Id; Hi : Node_Id) return Boolean;
398    --  Returns True if it can guarantee that Lo .. Hi is not a null range. If
399    --  it cannot (because the value of Lo or Hi is not known at compile time)
400    --  then it returns False.
401
402    procedure Why_Not_Static (Expr : Node_Id);
403    --  This procedure may be called after generating an error message that
404    --  complains that something is non-static. If it finds good reasons, it
405    --  generates one or more error messages pointing the appropriate offending
406    --  component of the expression. If no good reasons can be figured out, then
407    --  no messages are generated. The expectation here is that the caller has
408    --  already issued a message complaining that the expression is non-static.
409    --  Note that this message should be placed using Error_Msg_F or
410    --  Error_Msg_FE, so that it will sort before any messages placed by this
411    --  call. Note that it is fine to call Why_Not_Static with something that is
412    --  not an expression, and usually this has no effect, but in some cases
413    --  (N_Parameter_Association or N_Range), it makes sense for the internal
414    --  recursive calls.
415
416    procedure Initialize;
417    --  Initializes the internal data structures. Must be called before each
418    --  separate main program unit (e.g. in a GNSA/ASIS context).
419
420 private
421    --  The Eval routines are all marked inline, since they are called once
422
423    pragma Inline (Eval_Actual);
424    pragma Inline (Eval_Allocator);
425    pragma Inline (Eval_Character_Literal);
426    pragma Inline (Eval_Conditional_Expression);
427    pragma Inline (Eval_Indexed_Component);
428    pragma Inline (Eval_Named_Integer);
429    pragma Inline (Eval_Named_Real);
430    pragma Inline (Eval_Real_Literal);
431    pragma Inline (Eval_Shift);
432    pragma Inline (Eval_Slice);
433    pragma Inline (Eval_String_Literal);
434    pragma Inline (Eval_Unchecked_Conversion);
435
436    pragma Inline (Is_OK_Static_Expression);
437
438 end Sem_Eval;