0ae94e3933374e751f40b1cf1c3283b07ff92eb4
[oota-llvm.git] / include / llvm / Pass.h
1 //===- llvm/Pass.h - Base class for Passes ----------------------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file defines a base class that indicates that a specified class is a
11 // transformation pass implementation.
12 //
13 // Passes are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
14 // and organizationally optimal order without having to specify it at the front
15 // end.  This allows arbitrary passes to be strung together and have them
16 // executed as effeciently as possible.
17 //
18 // Passes should extend one of the classes below, depending on the guarantees
19 // that it can make about what will be modified as it is run.  For example, most
20 // global optimizations should derive from FunctionPass, because they do not add
21 // or delete functions, they operate on the internals of the function.
22 //
23 // Note that this file #includes PassSupport.h and PassAnalysisSupport.h (at the
24 // bottom), so the APIs exposed by these files are also automatically available
25 // to all users of this file.
26 //
27 //===----------------------------------------------------------------------===//
28
29 #ifndef LLVM_PASS_H
30 #define LLVM_PASS_H
31
32 #include "llvm/Support/Streams.h"
33 #include <vector>
34 #include <map>
35 #include <iosfwd>
36 #include <typeinfo>
37 #include <cassert>
38
39 namespace llvm {
40
41 class Value;
42 class BasicBlock;
43 class Function;
44 class Module;
45 class AnalysisUsage;
46 class PassInfo;
47 class ImmutablePass;
48 template<class Trait> class PassManagerT;
49 class BasicBlockPassManager;
50 class FunctionPassManagerT;
51 class ModulePassManager;
52 struct AnalysisResolver;
53 class AnalysisResolver_New;
54
55 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
56 typedef const PassInfo* AnalysisID;
57
58 //===----------------------------------------------------------------------===//
59 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
60 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
61 /// constrained passes described below.
62 ///
63 class Pass {
64   friend struct AnalysisResolver;
65   AnalysisResolver *Resolver;  // AnalysisResolver this pass is owned by...
66   AnalysisResolver_New *Resolver_New;  // Used to resolve analysis
67   const PassInfo *PassInfoCache;
68
69   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
70   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
71   //
72   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
73
74   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
75   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
76 public:
77   Pass() : Resolver(0), Resolver_New(0), PassInfoCache(0) {}
78   virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
79
80   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
81   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
82   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
83   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
84   /// intelligible name for the pass.
85   ///
86   virtual const char *getPassName() const;
87
88   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
89   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
90   ///
91   const PassInfo *getPassInfo() const;
92
93   /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
94   /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
95   ///
96   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
97   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
98
99   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
100   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
101   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
102   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
103   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
104   /// ignored.
105   ///
106   void print(OStream &O, const Module *M) const {
107     if (O.stream()) print(*O.stream(), M);
108   }
109   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
110   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
111
112   // Access AnalysisResolver_New
113   inline void setResolver(AnalysisResolver_New *AR) { Resolver_New = AR; }
114   inline AnalysisResolver_New *getResolver() { return Resolver_New; }
115
116   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
117   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
118   /// particular analysis result to this function, it can then use the
119   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
120   ///
121   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
122     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
123   }
124
125   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
126   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
127   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
128   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
129   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
130   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
131   /// free memory when it is unused.
132   ///
133   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
134   /// longer used.
135   ///
136   virtual void releaseMemory() {}
137
138   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
139   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
140
141
142   // getPassInfo - Static method to get the pass information from a class name.
143   template<typename AnalysisClass>
144   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
145     return lookupPassInfo(typeid(AnalysisClass));
146   }
147
148   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
149   // or null if it is not known.
150   static const PassInfo *lookupPassInfo(const std::type_info &TI);
151
152   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
153   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
154   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
155   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
156   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
157   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
158   /// automatically as the transform is performed.
159   ///
160   template<typename AnalysisType>
161   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
162
163   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
164   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
165   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
166   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
167   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
168   ///
169   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
170
171   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
172   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
173   /// getAnalysisUsage function.
174   ///
175   template<typename AnalysisType>
176   AnalysisType &getAnalysis() const {
177     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
178     const PassInfo *PI = getClassPassInfo<AnalysisType>();
179     return getAnalysisID<AnalysisType>(PI);
180   }
181
182   template<typename AnalysisType>
183   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const {
184     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
185     assert(PI && "getAnalysis for unregistered pass!");
186
187     // PI *must* appear in AnalysisImpls.  Because the number of passes used
188     // should be a small number, we just do a linear search over a (dense)
189     // vector.
190     Pass *ResultPass = 0;
191     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
192       assert(i != AnalysisImpls.size() &&
193              "getAnalysis*() called on an analysis that was not "
194              "'required' by pass!");
195       if (AnalysisImpls[i].first == PI) {
196         ResultPass = AnalysisImpls[i].second;
197         break;
198       }
199     }
200
201     // Because the AnalysisType may not be a subclass of pass (for
202     // AnalysisGroups), we must use dynamic_cast here to potentially adjust the
203     // return pointer (because the class may multiply inherit, once from pass,
204     // once from AnalysisType).
205     //
206     AnalysisType *Result = dynamic_cast<AnalysisType*>(ResultPass);
207     assert(Result && "Pass does not implement interface required!");
208     return *Result;
209   }
210
211 private:
212   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
213   friend class ModulePassManager;
214   friend class FunctionPassManagerT;
215   friend class BasicBlockPassManager;
216 };
217
218 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
219   P.print(OS, 0); return OS;
220 }
221
222 //===----------------------------------------------------------------------===//
223 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
224 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
225 /// they want to the program.
226 ///
227 class ModulePass : public Pass {
228 public:
229   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
230   /// being operated on.
231   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
232
233   virtual bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
234   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
235
236   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
237 };
238
239
240 //===----------------------------------------------------------------------===//
241 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
242 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
243 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
244 ///
245 class ImmutablePass : public ModulePass {
246 public:
247   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
248   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
249   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
250   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
251   /// these passes with getAnalysis<>.
252   ///
253   virtual void initializePass() {}
254
255   /// ImmutablePasses are never run.
256   ///
257   virtual bool runOnModule(Module &M) { return false; }
258
259 private:
260   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
261   friend class ModulePassManager;
262   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
263 };
264
265 //===----------------------------------------------------------------------===//
266 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
267 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
268 /// following constraints:
269 ///
270 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
271 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
272 ///     functions in the module
273 ///
274 class FunctionPass : public ModulePass {
275 public:
276   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
277   /// any necessary per-module initialization.
278   ///
279   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
280
281   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
282   /// per-function processing of the pass.
283   ///
284   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
285
286   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
287   /// processing needed after all passes have run.
288   ///
289   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
290
291   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
292   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
293   /// finalizing.
294   ///
295   virtual bool runOnModule(Module &M);
296
297   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
298   /// finalize.
299   ///
300   bool run(Function &F);
301
302 protected:
303   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
304   friend class ModulePassManager;
305   friend class FunctionPassManagerT;
306   friend class BasicBlockPassManager;
307   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
308   virtual void addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM, AnalysisUsage &AU);
309 };
310
311
312
313 //===----------------------------------------------------------------------===//
314 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
315 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
316 /// meet the following constraints:
317 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
318 ///      instruction at a time.
319 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
320 ///      other basic block in the function.
321 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
322 ///
323 class BasicBlockPass : public FunctionPass {
324 public:
325   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
326   /// any necessary per-module initialization.
327   ///
328   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
329
330   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
331   /// to do any necessary per-function initialization.
332   ///
333   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
334
335   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
336   /// per-basicblock processing of the pass.
337   ///
338   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
339
340   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
341   /// do any post processing needed after all passes have run.
342   ///
343   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
344
345   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
346   /// processing needed after all passes have run.
347   ///
348   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
349
350
351   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
352   // each function.
353   //
354   bool runOnFunction(Function &F);
355
356   /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
357   /// finalize.
358   ///
359   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
360   virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
361
362 private:
363   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
364   friend class FunctionPassManagerT;
365   friend class BasicBlockPassManager;
366   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU) {
367     FunctionPass::addToPassManager(PM, AU);
368   }
369   virtual void addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM, AnalysisUsage &AU);
370   virtual void addToPassManager(BasicBlockPassManager *PM,AnalysisUsage &AU);
371 };
372
373 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
374 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
375 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
376 extern bool TimePassesIsEnabled;
377
378 } // End llvm namespace
379
380 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
381 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
382 //
383 #include "llvm/PassSupport.h"
384 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
385
386 #endif