include/llvm/Pass.h

   1 //===- llvm/Pass.h - Base class for Passes ----------------------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // 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 efficiently 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/Compiler.h"
  33 #include <string>
  34
  35 namespace llvm {
  36
  37 class BasicBlock;
  38 class Function;
  39 class Module;
  40 class AnalysisUsage;
  41 class PassInfo;
  42 class ImmutablePass;
  43 class PMStack;
  44 class AnalysisResolver;
  45 class PMDataManager;
  46 class raw_ostream;
  47 class StringRef;
  48
  49 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
  50 typedef const void* AnalysisID;
  51
  52 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
  53 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
  54 /// Ordering of pass manager types is important here.
  55 enum PassManagerType {
  56   PMT_Unknown = 0,
  57   PMT_ModulePassManager = 1, ///< MPPassManager
  58   PMT_CallGraphPassManager,  ///< CGPassManager
  59   PMT_FunctionPassManager,   ///< FPPassManager
  60   PMT_LoopPassManager,       ///< LPPassManager
  61   PMT_RegionPassManager,     ///< RGPassManager
  62   PMT_BasicBlockPassManager, ///< BBPassManager
  63   PMT_Last
  64 };
  65
  66 // Different types of passes.
  67 enum PassKind {
  68   PT_BasicBlock,
  69   PT_Region,
  70   PT_Loop,
  71   PT_Function,
  72   PT_CallGraphSCC,
  73   PT_Module,
  74   PT_PassManager
  75 };
  76
  77 //===----------------------------------------------------------------------===//
  78 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
  79 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
  80 /// constrained passes described below.
  81 ///
  82 class Pass {
  83   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
  84   const void *PassID;
  85   PassKind Kind;
  86   void operator=(const Pass&) = delete;
  87   Pass(const Pass &) = delete;
  88
  89 public:
  90   explicit Pass(PassKind K, char &pid)
  91     : Resolver(nullptr), PassID(&pid), Kind(K) { }
  92   virtual ~Pass();
  93
  94
  95   PassKind getPassKind() const { return Kind; }
  96
  97   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
  98   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
  99   /// Registration templates, but can be overloaded directly.
 100   ///
 101   virtual const char *getPassName() const;
 102
 103   /// getPassID - Return the PassID number that corresponds to this pass.
 104   AnalysisID getPassID() const {
 105     return PassID;
 106   }
 107
 108   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
 109   /// any necessary initialization before any pass is run.
 110   ///
 111   virtual bool doInitialization(Module &)  { return false; }
 112
 113   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any
 114   /// necessary clean up after all passes have run.
 115   ///
 116   virtual bool doFinalization(Module &) { return false; }
 117
 118   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
 119   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
 120   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
 121   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
 122   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
 123   /// ignored.
 124   ///
 125   virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
 126   void dump() const; // dump - Print to stderr.
 127
 128   /// createPrinterPass - Get a Pass appropriate to print the IR this
 129   /// pass operates on (Module, Function or MachineFunction).
 130   virtual Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
 131                                   const std::string &Banner) const = 0;
 132
 133   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
 134   /// PMS is the stack of available pass manager.
 135   virtual void assignPassManager(PMStack &,
 136                                  PassManagerType) {}
 137   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
 138   virtual void preparePassManager(PMStack &);
 139
 140   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 141   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 142
 143   // Access AnalysisResolver
 144   void setResolver(AnalysisResolver *AR);
 145   AnalysisResolver *getResolver() const { return Resolver; }
 146
 147   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
 148   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
 149   /// particular analysis result to this function, it can then use the
 150   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
 151   ///
 152   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const;
 153
 154   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
 155   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
 156   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
 157   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
 158   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
 159   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
 160   /// free memory when it is unused.
 161   ///
 162   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
 163   /// longer used.
 164   ///
 165   virtual void releaseMemory();
 166
 167   /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
 168   /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
 169   /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
 170   /// info.
 171   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(AnalysisID ID);
 172   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass();
 173   virtual PMDataManager *getAsPMDataManager();
 174
 175   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
 176   /// check state of analysis information.
 177   virtual void verifyAnalysis() const;
 178
 179   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
 180   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
 181
 182   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
 183   // or null if it is not known.
 184   static const PassInfo *lookupPassInfo(const void *TI);
 185
 186   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
 187   // argument string, or null if it is not known.
 188   static const PassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
 189
 190   // createPass - Create a object for the specified pass class,
 191   // or null if it is not known.
 192   static Pass *createPass(AnalysisID ID);
 193
 194   /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
 195   /// get analysis information that might be around, for example to update it.
 196   /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
 197   /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
 198   /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
 199   /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
 200   /// the transform is performed.
 201   ///
 202   template<typename AnalysisType> AnalysisType *
 203     getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 204
 205   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
 206   /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
 207   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
 208   /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
 209   /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
 210   ///
 211   bool mustPreserveAnalysisID(char &AID) const;
 212
 213   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
 214   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
 215   /// getAnalysisUsage function.
 216   ///
 217   template<typename AnalysisType>
 218   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 219
 220   template<typename AnalysisType>
 221   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
 222
 223   template<typename AnalysisType>
 224   AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI) const;
 225
 226   template<typename AnalysisType>
 227   AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI, Function &F);
 228 };
 229
 230
 231 //===----------------------------------------------------------------------===//
 232 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
 233 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
 234 /// they want to the program.
 235 ///
 236 class ModulePass : public Pass {
 237 public:
 238   /// createPrinterPass - Get a module printer pass.
 239   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
 240                           const std::string &Banner) const override;
 241
 242   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
 243   /// being operated on.
 244   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
 245
 246   void assignPassManager(PMStack &PMS, PassManagerType T) override;
 247
 248   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 249   PassManagerType getPotentialPassManagerType() const override;
 250
 251   explicit ModulePass(char &pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
 252   // Force out-of-line virtual method.
 253   ~ModulePass() override;
 254 };
 255
 256
 257 //===----------------------------------------------------------------------===//
 258 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
 259 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
 260 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
 261 ///
 262 class ImmutablePass : public ModulePass {
 263 public:
 264   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
 265   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
 266   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
 267   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
 268   /// these passes with getAnalysis<>.
 269   ///
 270   virtual void initializePass();
 271
 272   ImmutablePass *getAsImmutablePass() override { return this; }
 273
 274   /// ImmutablePasses are never run.
 275   ///
 276   bool runOnModule(Module &) override { return false; }
 277
 278   explicit ImmutablePass(char &pid)
 279   : ModulePass(pid) {}
 280
 281   // Force out-of-line virtual method.
 282   ~ImmutablePass() override;
 283 };
 284
 285 //===----------------------------------------------------------------------===//
 286 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
 287 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
 288 /// following constraints:
 289 ///
 290 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
 291 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
 292 ///     functions in the module
 293 ///
 294 class FunctionPass : public Pass {
 295 public:
 296   explicit FunctionPass(char &pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
 297
 298   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
 299   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
 300                           const std::string &Banner) const override;
 301
 302   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
 303   /// per-function processing of the pass.
 304   ///
 305   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
 306
 307   void assignPassManager(PMStack &PMS, PassManagerType T) override;
 308
 309   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 310   PassManagerType getPotentialPassManagerType() const override;
 311
 312 protected:
 313   /// skipOptnoneFunction - This function has Attribute::OptimizeNone
 314   /// and most transformation passes should skip it.
 315   bool skipOptnoneFunction(const Function &F) const;
 316 };
 317
 318
 319
 320 //===----------------------------------------------------------------------===//
 321 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
 322 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
 323 /// meet the following constraints:
 324 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
 325 ///      instruction at a time.
 326 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
 327 ///      other basic block in the function.
 328 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
 329 ///
 330 class BasicBlockPass : public Pass {
 331 public:
 332   explicit BasicBlockPass(char &pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
 333
 334   /// createPrinterPass - Get a basic block printer pass.
 335   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
 336                           const std::string &Banner) const override;
 337
 338   using llvm::Pass::doInitialization;
 339   using llvm::Pass::doFinalization;
 340
 341   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
 342   /// to do any necessary per-function initialization.
 343   ///
 344   virtual bool doInitialization(Function &);
 345
 346   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
 347   /// per-basicblock processing of the pass.
 348   ///
 349   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
 350
 351   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
 352   /// do any post processing needed after all passes have run.
 353   ///
 354   virtual bool doFinalization(Function &);
 355
 356   void assignPassManager(PMStack &PMS, PassManagerType T) override;
 357
 358   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 359   PassManagerType getPotentialPassManagerType() const override;
 360
 361 protected:
 362   /// skipOptnoneFunction - Containing function has Attribute::OptimizeNone
 363   /// and most transformation passes should skip it.
 364   bool skipOptnoneFunction(const BasicBlock &BB) const;
 365 };
 366
 367 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
 368 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
 369 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
 370 extern bool TimePassesIsEnabled;
 371
 372 } // End llvm namespace
 373
 374 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
 375 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
 376 //
 377 #include "llvm/PassSupport.h"
 378 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
 379
 380 #endif