For PR950:
[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 <vector>
33 #include <map>
34 #include <iosfwd>
35 #include <typeinfo>
36 #include <cassert>
37
38 namespace llvm {
39
40 class Value;
41 class BasicBlock;
42 class Function;
43 class Module;
44 class AnalysisUsage;
45 class PassInfo;
46 class ImmutablePass;
47 template<class Trait> class PassManagerT;
48 class BasicBlockPassManager;
49 class FunctionPassManagerT;
50 class ModulePassManager;
51 struct AnalysisResolver;
52
53 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
54 typedef const PassInfo* AnalysisID;
55
56 //===----------------------------------------------------------------------===//
57 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
58 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
59 /// constrained passes described below.
60 ///
61 class Pass {
62   friend struct AnalysisResolver;
63   AnalysisResolver *Resolver;  // AnalysisResolver this pass is owned by...
64   const PassInfo *PassInfoCache;
65
66   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
67   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
68   //
69   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
70
71   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
72   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
73 public:
74   Pass() : Resolver(0), PassInfoCache(0) {}
75   virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
76
77   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
78   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
79   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
80   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
81   /// intelligible name for the pass.
82   ///
83   virtual const char *getPassName() const;
84
85   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
86   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
87   ///
88   const PassInfo *getPassInfo() const;
89
90   /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
91   /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
92   ///
93   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
94   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
95
96   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
97   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
98   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
99   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
100   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
101   /// ignored.
102   ///
103   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
104   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
105
106
107   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
108   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
109   /// particular analysis result to this function, it can then use the
110   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
111   ///
112   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
113     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
114   }
115
116   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
117   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
118   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
119   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
120   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
121   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
122   /// free memory when it is unused.
123   ///
124   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
125   /// longer used.
126   ///
127   virtual void releaseMemory() {}
128
129   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
130   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
131
132
133   // getPassInfo - Static method to get the pass information from a class name.
134   template<typename AnalysisClass>
135   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
136     return lookupPassInfo(typeid(AnalysisClass));
137   }
138
139   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
140   // or null if it is not known.
141   static const PassInfo *lookupPassInfo(const std::type_info &TI);
142
143   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
144   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
145   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
146   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
147   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
148   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
149   /// automatically as the transform is performed.
150   ///
151   template<typename AnalysisType>
152   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
153
154   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
155   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
156   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
157   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
158   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
159   ///
160   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
161
162   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
163   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
164   /// getAnalysisUsage function.
165   ///
166   template<typename AnalysisType>
167   AnalysisType &getAnalysis() const {
168     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
169     const PassInfo *PI = getClassPassInfo<AnalysisType>();
170     return getAnalysisID<AnalysisType>(PI);
171   }
172
173   template<typename AnalysisType>
174   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const {
175     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
176     assert(PI && "getAnalysis for unregistered pass!");
177
178     // PI *must* appear in AnalysisImpls.  Because the number of passes used
179     // should be a small number, we just do a linear search over a (dense)
180     // vector.
181     Pass *ResultPass = 0;
182     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
183       assert(i != AnalysisImpls.size() &&
184              "getAnalysis*() called on an analysis that was not "
185              "'required' by pass!");
186       if (AnalysisImpls[i].first == PI) {
187         ResultPass = AnalysisImpls[i].second;
188         break;
189       }
190     }
191
192     // Because the AnalysisType may not be a subclass of pass (for
193     // AnalysisGroups), we must use dynamic_cast here to potentially adjust the
194     // return pointer (because the class may multiply inherit, once from pass,
195     // once from AnalysisType).
196     //
197     AnalysisType *Result = dynamic_cast<AnalysisType*>(ResultPass);
198     assert(Result && "Pass does not implement interface required!");
199     return *Result;
200   }
201
202 private:
203   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
204   friend class ModulePassManager;
205   friend class FunctionPassManagerT;
206   friend class BasicBlockPassManager;
207 };
208
209 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
210   P.print(OS, 0); return OS;
211 }
212
213 //===----------------------------------------------------------------------===//
214 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
215 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
216 /// they want to the program.
217 ///
218 class ModulePass : public Pass {
219 public:
220   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
221   /// being operated on.
222   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
223
224   virtual bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
225   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
226
227   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
228 };
229
230
231 //===----------------------------------------------------------------------===//
232 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
233 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
234 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
235 ///
236 class ImmutablePass : public ModulePass {
237 public:
238   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
239   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
240   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
241   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
242   /// these passes with getAnalysis<>.
243   ///
244   virtual void initializePass() {}
245
246   /// ImmutablePasses are never run.
247   ///
248   virtual bool runOnModule(Module &M) { return false; }
249
250 private:
251   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
252   friend class ModulePassManager;
253   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
254 };
255
256 //===----------------------------------------------------------------------===//
257 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
258 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
259 /// following constraints:
260 ///
261 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
262 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
263 ///     functions in the module
264 ///
265 class FunctionPass : public ModulePass {
266 public:
267   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
268   /// any necessary per-module initialization.
269   ///
270   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
271
272   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
273   /// per-function processing of the pass.
274   ///
275   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
276
277   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
278   /// processing needed after all passes have run.
279   ///
280   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
281
282   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
283   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
284   /// finalizing.
285   ///
286   virtual bool runOnModule(Module &M);
287
288   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
289   /// finalize.
290   ///
291   bool run(Function &F);
292
293 protected:
294   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
295   friend class ModulePassManager;
296   friend class FunctionPassManagerT;
297   friend class BasicBlockPassManager;
298   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
299   virtual void addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM, AnalysisUsage &AU);
300 };
301
302
303
304 //===----------------------------------------------------------------------===//
305 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
306 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
307 /// meet the following constraints:
308 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
309 ///      instruction at a time.
310 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
311 ///      other basic block in the function.
312 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
313 ///
314 class BasicBlockPass : public FunctionPass {
315 public:
316   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
317   /// any necessary per-module initialization.
318   ///
319   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
320
321   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
322   /// to do any necessary per-function initialization.
323   ///
324   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
325
326   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
327   /// per-basicblock processing of the pass.
328   ///
329   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
330
331   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
332   /// do any post processing needed after all passes have run.
333   ///
334   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
335
336   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
337   /// processing needed after all passes have run.
338   ///
339   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
340
341
342   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
343   // each function.
344   //
345   bool runOnFunction(Function &F);
346
347   /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
348   /// finalize.
349   ///
350   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
351   virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
352
353 private:
354   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
355   friend class FunctionPassManagerT;
356   friend class BasicBlockPassManager;
357   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU) {
358     FunctionPass::addToPassManager(PM, AU);
359   }
360   virtual void addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM, AnalysisUsage &AU);
361   virtual void addToPassManager(BasicBlockPassManager *PM,AnalysisUsage &AU);
362 };
363
364 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
365 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
366 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
367 extern bool TimePassesIsEnabled;
368
369 } // End llvm namespace
370
371 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
372 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
373 //
374 #include "llvm/PassSupport.h"
375 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
376
377 #endif