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[oota-llvm.git] / include / llvm / Pass.h
1 //===- llvm/Pass.h - Base class for XForm Passes -----------------*- C++ -*--=//
2 //
3 // This file defines a base class that indicates that a specified class is a
4 // transformation pass implementation.
5 //
6 // Pass's are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
7 // and organizationally optimal order without having to specify it at the front
8 // end.  This allows arbitrary passes to be strung together and have them
9 // executed as effeciently as possible.
10 //
11 // Passes should extend one of the classes below, depending on the guarantees
12 // that it can make about what will be modified as it is run.  For example, most
13 // global optimizations should derive from FunctionPass, because they do not add
14 // or delete functions, they operate on the internals of the function.
15 //
16 // Note that this file #includes PassSupport.h and PassAnalysisSupport.h (at the
17 // bottom), so the APIs exposed by these files are also automatically available
18 // to all users of this file.
19 //
20 //===----------------------------------------------------------------------===//
21
22 #ifndef LLVM_PASS_H
23 #define LLVM_PASS_H
24
25 #include <vector>
26 #include <map>
27 #include <iosfwd>
28 #include <typeinfo>
29 class Value;
30 class BasicBlock;
31 class Function;
32 class Module;
33 class AnalysisUsage;
34 class PassInfo;
35 template<class UnitType> class PassManagerT;
36 struct AnalysisResolver;
37
38 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
39 typedef const PassInfo* AnalysisID;
40
41 //===----------------------------------------------------------------------===//
42 // Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
43 // interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
44 // constrained passes described below.
45 //
46 class Pass {
47   friend class AnalysisResolver;
48   AnalysisResolver *Resolver;  // AnalysisResolver this pass is owned by...
49   const PassInfo *PassInfoCache;
50   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
51   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
52 public:
53   Pass() : Resolver(0), PassInfoCache(0) {}
54   virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
55
56   // getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
57   // implemented in terms of the name that is registered by one of the
58   // Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing else
59   // is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT intelligable
60   // name for the pass.
61   //
62   virtual const char *getPassName() const;
63
64   // getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
65   // pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
66   //
67   const PassInfo *getPassInfo() const;
68
69   // run - Run this pass, returning true if a modification was made to the
70   // module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
71   //
72   virtual bool run(Module &M) = 0;
73
74   // print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
75   // Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
76   // neccesary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
77   // null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
78   // provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
79   // ignored.
80   //
81   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const { print(O); }
82   virtual void print(std::ostream &O) const;
83   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
84
85
86   // getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
87   // analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
88   // particular analysis result to this function, it can then use the
89   // getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
90   //
91   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
92     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
93   }
94
95   // releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
96   // be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
97   // behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
98   // lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
99   // is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
100   // invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
101   // free memory when it is unused.
102   //
103   // Optionally implement this function to release pass memory when it is no
104   // longer used.
105   //
106   virtual void releaseMemory() {}
107
108   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
109   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
110
111
112   // getPassInfo - Static method to get the pass information from a class name.
113   template<typename AnalysisClass>
114   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
115     return lookupPassInfo(typeid(AnalysisClass));
116   }
117
118   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
119   // or null if it is not known.
120   static const PassInfo *lookupPassInfo(const std::type_info &TI);
121
122 protected:
123
124   // getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get to
125   // the analysis information that they claim to use by overriding the
126   // getAnalysisUsage function.
127   //
128   template<typename AnalysisType>
129   AnalysisType &getAnalysis() {
130     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
131     const PassInfo *PI = getClassPassInfo<AnalysisType>();
132     assert(PI && "getAnalysis for unregistered pass!");
133
134     // Because the AnalysisType may not be a subclass of pass (for
135     // AnalysisGroups), we must use dynamic_cast here to potentially adjust the
136     // return pointer (because the class may multiply inherit, once from pass,
137     // once from AnalysisType).
138     //
139     AnalysisType *Result =
140       dynamic_cast<AnalysisType*>(Resolver->getAnalysis(PI));
141     assert(Result && "Pass does not implement interface required!");
142     return *Result;
143   }
144
145   template<typename AnalysisType>
146   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) {
147     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
148     assert(PI && "getAnalysis for unregistered pass!");
149     return *(AnalysisType*)Resolver->getAnalysis(PI);
150   }
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.
157   //
158   template<typename AnalysisType>
159   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() {
160     assert(Resolver && "Pass not resident in a PassManager object!");
161     const PassInfo *PI = getClassPassInfo<AnalysisType>();
162     if (PI == 0) return 0;
163     return (AnalysisType*)Resolver->getAnalysisToUpdate(PI);
164   }
165
166
167 private:
168   friend class PassManagerT<Module>;
169   friend class PassManagerT<Function>;
170   friend class PassManagerT<BasicBlock>;
171   virtual void addToPassManager(PassManagerT<Module> *PM, AnalysisUsage &AU);
172 };
173
174 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
175   P.print(OS, 0); return OS;
176 }
177
178 //===----------------------------------------------------------------------===//
179 // FunctionPass class - This class is used to implement most global
180 // optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
181 // following constraints:
182 //
183 //  1. Optimizations are organized globally, ie a function at a time
184 //  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
185 //     functions in the module
186 //
187 struct FunctionPass : public Pass {
188   // doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
189   // any neccesary per-module initialization.
190   //
191   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
192
193   // runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
194   // per-function processing of the pass.
195   //
196   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
197
198   // doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
199   // processing needed after all passes have run.
200   //
201   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
202
203   // run - On a module, we run this pass by initializing, ronOnFunction'ing once
204   // for every function in the module, then by finalizing.
205   //
206   virtual bool run(Module &M);
207
208   // run - On a function, we simply initialize, run the function, then finalize.
209   //
210   bool run(Function &F);
211
212 private:
213   friend class PassManagerT<Module>;
214   friend class PassManagerT<Function>;
215   friend class PassManagerT<BasicBlock>;
216   virtual void addToPassManager(PassManagerT<Module> *PM, AnalysisUsage &AU);
217   virtual void addToPassManager(PassManagerT<Function> *PM, AnalysisUsage &AU);
218 };
219
220
221
222 //===----------------------------------------------------------------------===//
223 // BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
224 // optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
225 // meet the following constraints:
226 //   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
227 //      instruction at a time.
228 //   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
229 //      other basic block in the function.
230 //   3. Optimizations conform to all of the contstraints of FunctionPass's.
231 //
232 struct BasicBlockPass : public FunctionPass {
233   // runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
234   // per-basicblock processing of the pass.
235   //
236   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
237
238   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
239   // each function.
240   //
241   virtual bool runOnFunction(Function &F);
242
243   // To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
244   // finalize.
245   //
246   bool run(BasicBlock &BB);
247
248 private:
249   friend class PassManagerT<Function>;
250   friend class PassManagerT<BasicBlock>;
251   virtual void addToPassManager(PassManagerT<Function> *PM, AnalysisUsage &AU);
252   virtual void addToPassManager(PassManagerT<BasicBlock> *PM,AnalysisUsage &AU);
253 };
254
255 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
256 // but that we want to seperate out to make it easier to read the header files.
257 //
258 #include "llvm/PassSupport.h"
259 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
260
261 #endif