lib/VMCore/Pass.cpp

   1 //===- Pass.cpp - LLVM Pass Infrastructure Implementation -----------------===//
   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 implements the LLVM Pass infrastructure.  It is primarily
  11 // responsible with ensuring that passes are executed and batched together
  12 // optimally.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/PassManager.h"
  17 #include "PassManagerT.h"         // PassManagerT implementation
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/ModuleProvider.h"
  20 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  21 #include "llvm/Support/TypeInfo.h"
  22 #include <iostream>
  23 #include <set>
  24 using namespace llvm;
  25
  26 //===----------------------------------------------------------------------===//
  27 //   AnalysisResolver Class Implementation
  28 //
  29
  30 AnalysisResolver::~AnalysisResolver() {
  31 }
  32 void AnalysisResolver::setAnalysisResolver(Pass *P, AnalysisResolver *AR) {
  33   assert(P->Resolver == 0 && "Pass already in a PassManager!");
  34   P->Resolver = AR;
  35 }
  36
  37 //===----------------------------------------------------------------------===//
  38 // PassManager implementation - The PassManager class is a simple Pimpl class
  39 // that wraps the PassManagerT template.
  40 //
  41 PassManager::PassManager() : PM(new ModulePassManager()) {}
  42 PassManager::~PassManager() { delete PM; }
  43 void PassManager::add(Pass *P) {
  44   ModulePass *MP = dynamic_cast<ModulePass*>(P);
  45   assert(MP && "Not a modulepass?");
  46   PM->add(MP);
  47 }
  48 bool PassManager::run(Module &M) { return PM->runOnModule(M); }
  49
  50 //===----------------------------------------------------------------------===//
  51 // FunctionPassManager implementation - The FunctionPassManager class
  52 // is a simple Pimpl class that wraps the PassManagerT template. It
  53 // is like PassManager, but only deals in FunctionPasses.
  54 //
  55 FunctionPassManager::FunctionPassManager(ModuleProvider *P) :
  56   PM(new FunctionPassManagerT()), MP(P) {}
  57 FunctionPassManager::~FunctionPassManager() { delete PM; }
  58 void FunctionPassManager::add(FunctionPass *P) { PM->add(P); }
  59 void FunctionPassManager::add(ImmutablePass *IP) { PM->add(IP); }
  60
  61 /// doInitialization - Run all of the initializers for the function passes.
  62 ///
  63 bool FunctionPassManager::doInitialization() {
  64   return PM->doInitialization(*MP->getModule());
  65 }
  66
  67 bool FunctionPassManager::run(Function &F) {
  68   std::string errstr;
  69   if (MP->materializeFunction(&F, &errstr)) {
  70     std::cerr << "Error reading bytecode file: " << errstr << "\n";
  71     abort();
  72   }
  73   return PM->runOnFunction(F);
  74 }
  75
  76 /// doFinalization - Run all of the initializers for the function passes.
  77 ///
  78 bool FunctionPassManager::doFinalization() {
  79   return PM->doFinalization(*MP->getModule());
  80 }
  81
  82
  83 //===----------------------------------------------------------------------===//
  84 // TimingInfo Class - This class is used to calculate information about the
  85 // amount of time each pass takes to execute.  This only happens with
  86 // -time-passes is enabled on the command line.
  87 //
  88 bool llvm::TimePassesIsEnabled = false;
  89 static cl::opt<bool,true>
  90 EnableTiming("time-passes", cl::location(TimePassesIsEnabled),
  91             cl::desc("Time each pass, printing elapsed time for each on exit"));
  92
  93 // createTheTimeInfo - This method either initializes the TheTimeInfo pointer to
  94 // a non null value (if the -time-passes option is enabled) or it leaves it
  95 // null.  It may be called multiple times.
  96 void TimingInfo::createTheTimeInfo() {
  97   if (!TimePassesIsEnabled || TheTimeInfo) return;
  98
  99   // Constructed the first time this is called, iff -time-passes is enabled.
 100   // This guarantees that the object will be constructed before static globals,
 101   // thus it will be destroyed before them.
 102   static TimingInfo TTI;
 103   TheTimeInfo = &TTI;
 104 }
 105
 106 void PMDebug::PrintArgumentInformation(const Pass *P) {
 107   // Print out passes in pass manager...
 108   if (const AnalysisResolver *PM = dynamic_cast<const AnalysisResolver*>(P)) {
 109     for (unsigned i = 0, e = PM->getNumContainedPasses(); i != e; ++i)
 110       PrintArgumentInformation(PM->getContainedPass(i));
 111
 112   } else {  // Normal pass.  Print argument information...
 113     // Print out arguments for registered passes that are _optimizations_
 114     if (const PassInfo *PI = P->getPassInfo())
 115       if (!PI->isAnalysisGroup())
 116         std::cerr << " -" << PI->getPassArgument();
 117   }
 118 }
 119
 120 void PMDebug::PrintPassInformation(unsigned Depth, const char *Action,
 121                                    Pass *P, Module *M) {
 122   if (PassDebugging >= Executions) {
 123     std::cerr << (void*)P << std::string(Depth*2+1, ' ') << Action << " '"
 124               << P->getPassName();
 125     if (M) std::cerr << "' on Module '" << M->getModuleIdentifier() << "'\n";
 126     std::cerr << "'...\n";
 127   }
 128 }
 129
 130 void PMDebug::PrintPassInformation(unsigned Depth, const char *Action,
 131                                    Pass *P, Function *F) {
 132   if (PassDebugging >= Executions) {
 133     std::cerr << (void*)P << std::string(Depth*2+1, ' ') << Action << " '"
 134               << P->getPassName();
 135     if (F) std::cerr << "' on Function '" << F->getName();
 136     std::cerr << "'...\n";
 137   }
 138 }
 139
 140 void PMDebug::PrintPassInformation(unsigned Depth, const char *Action,
 141                                    Pass *P, BasicBlock *BB) {
 142   if (PassDebugging >= Executions) {
 143     std::cerr << (void*)P << std::string(Depth*2+1, ' ') << Action << " '"
 144               << P->getPassName();
 145     if (BB) std::cerr << "' on BasicBlock '" << BB->getName();
 146     std::cerr << "'...\n";
 147   }
 148 }
 149
 150 void PMDebug::PrintAnalysisSetInfo(unsigned Depth, const char *Msg,
 151                                    Pass *P, const std::vector<AnalysisID> &Set){
 152   if (PassDebugging >= Details && !Set.empty()) {
 153     std::cerr << (void*)P << std::string(Depth*2+3, ' ') << Msg << " Analyses:";
 154     for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
 155       if (i) std::cerr << ",";
 156       std::cerr << " " << Set[i]->getPassName();
 157     }
 158     std::cerr << "\n";
 159   }
 160 }
 161
 162 //===----------------------------------------------------------------------===//
 163 // Pass Implementation
 164 //
 165
 166 void ModulePass::addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU) {
 167   PM->addPass(this, AU);
 168 }
 169
 170 bool Pass::mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const {
 171   return Resolver->getAnalysisToUpdate(AnalysisID) != 0;
 172 }
 173
 174 // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=Structure option
 175 void Pass::dumpPassStructure(unsigned Offset) {
 176   std::cerr << std::string(Offset*2, ' ') << getPassName() << "\n";
 177 }
 178
 179 // getPassName - Use C++ RTTI to get a SOMEWHAT intelligible name for the pass.
 180 //
 181 const char *Pass::getPassName() const {
 182   if (const PassInfo *PI = getPassInfo())
 183     return PI->getPassName();
 184   return typeid(*this).name();
 185 }
 186
 187 // print - Print out the internal state of the pass.  This is called by Analyze
 188 // to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not necessary to
 189 // implement this method.
 190 //
 191 void Pass::print(std::ostream &O,const Module*) const {
 192   O << "Pass::print not implemented for pass: '" << getPassName() << "'!\n";
 193 }
 194
 195 // dump - call print(std::cerr);
 196 void Pass::dump() const {
 197   print(std::cerr, 0);
 198 }
 199
 200 //===----------------------------------------------------------------------===//
 201 // ImmutablePass Implementation
 202 //
 203 void ImmutablePass::addToPassManager(ModulePassManager *PM,
 204                                      AnalysisUsage &AU) {
 205   PM->addPass(this, AU);
 206 }
 207
 208
 209 //===----------------------------------------------------------------------===//
 210 // FunctionPass Implementation
 211 //
 212
 213 // run - On a module, we run this pass by initializing, runOnFunction'ing once
 214 // for every function in the module, then by finalizing.
 215 //
 216 bool FunctionPass::runOnModule(Module &M) {
 217   bool Changed = doInitialization(M);
 218
 219   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
 220     if (!I->isExternal())      // Passes are not run on external functions!
 221     Changed |= runOnFunction(*I);
 222
 223   return Changed | doFinalization(M);
 224 }
 225
 226 // run - On a function, we simply initialize, run the function, then finalize.
 227 //
 228 bool FunctionPass::run(Function &F) {
 229   if (F.isExternal()) return false;// Passes are not run on external functions!
 230
 231   bool Changed = doInitialization(*F.getParent());
 232   Changed |= runOnFunction(F);
 233   return Changed | doFinalization(*F.getParent());
 234 }
 235
 236 void FunctionPass::addToPassManager(ModulePassManager *PM,
 237                                     AnalysisUsage &AU) {
 238   PM->addPass(this, AU);
 239 }
 240
 241 void FunctionPass::addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM,
 242                                     AnalysisUsage &AU) {
 243   PM->addPass(this, AU);
 244 }
 245
 246 //===----------------------------------------------------------------------===//
 247 // BasicBlockPass Implementation
 248 //
 249
 250 // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for each
 251 // function.
 252 //
 253 bool BasicBlockPass::runOnFunction(Function &F) {
 254   bool Changed = doInitialization(F);
 255   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
 256     Changed |= runOnBasicBlock(*I);
 257   return Changed | doFinalization(F);
 258 }
 259
 260 // To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
 261 // finalize.
 262 //
 263 bool BasicBlockPass::runPass(BasicBlock &BB) {
 264   Function &F = *BB.getParent();
 265   Module &M = *F.getParent();
 266   bool Changed = doInitialization(M);
 267   Changed |= doInitialization(F);
 268   Changed |= runOnBasicBlock(BB);
 269   Changed |= doFinalization(F);
 270   Changed |= doFinalization(M);
 271   return Changed;
 272 }
 273
 274 void BasicBlockPass::addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM,
 275                                       AnalysisUsage &AU) {
 276   PM->addPass(this, AU);
 277 }
 278
 279 void BasicBlockPass::addToPassManager(BasicBlockPassManager *PM,
 280                                       AnalysisUsage &AU) {
 281   PM->addPass(this, AU);
 282 }
 283
 284
 285 //===----------------------------------------------------------------------===//
 286 // Pass Registration mechanism
 287 //
 288 static std::map<TypeInfo, PassInfo*> *PassInfoMap = 0;
 289 static std::vector<PassRegistrationListener*> *Listeners = 0;
 290
 291 // getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
 292 // pass...
 293 const PassInfo *Pass::getPassInfo() const {
 294   if (PassInfoCache) return PassInfoCache;
 295   return lookupPassInfo(typeid(*this));
 296 }
 297
 298 const PassInfo *Pass::lookupPassInfo(const std::type_info &TI) {
 299   if (PassInfoMap == 0) return 0;
 300   std::map<TypeInfo, PassInfo*>::iterator I = PassInfoMap->find(TI);
 301   return (I != PassInfoMap->end()) ? I->second : 0;
 302 }
 303
 304 void RegisterPassBase::registerPass() {
 305   if (PassInfoMap == 0)
 306     PassInfoMap = new std::map<TypeInfo, PassInfo*>();
 307
 308   assert(PassInfoMap->find(PIObj.getTypeInfo()) == PassInfoMap->end() &&
 309          "Pass already registered!");
 310   PassInfoMap->insert(std::make_pair(TypeInfo(PIObj.getTypeInfo()), &PIObj));
 311
 312   // Notify any listeners...
 313   if (Listeners)
 314     for (std::vector<PassRegistrationListener*>::iterator
 315            I = Listeners->begin(), E = Listeners->end(); I != E; ++I)
 316       (*I)->passRegistered(&PIObj);
 317 }
 318
 319 void RegisterPassBase::unregisterPass() {
 320   assert(PassInfoMap && "Pass registered but not in map!");
 321   std::map<TypeInfo, PassInfo*>::iterator I =
 322     PassInfoMap->find(PIObj.getTypeInfo());
 323   assert(I != PassInfoMap->end() && "Pass registered but not in map!");
 324
 325   // Remove pass from the map...
 326   PassInfoMap->erase(I);
 327   if (PassInfoMap->empty()) {
 328     delete PassInfoMap;
 329     PassInfoMap = 0;
 330   }
 331
 332   // Notify any listeners...
 333   if (Listeners)
 334     for (std::vector<PassRegistrationListener*>::iterator
 335            I = Listeners->begin(), E = Listeners->end(); I != E; ++I)
 336       (*I)->passUnregistered(&PIObj);
 337 }
 338
 339 //===----------------------------------------------------------------------===//
 340 //                  Analysis Group Implementation Code
 341 //===----------------------------------------------------------------------===//
 342
 343 struct AnalysisGroupInfo {
 344   const PassInfo *DefaultImpl;
 345   std::set<const PassInfo *> Implementations;
 346   AnalysisGroupInfo() : DefaultImpl(0) {}
 347 };
 348
 349 static std::map<const PassInfo *, AnalysisGroupInfo> *AnalysisGroupInfoMap = 0;
 350
 351 // RegisterAGBase implementation
 352 //
 353 RegisterAGBase::RegisterAGBase(const std::type_info &Interface,
 354                                const std::type_info *Pass, bool isDefault)
 355   : RegisterPassBase(Interface),
 356     ImplementationInfo(0), isDefaultImplementation(isDefault) {
 357
 358   InterfaceInfo = const_cast<PassInfo*>(Pass::lookupPassInfo(Interface));
 359   if (InterfaceInfo == 0) {
 360     // First reference to Interface, register it now.
 361     registerPass();
 362     InterfaceInfo = &PIObj;
 363   }
 364   assert(PIObj.isAnalysisGroup() &&
 365          "Trying to join an analysis group that is a normal pass!");
 366
 367   if (Pass) {
 368     ImplementationInfo = Pass::lookupPassInfo(*Pass);
 369     assert(ImplementationInfo &&
 370            "Must register pass before adding to AnalysisGroup!");
 371
 372     // Make sure we keep track of the fact that the implementation implements
 373     // the interface.
 374     PassInfo *IIPI = const_cast<PassInfo*>(ImplementationInfo);
 375     IIPI->addInterfaceImplemented(InterfaceInfo);
 376
 377     // Lazily allocate to avoid nasty initialization order dependencies
 378     if (AnalysisGroupInfoMap == 0)
 379       AnalysisGroupInfoMap = new std::map<const PassInfo *,AnalysisGroupInfo>();
 380
 381     AnalysisGroupInfo &AGI = (*AnalysisGroupInfoMap)[InterfaceInfo];
 382     assert(AGI.Implementations.count(ImplementationInfo) == 0 &&
 383            "Cannot add a pass to the same analysis group more than once!");
 384     AGI.Implementations.insert(ImplementationInfo);
 385     if (isDefault) {
 386       assert(AGI.DefaultImpl == 0 && InterfaceInfo->getNormalCtor() == 0 &&
 387              "Default implementation for analysis group already specified!");
 388       assert(ImplementationInfo->getNormalCtor() &&
 389            "Cannot specify pass as default if it does not have a default ctor");
 390       AGI.DefaultImpl = ImplementationInfo;
 391       InterfaceInfo->setNormalCtor(ImplementationInfo->getNormalCtor());
 392     }
 393   }
 394 }
 395
 396 void RegisterAGBase::setGroupName(const char *Name) {
 397   assert(InterfaceInfo->getPassName()[0] == 0 && "Interface Name already set!");
 398   InterfaceInfo->setPassName(Name);
 399 }
 400
 401 RegisterAGBase::~RegisterAGBase() {
 402   if (ImplementationInfo) {
 403     assert(AnalysisGroupInfoMap && "Inserted into map, but map doesn't exist?");
 404     AnalysisGroupInfo &AGI = (*AnalysisGroupInfoMap)[InterfaceInfo];
 405
 406     assert(AGI.Implementations.count(ImplementationInfo) &&
 407            "Pass not a member of analysis group?");
 408
 409     if (AGI.DefaultImpl == ImplementationInfo)
 410       AGI.DefaultImpl = 0;
 411
 412     AGI.Implementations.erase(ImplementationInfo);
 413
 414     // Last member of this analysis group? Unregister PassInfo, delete map entry
 415     if (AGI.Implementations.empty()) {
 416       assert(AGI.DefaultImpl == 0 &&
 417              "Default implementation didn't unregister?");
 418       AnalysisGroupInfoMap->erase(InterfaceInfo);
 419       if (AnalysisGroupInfoMap->empty()) {  // Delete map if empty
 420         delete AnalysisGroupInfoMap;
 421         AnalysisGroupInfoMap = 0;
 422       }
 423     }
 424   }
 425
 426   if (InterfaceInfo == &PIObj)
 427     unregisterPass();
 428 }
 429
 430
 431 //===----------------------------------------------------------------------===//
 432 // PassRegistrationListener implementation
 433 //
 434
 435 // PassRegistrationListener ctor - Add the current object to the list of
 436 // PassRegistrationListeners...
 437 PassRegistrationListener::PassRegistrationListener() {
 438   if (!Listeners) Listeners = new std::vector<PassRegistrationListener*>();
 439   Listeners->push_back(this);
 440 }
 441
 442 // dtor - Remove object from list of listeners...
 443 PassRegistrationListener::~PassRegistrationListener() {
 444   std::vector<PassRegistrationListener*>::iterator I =
 445     std::find(Listeners->begin(), Listeners->end(), this);
 446   assert(Listeners && I != Listeners->end() &&
 447          "PassRegistrationListener not registered!");
 448   Listeners->erase(I);
 449
 450   if (Listeners->empty()) {
 451     delete Listeners;
 452     Listeners = 0;
 453   }
 454 }
 455
 456 // enumeratePasses - Iterate over the registered passes, calling the
 457 // passEnumerate callback on each PassInfo object.
 458 //
 459 void PassRegistrationListener::enumeratePasses() {
 460   if (PassInfoMap)
 461     for (std::map<TypeInfo, PassInfo*>::iterator I = PassInfoMap->begin(),
 462            E = PassInfoMap->end(); I != E; ++I)
 463       passEnumerate(I->second);
 464 }
 465
 466 //===----------------------------------------------------------------------===//
 467 //   AnalysisUsage Class Implementation
 468 //
 469
 470 // setPreservesCFG - This function should be called to by the pass, iff they do
 471 // not:
 472 //
 473 //  1. Add or remove basic blocks from the function
 474 //  2. Modify terminator instructions in any way.
 475 //
 476 // This function annotates the AnalysisUsage info object to say that analyses
 477 // that only depend on the CFG are preserved by this pass.
 478 //
 479 void AnalysisUsage::setPreservesCFG() {
 480   // Since this transformation doesn't modify the CFG, it preserves all analyses
 481   // that only depend on the CFG (like dominators, loop info, etc...)
 482   //
 483   if (PassInfoMap) {
 484     for (std::map<TypeInfo, PassInfo*>::iterator I = PassInfoMap->begin(),
 485              E = PassInfoMap->end(); I != E; ++I)
 486       if (I->second->isCFGOnlyPass())
 487         Preserved.push_back(I->second);
 488   }
 489 }
 490
 491