Implement part of review feedback for address spaces.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Pass.h
index 06f0b746ac61dfcd5bc5ef6289f199b3740d3be2..9dc8643343def079626982e93392a70a3f70502f 100644 (file)
-//===- llvm/Pass.h - Base class for XForm Passes -----------------*- C++ -*--=//
+//===- llvm/Pass.h - Base class for Passes ----------------------*- C++ -*-===//
+//
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file defines a base class that indicates that a specified class is a
 // transformation pass implementation.
 //
-// Pass's are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
+// Passes are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
 // and organizationally optimal order without having to specify it at the front
 // end.  This allows arbitrary passes to be strung together and have them
 // executed as effeciently as possible.
 //
 // Passes should extend one of the classes below, depending on the guarantees
 // that it can make about what will be modified as it is run.  For example, most
-// global optimizations should derive from MethodPass, because they do not add
-// or delete methods, they operate on the internals of the method.
+// global optimizations should derive from FunctionPass, because they do not add
+// or delete functions, they operate on the internals of the function.
+//
+// Note that this file #includes PassSupport.h and PassAnalysisSupport.h (at the
+// bottom), so the APIs exposed by these files are also automatically available
+// to all users of this file.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #ifndef LLVM_PASS_H
 #define LLVM_PASS_H
 
-#include "llvm/Module.h"
-#include "llvm/Method.h"
+#include "llvm/Support/DataTypes.h"
+#include "llvm/Support/Streams.h"
+#include <vector>
+#include <deque>
+#include <map>
+#include <iosfwd>
+#include <cassert>
 
-class MethodPassBatcher;
+namespace llvm {
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
-// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
-// constrained passes described below.
-//
-struct Pass {
-  // Destructor - Virtual so we can be subclassed
-  inline virtual ~Pass() {}
+class Value;
+class BasicBlock;
+class Function;
+class Module;
+class AnalysisUsage;
+class PassInfo;
+class ImmutablePass;
+class PMStack;
+class AnalysisResolver;
+class PMDataManager;
+
+// AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
+typedef const PassInfo* AnalysisID;
 
-  virtual bool run(Module *M) = 0;
+/// Different types of internal pass managers. External pass managers
+/// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
+/// Ordering of pass manager types is important here.
+enum PassManagerType {
+  PMT_Unknown = 0,
+  PMT_ModulePassManager = 1, /// MPPassManager 
+  PMT_CallGraphPassManager,  /// CGPassManager
+  PMT_FunctionPassManager,   /// FPPassManager
+  PMT_LoopPassManager,       /// LPPassManager
+  PMT_BasicBlockPassManager, /// BBPassManager
+  PMT_Last
 };
 
+typedef enum PassManagerType PassManagerType;
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// MethodPass class - This class is used to implement most global optimizations.
-// Optimizations should subclass this class if they meet the following
-// constraints:
-//  1. Optimizations are organized globally, ie a method at a time
-//  2. Optimizing a method does not cause the addition or removal of any methods
-//     in the module
-//
-struct MethodPass : public Pass {
-  // doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
-  // any neccesary per-module initialization.
-  //
-  virtual bool doInitialization(Module *M) { return false; }
+/// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
+/// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
+/// constrained passes described below.
+///
+class Pass {
+  AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
+  intptr_t PassID;
 
-  // runOnMethod - Virtual method overriden by subclasses to do the per-method
-  // processing of the pass.
+  // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
+  // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
   //
-  virtual bool runOnMethod(Method *M) = 0;
+  std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
 
-  // doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
-  // processing needed after all passes have run.
-  //
-  virtual bool doFinalization(Module *M) { return false; }
+  void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
+  Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
+public:
+  explicit Pass(intptr_t pid) : Resolver(0), PassID(pid) {}
+  explicit Pass(const void *pid) : Resolver(0), PassID((intptr_t)pid) {}
+  virtual ~Pass();
+
+  /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
+  /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
+  /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
+  /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
+  /// intelligible name for the pass.
+  ///
+  virtual const char *getPassName() const;
 
+  /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
+  /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
+  ///
+  const PassInfo *getPassInfo() const;
 
-  virtual bool run(Module *M) {
-    bool Changed = doInitialization(M);
+  /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
+  /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
+  ///
+  virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
+  virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
 
-    for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
-      Changed |= runOnMethod(*I);
+  /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
+  /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
+  /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
+  /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
+  /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
+  /// ignored.
+  ///
+  virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
+  void print(std::ostream *O, const Module *M) const { if (O) print(*O, M); }
+  void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
 
-    return Changed | doFinalization(M);
+  /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
+  /// PMS is the stack of available pass manager. 
+  virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
+                                 PassManagerType T = PMT_Unknown) {}
+  /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
+  virtual void preparePassManager(PMStack &PMS) {}
+  
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
+    return PMT_Unknown; 
   }
 
- bool run(Method *M) {
-   return doInitialization(M->getParent()) | runOnMethod(M)
-        | doFinalization(M->getParent());
+  // Access AnalysisResolver
+  inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { 
+    assert (!Resolver && "Resolver is already set");
+    Resolver = AR; 
+  }
+  inline AnalysisResolver *getResolver() { 
+    assert (Resolver && "Resolver is not set");
+    return Resolver; 
   }
-};
 
+  /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
+  /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
+  /// particular analysis result to this function, it can then use the
+  /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
+  ///
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
+    // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
+  }
 
+  /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
+  /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
+  /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
+  /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
+  /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
+  /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
+  /// free memory when it is unused.
+  ///
+  /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
+  /// longer used.
+  ///
+  virtual void releaseMemory() {}
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-// CFGSafeMethodPass class - This class is used to implement global
-// optimizations that do not modify the CFG of a method.  Optimizations should
-// subclass this class if they meet the following constraints:
-//   1. Optimizations are global, operating on a method at a time.
-//   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained method, by adding,
-//      removing, or changing the order of basic blocks in a method.
-//   3. Optimizations conform to all of the contstraints of MethodPass's.
-//
-struct CFGSafeMethodPass : public MethodPass {
+  /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
+  /// check state of analysis information. 
+  virtual void verifyAnalysis() const {}
 
-  // TODO: Differentiation from MethodPass will come later
+  // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
+  virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
 
+  template<typename AnalysisClass>
+  static const PassInfo *getClassPassInfo() {
+    return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
+  }
+
+  // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
+  // or null if it is not known.
+  static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
+
+  /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
+  /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
+  /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
+  /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
+  /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
+  /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
+  /// automatically as the transform is performed.
+  ///
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
+
+  /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
+  /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
+  /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
+  /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
+  /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
+  ///
+  bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
+
+  /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
+  /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
+  /// getAnalysisUsage function.
+  ///
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
+
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassanalysisSupport.h
+
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
+
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
 };
 
+inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
+  P.print(OS, 0); return OS;
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
-// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
-// meet the following constraints:
-//   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
-//      instruction at a time.
-//   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained method, or any
-//      other basic block in the method.
-//   3. Optimizations conform to all of the contstraints of CFGSafeMethodPass's.
-//
-struct BasicBlockPass : public CFGSafeMethodPass {
-  // runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
-  // per-basicblock processing of the pass.
-  //
-  virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock *M) = 0;
+/// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
+/// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
+/// they want to the program.
+///
+class ModulePass : public Pass {
+public:
+  /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
+  /// being operated on.
+  virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
 
-  virtual bool runOnMethod(Method *M) {
-    bool Changed = false;
-    for (Method::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
-      Changed |= runOnBasicBlock(*I);
-    return Changed;
-  }
+  virtual bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
+  virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
+
+  virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
+                                 PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
 
-  bool run(BasicBlock *BB) {
-    Module *M = BB->getParent()->getParent();
-    return doInitialization(M) | runOnBasicBlock(BB) | doFinalization(M);
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
+    return PMT_ModulePassManager;
   }
+
+  explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
+  explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(pid) {}
+  // Force out-of-line virtual method.
+  virtual ~ModulePass();
 };
 
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// PassManager - Container object for passes.  The PassManager destructor
-// deletes all passes contained inside of the PassManager, so you shouldn't 
-// delete passes manually, and all passes should be dynamically allocated.
-//
-class PassManager {
-  std::vector<Pass*> Passes;
-  MethodPassBatcher *Batcher;
+/// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
+/// not need to be run.  This is useful for things like target information and
+/// "basic" versions of AnalysisGroups.
+///
+class ImmutablePass : public ModulePass {
 public:
-  PassManager() : Batcher(0) {}
-  ~PassManager();
-
-  bool run(Module *M) {
-    bool MadeChanges = false;
-    // Run all of the pass initializers
-    for (unsigned i = 0, e = Passes.size(); i < e; ++i)
-      MadeChanges |= Passes[i]->run(M);
-    return MadeChanges;
+  /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
+  /// them to perform various initialization actions they require.  This is
+  /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
+  /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
+  /// these passes with getAnalysis<>.
+  ///
+  virtual void initializePass() {}
+
+  /// ImmutablePasses are never run.
+  ///
+  bool runOnModule(Module &M) { return false; }
+
+  explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
+  explicit ImmutablePass(const void *pid) : ModulePass(pid) {}
+  
+  // Force out-of-line virtual method.
+  virtual ~ImmutablePass();
+};
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+/// FunctionPass class - This class is used to implement most global
+/// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
+/// following constraints:
+///
+///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
+///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
+///     functions in the module
+///
+class FunctionPass : public Pass {
+public:
+  explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
+  explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
+
+  /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
+  /// any necessary per-module initialization.
+  ///
+  virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
+
+  /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
+  /// per-function processing of the pass.
+  ///
+  virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
+
+  /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
+  /// processing needed after all passes have run.
+  ///
+  virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
+
+  /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
+  /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
+  /// finalizing.
+  ///
+  virtual bool runOnModule(Module &M);
+
+  /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
+  /// finalize.
+  ///
+  bool run(Function &F);
+
+  virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
+                                 PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
+
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
+    return PMT_FunctionPassManager;
   }
+};
+
+
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+/// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
+/// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
+/// meet the following constraints:
+///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
+///      instruction at a time.
+///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
+///      other basic block in the function.
+///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
+///
+class BasicBlockPass : public Pass {
+public:
+  explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
+  explicit BasicBlockPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
+
+  /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
+  /// any necessary per-module initialization.
+  ///
+  virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
+
+  /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
+  /// to do any necessary per-function initialization.
+  ///
+  virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
+
+  /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
+  /// per-basicblock processing of the pass.
+  ///
+  virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
 
-  // add - Add a pass to the queue of passes to run.  This passes ownership of
-  // the Pass to the PassManager.  When the PassManager is destroyed, the pass
-  // will be destroyed as well, so there is no need to delete the pass.  Also,
-  // all passes MUST be new'd.
+  /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
+  /// do any post processing needed after all passes have run.
+  ///
+  virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
+
+  /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
+  /// processing needed after all passes have run.
+  ///
+  virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
+
+
+  // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
+  // each function.
   //
-  void add(Pass *P);
-  void add(MethodPass *P);
-  void add(BasicBlockPass *P);
+  bool runOnFunction(Function &F);
+
+  /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
+  /// finalize.
+  ///
+  virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
+  virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
+
+  virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
+                                 PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
+
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
+    return PMT_BasicBlockPassManager; 
+  }
+};
+
+/// PMStack
+/// Top level pass manager (see PasManager.cpp) maintains active Pass Managers 
+/// using PMStack. Each Pass implements assignPassManager() to connect itself
+/// with appropriate manager. assignPassManager() walks PMStack to find
+/// suitable manager.
+///
+/// PMStack is just a wrapper around standard deque that overrides pop() and
+/// push() methods.
+class PMStack {
+public:
+  typedef std::deque<PMDataManager *>::reverse_iterator iterator;
+  iterator begin() { return S.rbegin(); }
+  iterator end() { return S.rend(); }
+
+  void handleLastUserOverflow();
+
+  void pop();
+  inline PMDataManager *top() { return S.back(); }
+  void push(Pass *P);
+  inline bool empty() { return S.empty(); }
+
+  void dump();
+private:
+  std::deque<PMDataManager *> S;
 };
 
+
+/// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
+/// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
+/// @brief This is the storage for the -time-passes option.
+extern bool TimePassesIsEnabled;
+
+} // End llvm namespace
+
+// Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
+// but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
+//
+#include "llvm/PassSupport.h"
+#include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
+
 #endif