include/llvm/IR/PassManager.h

   1 //===- PassManager.h - Pass management infrastructure -----------*- 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 /// \file
  10 ///
  11 /// This header defines various interfaces for pass management in LLVM. There
  12 /// is no "pass" interface in LLVM per se. Instead, an instance of any class
  13 /// which supports a method to 'run' it over a unit of IR can be used as
  14 /// a pass. A pass manager is generally a tool to collect a sequence of passes
  15 /// which run over a particular IR construct, and run each of them in sequence
  16 /// over each such construct in the containing IR construct. As there is no
  17 /// containing IR construct for a Module, a manager for passes over modules
  18 /// forms the base case which runs its managed passes in sequence over the
  19 /// single module provided.
  20 ///
  21 /// The core IR library provides managers for running passes over
  22 /// modules and functions.
  23 ///
  24 /// * FunctionPassManager can run over a Module, runs each pass over
  25 ///   a Function.
  26 /// * ModulePassManager must be directly run, runs each pass over the Module.
  27 ///
  28 /// Note that the implementations of the pass managers use concept-based
  29 /// polymorphism as outlined in the "Value Semantics and Concept-based
  30 /// Polymorphism" talk (or its abbreviated sibling "Inheritance Is The Base
  31 /// Class of Evil") by Sean Parent:
  32 /// * http://github.com/sean-parent/sean-parent.github.com/wiki/Papers-and-Presentations
  33 /// * http://www.youtube.com/watch?v=_BpMYeUFXv8
  34 /// * http://channel9.msdn.com/Events/GoingNative/2013/Inheritance-Is-The-Base-Class-of-Evil
  35 ///
  36 //===----------------------------------------------------------------------===//
  37
  38 #ifndef LLVM_IR_PASSMANAGER_H
  39 #define LLVM_IR_PASSMANAGER_H
  40
  41 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  42 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  43 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  44 #include "llvm/IR/Function.h"
  45 #include "llvm/IR/Module.h"
  46 #include "llvm/IR/PassManagerInternal.h"
  47 #include "llvm/Support/type_traits.h"
  48 #include <list>
  49 #include <memory>
  50 #include <vector>
  51
  52 namespace llvm {
  53
  54 class Module;
  55 class Function;
  56
  57 /// \brief An abstract set of preserved analyses following a transformation pass
  58 /// run.
  59 ///
  60 /// When a transformation pass is run, it can return a set of analyses whose
  61 /// results were preserved by that transformation. The default set is "none",
  62 /// and preserving analyses must be done explicitly.
  63 ///
  64 /// There is also an explicit all state which can be used (for example) when
  65 /// the IR is not mutated at all.
  66 class PreservedAnalyses {
  67 public:
  68   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
  69   // refuses to generate them.
  70   PreservedAnalyses() {}
  71   PreservedAnalyses(const PreservedAnalyses &Arg)
  72       : PreservedPassIDs(Arg.PreservedPassIDs) {}
  73   PreservedAnalyses(PreservedAnalyses &&Arg)
  74       : PreservedPassIDs(std::move(Arg.PreservedPassIDs)) {}
  75   friend void swap(PreservedAnalyses &LHS, PreservedAnalyses &RHS) {
  76     using std::swap;
  77     swap(LHS.PreservedPassIDs, RHS.PreservedPassIDs);
  78   }
  79   PreservedAnalyses &operator=(PreservedAnalyses RHS) {
  80     swap(*this, RHS);
  81     return *this;
  82   }
  83
  84   /// \brief Convenience factory function for the empty preserved set.
  85   static PreservedAnalyses none() { return PreservedAnalyses(); }
  86
  87   /// \brief Construct a special preserved set that preserves all passes.
  88   static PreservedAnalyses all() {
  89     PreservedAnalyses PA;
  90     PA.PreservedPassIDs.insert((void *)AllPassesID);
  91     return PA;
  92   }
  93
  94   /// \brief Mark a particular pass as preserved, adding it to the set.
  95   template <typename PassT> void preserve() { preserve(PassT::ID()); }
  96
  97   /// \brief Mark an abstract PassID as preserved, adding it to the set.
  98   void preserve(void *PassID) {
  99     if (!areAllPreserved())
 100       PreservedPassIDs.insert(PassID);
 101   }
 102
 103   /// \brief Intersect this set with another in place.
 104   ///
 105   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
 106   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
 107   void intersect(const PreservedAnalyses &Arg) {
 108     if (Arg.areAllPreserved())
 109       return;
 110     if (areAllPreserved()) {
 111       PreservedPassIDs = Arg.PreservedPassIDs;
 112       return;
 113     }
 114     for (void *P : PreservedPassIDs)
 115       if (!Arg.PreservedPassIDs.count(P))
 116         PreservedPassIDs.erase(P);
 117   }
 118
 119   /// \brief Intersect this set with a temporary other set in place.
 120   ///
 121   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
 122   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
 123   void intersect(PreservedAnalyses &&Arg) {
 124     if (Arg.areAllPreserved())
 125       return;
 126     if (areAllPreserved()) {
 127       PreservedPassIDs = std::move(Arg.PreservedPassIDs);
 128       return;
 129     }
 130     for (void *P : PreservedPassIDs)
 131       if (!Arg.PreservedPassIDs.count(P))
 132         PreservedPassIDs.erase(P);
 133   }
 134
 135   /// \brief Query whether a pass is marked as preserved by this set.
 136   template <typename PassT> bool preserved() const {
 137     return preserved(PassT::ID());
 138   }
 139
 140   /// \brief Query whether an abstract pass ID is marked as preserved by this
 141   /// set.
 142   bool preserved(void *PassID) const {
 143     return PreservedPassIDs.count((void *)AllPassesID) ||
 144            PreservedPassIDs.count(PassID);
 145   }
 146
 147   /// \brief Test whether all passes are preserved.
 148   ///
 149   /// This is used primarily to optimize for the case of no changes which will
 150   /// common in many scenarios.
 151   bool areAllPreserved() const {
 152     return PreservedPassIDs.count((void *)AllPassesID);
 153   }
 154
 155 private:
 156   // Note that this must not be -1 or -2 as those are already used by the
 157   // SmallPtrSet.
 158   static const uintptr_t AllPassesID = (intptr_t)(-3);
 159
 160   SmallPtrSet<void *, 2> PreservedPassIDs;
 161 };
 162
 163 // We define the pass managers prior to the analysis managers that they use.
 164 class ModuleAnalysisManager;
 165
 166 /// \brief Manages a sequence of passes over Modules of IR.
 167 ///
 168 /// A module pass manager contains a sequence of module passes. It is also
 169 /// itself a module pass. When it is run over a module of LLVM IR, it will
 170 /// sequentially run each pass it contains over that module.
 171 ///
 172 /// If it is run with a \c ModuleAnalysisManager argument, it will propagate
 173 /// that analysis manager to each pass it runs, as well as calling the analysis
 174 /// manager's invalidation routine with the PreservedAnalyses of each pass it
 175 /// runs.
 176 ///
 177 /// Module passes can rely on having exclusive access to the module they are
 178 /// run over. No other threads will access that module, and they can mutate it
 179 /// freely. However, they must not mutate other LLVM IR modules.
 180 class ModulePassManager {
 181 public:
 182   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 183   // refuses to generate them.
 184   ModulePassManager() {}
 185   ModulePassManager(ModulePassManager &&Arg) : Passes(std::move(Arg.Passes)) {}
 186   ModulePassManager &operator=(ModulePassManager &&RHS) {
 187     Passes = std::move(RHS.Passes);
 188     return *this;
 189   }
 190
 191   /// \brief Run all of the module passes in this module pass manager over
 192   /// a module.
 193   ///
 194   /// This method should only be called for a single module as there is the
 195   /// expectation that the lifetime of a pass is bounded to that of a module.
 196   PreservedAnalyses run(Module &M, ModuleAnalysisManager *AM = nullptr);
 197
 198   template <typename ModulePassT> void addPass(ModulePassT Pass) {
 199     Passes.emplace_back(new ModulePassModel<ModulePassT>(std::move(Pass)));
 200   }
 201
 202   static StringRef name() { return "ModulePassManager"; }
 203
 204 private:
 205   // Pull in the concept type and model template specialized for modules.
 206   typedef detail::PassConcept<Module, ModuleAnalysisManager> ModulePassConcept;
 207   template <typename PassT>
 208   struct ModulePassModel
 209       : detail::PassModel<Module, ModuleAnalysisManager, PassT> {
 210     ModulePassModel(PassT Pass)
 211         : detail::PassModel<Module, ModuleAnalysisManager, PassT>(
 212               std::move(Pass)) {}
 213   };
 214
 215   ModulePassManager(const ModulePassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 216   ModulePassManager &operator=(const ModulePassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 217
 218   std::vector<std::unique_ptr<ModulePassConcept>> Passes;
 219 };
 220
 221 // We define the pass managers prior to the analysis managers that they use.
 222 class FunctionAnalysisManager;
 223
 224 /// \brief Manages a sequence of passes over a Function of IR.
 225 ///
 226 /// A function pass manager contains a sequence of function passes. It is also
 227 /// itself a function pass. When it is run over a function of LLVM IR, it will
 228 /// sequentially run each pass it contains over that function.
 229 ///
 230 /// If it is run with a \c FunctionAnalysisManager argument, it will propagate
 231 /// that analysis manager to each pass it runs, as well as calling the analysis
 232 /// manager's invalidation routine with the PreservedAnalyses of each pass it
 233 /// runs.
 234 ///
 235 /// Function passes can rely on having exclusive access to the function they
 236 /// are run over. They should not read or modify any other functions! Other
 237 /// threads or systems may be manipulating other functions in the module, and
 238 /// so their state should never be relied on.
 239 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
 240 /// violate this principle.
 241 ///
 242 /// Function passes can also read the module containing the function, but they
 243 /// should not modify that module outside of the use lists of various globals.
 244 /// For example, a function pass is not permitted to add functions to the
 245 /// module.
 246 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
 247 /// violate this principle.
 248 class FunctionPassManager {
 249 public:
 250   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 251   // refuses to generate them.
 252   FunctionPassManager() {}
 253   FunctionPassManager(FunctionPassManager &&Arg)
 254       : Passes(std::move(Arg.Passes)) {}
 255   FunctionPassManager &operator=(FunctionPassManager &&RHS) {
 256     Passes = std::move(RHS.Passes);
 257     return *this;
 258   }
 259
 260   template <typename FunctionPassT> void addPass(FunctionPassT Pass) {
 261     Passes.emplace_back(new FunctionPassModel<FunctionPassT>(std::move(Pass)));
 262   }
 263
 264   PreservedAnalyses run(Function &F, FunctionAnalysisManager *AM = nullptr);
 265
 266   static StringRef name() { return "FunctionPassManager"; }
 267
 268 private:
 269   // Pull in the concept type and model template specialized for functions.
 270   typedef detail::PassConcept<Function, FunctionAnalysisManager>
 271       FunctionPassConcept;
 272   template <typename PassT>
 273   struct FunctionPassModel
 274       : detail::PassModel<Function, FunctionAnalysisManager, PassT> {
 275     FunctionPassModel(PassT Pass)
 276         : detail::PassModel<Function, FunctionAnalysisManager, PassT>(
 277               std::move(Pass)) {}
 278   };
 279
 280   FunctionPassManager(const FunctionPassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 281   FunctionPassManager &
 282   operator=(const FunctionPassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 283
 284   std::vector<std::unique_ptr<FunctionPassConcept>> Passes;
 285 };
 286
 287 namespace detail {
 288
 289 /// \brief A CRTP base used to implement analysis managers.
 290 ///
 291 /// This class template serves as the boiler plate of an analysis manager. Any
 292 /// analysis manager can be implemented on top of this base class. Any
 293 /// implementation will be required to provide specific hooks:
 294 ///
 295 /// - getResultImpl
 296 /// - getCachedResultImpl
 297 /// - invalidateImpl
 298 ///
 299 /// The details of the call pattern are within.
 300 template <typename DerivedT, typename IRUnitT> class AnalysisManagerBase {
 301   DerivedT *derived_this() { return static_cast<DerivedT *>(this); }
 302   const DerivedT *derived_this() const {
 303     return static_cast<const DerivedT *>(this);
 304   }
 305
 306   AnalysisManagerBase(const AnalysisManagerBase &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 307   AnalysisManagerBase &
 308   operator=(const AnalysisManagerBase &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 309
 310 protected:
 311   typedef detail::AnalysisResultConcept<IRUnitT> ResultConceptT;
 312   typedef detail::AnalysisPassConcept<IRUnitT, DerivedT> PassConceptT;
 313
 314   // FIXME: Provide template aliases for the models when we're using C++11 in
 315   // a mode supporting them.
 316
 317   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 318   // refuses to generate them.
 319   AnalysisManagerBase() {}
 320   AnalysisManagerBase(AnalysisManagerBase &&Arg)
 321       : AnalysisPasses(std::move(Arg.AnalysisPasses)) {}
 322   AnalysisManagerBase &operator=(AnalysisManagerBase &&RHS) {
 323     AnalysisPasses = std::move(RHS.AnalysisPasses);
 324     return *this;
 325   }
 326
 327 public:
 328   /// \brief Get the result of an analysis pass for this module.
 329   ///
 330   /// If there is not a valid cached result in the manager already, this will
 331   /// re-run the analysis to produce a valid result.
 332   template <typename PassT> typename PassT::Result &getResult(IRUnitT &IR) {
 333     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 334            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 335
 336     ResultConceptT &ResultConcept =
 337         derived_this()->getResultImpl(PassT::ID(), IR);
 338     typedef detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
 339         ResultModelT;
 340     return static_cast<ResultModelT &>(ResultConcept).Result;
 341   }
 342
 343   /// \brief Get the cached result of an analysis pass for this module.
 344   ///
 345   /// This method never runs the analysis.
 346   ///
 347   /// \returns null if there is no cached result.
 348   template <typename PassT>
 349   typename PassT::Result *getCachedResult(IRUnitT &IR) const {
 350     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 351            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 352
 353     ResultConceptT *ResultConcept =
 354         derived_this()->getCachedResultImpl(PassT::ID(), IR);
 355     if (!ResultConcept)
 356       return nullptr;
 357
 358     typedef detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
 359         ResultModelT;
 360     return &static_cast<ResultModelT *>(ResultConcept)->Result;
 361   }
 362
 363   /// \brief Register an analysis pass with the manager.
 364   ///
 365   /// This provides an initialized and set-up analysis pass to the analysis
 366   /// manager. Whomever is setting up analysis passes must use this to populate
 367   /// the manager with all of the analysis passes available.
 368   template <typename PassT> void registerPass(PassT Pass) {
 369     assert(!AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 370            "Registered the same analysis pass twice!");
 371     typedef detail::AnalysisPassModel<IRUnitT, DerivedT, PassT> PassModelT;
 372     AnalysisPasses[PassT::ID()].reset(new PassModelT(std::move(Pass)));
 373   }
 374
 375   /// \brief Invalidate a specific analysis pass for an IR module.
 376   ///
 377   /// Note that the analysis result can disregard invalidation.
 378   template <typename PassT> void invalidate(IRUnitT &IR) {
 379     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 380            "This analysis pass was not registered prior to being invalidated");
 381     derived_this()->invalidateImpl(PassT::ID(), IR);
 382   }
 383
 384   /// \brief Invalidate analyses cached for an IR unit.
 385   ///
 386   /// Walk through all of the analyses pertaining to this unit of IR and
 387   /// invalidate them unless they are preserved by the PreservedAnalyses set.
 388   /// We accept the PreservedAnalyses set by value and update it with each
 389   /// analyis pass which has been successfully invalidated and thus can be
 390   /// preserved going forward. The updated set is returned.
 391   PreservedAnalyses invalidate(IRUnitT &IR, PreservedAnalyses PA) {
 392     return derived_this()->invalidateImpl(IR, std::move(PA));
 393   }
 394
 395 protected:
 396   /// \brief Lookup a registered analysis pass.
 397   PassConceptT &lookupPass(void *PassID) {
 398     typename AnalysisPassMapT::iterator PI = AnalysisPasses.find(PassID);
 399     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
 400            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
 401     return *PI->second;
 402   }
 403
 404   /// \brief Lookup a registered analysis pass.
 405   const PassConceptT &lookupPass(void *PassID) const {
 406     typename AnalysisPassMapT::const_iterator PI = AnalysisPasses.find(PassID);
 407     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
 408            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
 409     return *PI->second;
 410   }
 411
 412 private:
 413   /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass concept pointer.
 414   typedef DenseMap<void *, std::unique_ptr<PassConceptT>> AnalysisPassMapT;
 415
 416   /// \brief Collection of module analysis passes, indexed by ID.
 417   AnalysisPassMapT AnalysisPasses;
 418 };
 419
 420 } // End namespace detail
 421
 422 /// \brief A module analysis pass manager with lazy running and caching of
 423 /// results.
 424 class ModuleAnalysisManager
 425     : public detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module> {
 426   friend class detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module>;
 427   typedef detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module> BaseT;
 428   typedef BaseT::ResultConceptT ResultConceptT;
 429   typedef BaseT::PassConceptT PassConceptT;
 430
 431 public:
 432   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 433   // refuses to generate them.
 434   ModuleAnalysisManager() {}
 435   ModuleAnalysisManager(ModuleAnalysisManager &&Arg)
 436       : BaseT(std::move(static_cast<BaseT &>(Arg))),
 437         ModuleAnalysisResults(std::move(Arg.ModuleAnalysisResults)) {}
 438   ModuleAnalysisManager &operator=(ModuleAnalysisManager &&RHS) {
 439     BaseT::operator=(std::move(static_cast<BaseT &>(RHS)));
 440     ModuleAnalysisResults = std::move(RHS.ModuleAnalysisResults);
 441     return *this;
 442   }
 443
 444 private:
 445   ModuleAnalysisManager(const ModuleAnalysisManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 446   ModuleAnalysisManager &
 447   operator=(const ModuleAnalysisManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 448
 449   /// \brief Get a module pass result, running the pass if necessary.
 450   ResultConceptT &getResultImpl(void *PassID, Module &M);
 451
 452   /// \brief Get a cached module pass result or return null.
 453   ResultConceptT *getCachedResultImpl(void *PassID, Module &M) const;
 454
 455   /// \brief Invalidate a module pass result.
 456   void invalidateImpl(void *PassID, Module &M);
 457
 458   /// \brief Invalidate results across a module.
 459   PreservedAnalyses invalidateImpl(Module &M, PreservedAnalyses PA);
 460
 461   /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass result concept
 462   /// pointer.
 463   typedef DenseMap<void *,
 464                    std::unique_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Module>>>
 465       ModuleAnalysisResultMapT;
 466
 467   /// \brief Cache of computed module analysis results for this module.
 468   ModuleAnalysisResultMapT ModuleAnalysisResults;
 469 };
 470
 471 /// \brief A function analysis manager to coordinate and cache analyses run over
 472 /// a module.
 473 class FunctionAnalysisManager
 474     : public detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function> {
 475   friend class detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function>;
 476   typedef detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function> BaseT;
 477   typedef BaseT::ResultConceptT ResultConceptT;
 478   typedef BaseT::PassConceptT PassConceptT;
 479
 480 public:
 481   // Most public APIs are inherited from the CRTP base class.
 482
 483   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 484   // refuses to generate them.
 485   FunctionAnalysisManager() {}
 486   FunctionAnalysisManager(FunctionAnalysisManager &&Arg)
 487       : BaseT(std::move(static_cast<BaseT &>(Arg))),
 488         FunctionAnalysisResults(std::move(Arg.FunctionAnalysisResults)) {}
 489   FunctionAnalysisManager &operator=(FunctionAnalysisManager &&RHS) {
 490     BaseT::operator=(std::move(static_cast<BaseT &>(RHS)));
 491     FunctionAnalysisResults = std::move(RHS.FunctionAnalysisResults);
 492     return *this;
 493   }
 494
 495   /// \brief Returns true if the analysis manager has an empty results cache.
 496   bool empty() const;
 497
 498   /// \brief Clear the function analysis result cache.
 499   ///
 500   /// This routine allows cleaning up when the set of functions itself has
 501   /// potentially changed, and thus we can't even look up a a result and
 502   /// invalidate it directly. Notably, this does *not* call invalidate
 503   /// functions as there is nothing to be done for them.
 504   void clear();
 505
 506 private:
 507   FunctionAnalysisManager(const FunctionAnalysisManager &)
 508       LLVM_DELETED_FUNCTION;
 509   FunctionAnalysisManager &
 510   operator=(const FunctionAnalysisManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 511
 512   /// \brief Get a function pass result, running the pass if necessary.
 513   ResultConceptT &getResultImpl(void *PassID, Function &F);
 514
 515   /// \brief Get a cached function pass result or return null.
 516   ResultConceptT *getCachedResultImpl(void *PassID, Function &F) const;
 517
 518   /// \brief Invalidate a function pass result.
 519   void invalidateImpl(void *PassID, Function &F);
 520
 521   /// \brief Invalidate the results for a function..
 522   PreservedAnalyses invalidateImpl(Function &F, PreservedAnalyses PA);
 523
 524   /// \brief List of function analysis pass IDs and associated concept pointers.
 525   ///
 526   /// Requires iterators to be valid across appending new entries and arbitrary
 527   /// erases. Provides both the pass ID and concept pointer such that it is
 528   /// half of a bijection and provides storage for the actual result concept.
 529   typedef std::list<std::pair<
 530       void *, std::unique_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Function>>>>
 531       FunctionAnalysisResultListT;
 532
 533   /// \brief Map type from function pointer to our custom list type.
 534   typedef DenseMap<Function *, FunctionAnalysisResultListT>
 535       FunctionAnalysisResultListMapT;
 536
 537   /// \brief Map from function to a list of function analysis results.
 538   ///
 539   /// Provides linear time removal of all analysis results for a function and
 540   /// the ultimate storage for a particular cached analysis result.
 541   FunctionAnalysisResultListMapT FunctionAnalysisResultLists;
 542
 543   /// \brief Map type from a pair of analysis ID and function pointer to an
 544   /// iterator into a particular result list.
 545   typedef DenseMap<std::pair<void *, Function *>,
 546                    FunctionAnalysisResultListT::iterator>
 547       FunctionAnalysisResultMapT;
 548
 549   /// \brief Map from an analysis ID and function to a particular cached
 550   /// analysis result.
 551   FunctionAnalysisResultMapT FunctionAnalysisResults;
 552 };
 553
 554 /// \brief A module analysis which acts as a proxy for a function analysis
 555 /// manager.
 556 ///
 557 /// This primarily proxies invalidation information from the module analysis
 558 /// manager and module pass manager to a function analysis manager. You should
 559 /// never use a function analysis manager from within (transitively) a module
 560 /// pass manager unless your parent module pass has received a proxy result
 561 /// object for it.
 562 class FunctionAnalysisManagerModuleProxy {
 563 public:
 564   class Result;
 565
 566   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 567
 568   static StringRef name() { return "FunctionAnalysisManagerModuleProxy"; }
 569
 570   explicit FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManager &FAM)
 571       : FAM(&FAM) {}
 572   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 573   // refuses to generate them.
 574   FunctionAnalysisManagerModuleProxy(
 575       const FunctionAnalysisManagerModuleProxy &Arg)
 576       : FAM(Arg.FAM) {}
 577   FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManagerModuleProxy &&Arg)
 578       : FAM(std::move(Arg.FAM)) {}
 579   FunctionAnalysisManagerModuleProxy &
 580   operator=(FunctionAnalysisManagerModuleProxy RHS) {
 581     std::swap(FAM, RHS.FAM);
 582     return *this;
 583   }
 584
 585   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
 586   ///
 587   /// This doesn't do any interesting work, it is primarily used to insert our
 588   /// proxy result object into the module analysis cache so that we can proxy
 589   /// invalidation to the function analysis manager.
 590   ///
 591   /// In debug builds, it will also assert that the analysis manager is empty
 592   /// as no queries should arrive at the function analysis manager prior to
 593   /// this analysis being requested.
 594   Result run(Module &M);
 595
 596 private:
 597   static char PassID;
 598
 599   FunctionAnalysisManager *FAM;
 600 };
 601
 602 /// \brief The result proxy object for the
 603 /// \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy.
 604 ///
 605 /// See its documentation for more information.
 606 class FunctionAnalysisManagerModuleProxy::Result {
 607 public:
 608   explicit Result(FunctionAnalysisManager &FAM) : FAM(&FAM) {}
 609   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 610   // refuses to generate them.
 611   Result(const Result &Arg) : FAM(Arg.FAM) {}
 612   Result(Result &&Arg) : FAM(std::move(Arg.FAM)) {}
 613   Result &operator=(Result RHS) {
 614     std::swap(FAM, RHS.FAM);
 615     return *this;
 616   }
 617   ~Result();
 618
 619   /// \brief Accessor for the \c FunctionAnalysisManager.
 620   FunctionAnalysisManager &getManager() { return *FAM; }
 621
 622   /// \brief Handler for invalidation of the module.
 623   ///
 624   /// If this analysis itself is preserved, then we assume that the set of \c
 625   /// Function objects in the \c Module hasn't changed and thus we don't need
 626   /// to invalidate *all* cached data associated with a \c Function* in the \c
 627   /// FunctionAnalysisManager.
 628   ///
 629   /// Regardless of whether this analysis is marked as preserved, all of the
 630   /// analyses in the \c FunctionAnalysisManager are potentially invalidated
 631   /// based on the set of preserved analyses.
 632   bool invalidate(Module &M, const PreservedAnalyses &PA);
 633
 634 private:
 635   FunctionAnalysisManager *FAM;
 636 };
 637
 638 /// \brief A function analysis which acts as a proxy for a module analysis
 639 /// manager.
 640 ///
 641 /// This primarily provides an accessor to a parent module analysis manager to
 642 /// function passes. Only the const interface of the module analysis manager is
 643 /// provided to indicate that once inside of a function analysis pass you
 644 /// cannot request a module analysis to actually run. Instead, the user must
 645 /// rely on the \c getCachedResult API.
 646 ///
 647 /// This proxy *doesn't* manage the invalidation in any way. That is handled by
 648 /// the recursive return path of each layer of the pass manager and the
 649 /// returned PreservedAnalysis set.
 650 class ModuleAnalysisManagerFunctionProxy {
 651 public:
 652   /// \brief Result proxy object for \c ModuleAnalysisManagerFunctionProxy.
 653   class Result {
 654   public:
 655     explicit Result(const ModuleAnalysisManager &MAM) : MAM(&MAM) {}
 656     // We have to explicitly define all the special member functions because
 657     // MSVC refuses to generate them.
 658     Result(const Result &Arg) : MAM(Arg.MAM) {}
 659     Result(Result &&Arg) : MAM(std::move(Arg.MAM)) {}
 660     Result &operator=(Result RHS) {
 661       std::swap(MAM, RHS.MAM);
 662       return *this;
 663     }
 664
 665     const ModuleAnalysisManager &getManager() const { return *MAM; }
 666
 667     /// \brief Handle invalidation by ignoring it, this pass is immutable.
 668     bool invalidate(Function &) { return false; }
 669
 670   private:
 671     const ModuleAnalysisManager *MAM;
 672   };
 673
 674   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 675
 676   static StringRef name() { return "ModuleAnalysisManagerFunctionProxy"; }
 677
 678   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(const ModuleAnalysisManager &MAM)
 679       : MAM(&MAM) {}
 680   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 681   // refuses to generate them.
 682   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(
 683       const ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &Arg)
 684       : MAM(Arg.MAM) {}
 685   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &&Arg)
 686       : MAM(std::move(Arg.MAM)) {}
 687   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &
 688   operator=(ModuleAnalysisManagerFunctionProxy RHS) {
 689     std::swap(MAM, RHS.MAM);
 690     return *this;
 691   }
 692
 693   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
 694   /// Nothing to see here, it just forwards the \c MAM reference into the
 695   /// result.
 696   Result run(Function &) { return Result(*MAM); }
 697
 698 private:
 699   static char PassID;
 700
 701   const ModuleAnalysisManager *MAM;
 702 };
 703
 704 /// \brief Trivial adaptor that maps from a module to its functions.
 705 ///
 706 /// Designed to allow composition of a FunctionPass(Manager) and
 707 /// a ModulePassManager. Note that if this pass is constructed with a pointer
 708 /// to a \c ModuleAnalysisManager it will run the
 709 /// \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy analysis prior to running the function
 710 /// pass over the module to enable a \c FunctionAnalysisManager to be used
 711 /// within this run safely.
 712 template <typename FunctionPassT> class ModuleToFunctionPassAdaptor {
 713 public:
 714   explicit ModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass)
 715       : Pass(std::move(Pass)) {}
 716   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 717   // refuses to generate them.
 718   ModuleToFunctionPassAdaptor(const ModuleToFunctionPassAdaptor &Arg)
 719       : Pass(Arg.Pass) {}
 720   ModuleToFunctionPassAdaptor(ModuleToFunctionPassAdaptor &&Arg)
 721       : Pass(std::move(Arg.Pass)) {}
 722   friend void swap(ModuleToFunctionPassAdaptor &LHS,
 723                    ModuleToFunctionPassAdaptor &RHS) {
 724     using std::swap;
 725     swap(LHS.Pass, RHS.Pass);
 726   }
 727   ModuleToFunctionPassAdaptor &operator=(ModuleToFunctionPassAdaptor RHS) {
 728     swap(*this, RHS);
 729     return *this;
 730   }
 731
 732   /// \brief Runs the function pass across every function in the module.
 733   PreservedAnalyses run(Module &M, ModuleAnalysisManager *AM) {
 734     FunctionAnalysisManager *FAM = nullptr;
 735     if (AM)
 736       // Setup the function analysis manager from its proxy.
 737       FAM = &AM->getResult<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>(M).getManager();
 738
 739     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
 740     for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
 741       PreservedAnalyses PassPA = Pass.run(*I, FAM);
 742
 743       // We know that the function pass couldn't have invalidated any other
 744       // function's analyses (that's the contract of a function pass), so
 745       // directly handle the function analysis manager's invalidation here and
 746       // update our preserved set to reflect that these have already been
 747       // handled.
 748       if (FAM)
 749         PassPA = FAM->invalidate(*I, std::move(PassPA));
 750
 751       // Then intersect the preserved set so that invalidation of module
 752       // analyses will eventually occur when the module pass completes.
 753       PA.intersect(std::move(PassPA));
 754     }
 755
 756     // By definition we preserve the proxy. This precludes *any* invalidation
 757     // of function analyses by the proxy, but that's OK because we've taken
 758     // care to invalidate analyses in the function analysis manager
 759     // incrementally above.
 760     PA.preserve<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>();
 761     return PA;
 762   }
 763
 764   static StringRef name() { return "ModuleToFunctionPassAdaptor"; }
 765
 766 private:
 767   FunctionPassT Pass;
 768 };
 769
 770 /// \brief A function to deduce a function pass type and wrap it in the
 771 /// templated adaptor.
 772 template <typename FunctionPassT>
 773 ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>
 774 createModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass) {
 775   return std::move(ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>(std::move(Pass)));
 776 }
 777
 778 /// \brief A template utility pass to force an analysis result to be available.
 779 ///
 780 /// This is a no-op pass which simply forces a specific analysis pass's result
 781 /// to be available when it is run.
 782 template <typename AnalysisT> struct RequireAnalysisPass {
 783   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
 784   ///
 785   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
 786   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
 787   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
 788   /// context requires.
 789   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT>
 790   PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManagerT *AM) {
 791     if (AM)
 792       (void)AM->template getResult<AnalysisT>(Arg);
 793
 794     return PreservedAnalyses::all();
 795   }
 796
 797   static StringRef name() { return "RequireAnalysisPass"; }
 798 };
 799
 800 /// \brief A template utility pass to force an analysis result to be
 801 /// invalidated.
 802 ///
 803 /// This is a no-op pass which simply forces a specific analysis result to be
 804 /// invalidated when it is run.
 805 template <typename AnalysisT> struct InvalidateAnalysisPass {
 806   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
 807   ///
 808   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
 809   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
 810   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
 811   /// context requires.
 812   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT>
 813   PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManagerT *AM) {
 814     if (AM)
 815       // We have to directly invalidate the analysis result as we can't
 816       // enumerate all other analyses and use the preserved set to control it.
 817       (void)AM->template invalidate<AnalysisT>(Arg);
 818
 819     return PreservedAnalyses::all();
 820   }
 821
 822   static StringRef name() { return "InvalidateAnalysisPass"; }
 823 };
 824
 825 /// \brief A utility pass that does nothing but preserves no analyses.
 826 ///
 827 /// As a consequence fo not preserving any analyses, this pass will force all
 828 /// analysis passes to be re-run to produce fresh results if any are needed.
 829 struct InvalidateAllAnalysesPass {
 830   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
 831   template <typename T> PreservedAnalyses run(T &&Arg) {
 832     return PreservedAnalyses::none();
 833   }
 834
 835   static StringRef name() { return "InvalidateAllAnalysesPass"; }
 836 };
 837
 838 }
 839
 840 #endif