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>
 207       ModulePassConcept;
 208   template <typename PassT>
 209   struct ModulePassModel
 210       : detail::PassModel<Module &, ModuleAnalysisManager, PassT> {
 211     ModulePassModel(PassT Pass)
 212         : detail::PassModel<Module &, ModuleAnalysisManager, PassT>(
 213               std::move(Pass)) {}
 214   };
 215
 216   ModulePassManager(const ModulePassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 217   ModulePassManager &operator=(const ModulePassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 218
 219   std::vector<std::unique_ptr<ModulePassConcept>> Passes;
 220 };
 221
 222 // We define the pass managers prior to the analysis managers that they use.
 223 class FunctionAnalysisManager;
 224
 225 /// \brief Manages a sequence of passes over a Function of IR.
 226 ///
 227 /// A function pass manager contains a sequence of function passes. It is also
 228 /// itself a function pass. When it is run over a function of LLVM IR, it will
 229 /// sequentially run each pass it contains over that function.
 230 ///
 231 /// If it is run with a \c FunctionAnalysisManager argument, it will propagate
 232 /// that analysis manager to each pass it runs, as well as calling the analysis
 233 /// manager's invalidation routine with the PreservedAnalyses of each pass it
 234 /// runs.
 235 ///
 236 /// Function passes can rely on having exclusive access to the function they
 237 /// are run over. They should not read or modify any other functions! Other
 238 /// threads or systems may be manipulating other functions in the module, and
 239 /// so their state should never be relied on.
 240 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
 241 /// violate this principle.
 242 ///
 243 /// Function passes can also read the module containing the function, but they
 244 /// should not modify that module outside of the use lists of various globals.
 245 /// For example, a function pass is not permitted to add functions to the
 246 /// module.
 247 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
 248 /// violate this principle.
 249 class FunctionPassManager {
 250 public:
 251   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 252   // refuses to generate them.
 253   FunctionPassManager() {}
 254   FunctionPassManager(FunctionPassManager &&Arg)
 255       : Passes(std::move(Arg.Passes)) {}
 256   FunctionPassManager &operator=(FunctionPassManager &&RHS) {
 257     Passes = std::move(RHS.Passes);
 258     return *this;
 259   }
 260
 261   template <typename FunctionPassT> void addPass(FunctionPassT Pass) {
 262     Passes.emplace_back(new FunctionPassModel<FunctionPassT>(std::move(Pass)));
 263   }
 264
 265   PreservedAnalyses run(Function &F, FunctionAnalysisManager *AM = nullptr);
 266
 267   static StringRef name() { return "FunctionPassManager"; }
 268
 269 private:
 270   // Pull in the concept type and model template specialized for functions.
 271   typedef detail::PassConcept<Function &, FunctionAnalysisManager>
 272       FunctionPassConcept;
 273   template <typename PassT>
 274   struct FunctionPassModel
 275       : detail::PassModel<Function &, FunctionAnalysisManager, PassT> {
 276     FunctionPassModel(PassT Pass)
 277         : detail::PassModel<Function &, FunctionAnalysisManager, PassT>(
 278               std::move(Pass)) {}
 279   };
 280
 281   FunctionPassManager(const FunctionPassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 282   FunctionPassManager &
 283   operator=(const FunctionPassManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 284
 285   std::vector<std::unique_ptr<FunctionPassConcept>> Passes;
 286 };
 287
 288 namespace detail {
 289
 290 /// \brief A CRTP base used to implement analysis managers.
 291 ///
 292 /// This class template serves as the boiler plate of an analysis manager. Any
 293 /// analysis manager can be implemented on top of this base class. Any
 294 /// implementation will be required to provide specific hooks:
 295 ///
 296 /// - getResultImpl
 297 /// - getCachedResultImpl
 298 /// - invalidateImpl
 299 ///
 300 /// The details of the call pattern are within.
 301 template <typename DerivedT, typename IRUnitT> class AnalysisManagerBase {
 302   DerivedT *derived_this() { return static_cast<DerivedT *>(this); }
 303   const DerivedT *derived_this() const {
 304     return static_cast<const DerivedT *>(this);
 305   }
 306
 307   AnalysisManagerBase(const AnalysisManagerBase &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 308   AnalysisManagerBase &
 309   operator=(const AnalysisManagerBase &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 310
 311 protected:
 312   typedef detail::AnalysisResultConcept<IRUnitT> ResultConceptT;
 313   typedef detail::AnalysisPassConcept<IRUnitT, DerivedT> PassConceptT;
 314
 315   // FIXME: Provide template aliases for the models when we're using C++11 in
 316   // a mode supporting them.
 317
 318   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 319   // refuses to generate them.
 320   AnalysisManagerBase() {}
 321   AnalysisManagerBase(AnalysisManagerBase &&Arg)
 322       : AnalysisPasses(std::move(Arg.AnalysisPasses)) {}
 323   AnalysisManagerBase &operator=(AnalysisManagerBase &&RHS) {
 324     AnalysisPasses = std::move(RHS.AnalysisPasses);
 325     return *this;
 326   }
 327
 328 public:
 329   /// \brief Get the result of an analysis pass for this module.
 330   ///
 331   /// If there is not a valid cached result in the manager already, this will
 332   /// re-run the analysis to produce a valid result.
 333   template <typename PassT> typename PassT::Result &getResult(IRUnitT IR) {
 334     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 335            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 336
 337     ResultConceptT &ResultConcept =
 338         derived_this()->getResultImpl(PassT::ID(), IR);
 339     typedef detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
 340         ResultModelT;
 341     return static_cast<ResultModelT &>(ResultConcept).Result;
 342   }
 343
 344   /// \brief Get the cached result of an analysis pass for this module.
 345   ///
 346   /// This method never runs the analysis.
 347   ///
 348   /// \returns null if there is no cached result.
 349   template <typename PassT>
 350   typename PassT::Result *getCachedResult(IRUnitT IR) const {
 351     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 352            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 353
 354     ResultConceptT *ResultConcept =
 355         derived_this()->getCachedResultImpl(PassT::ID(), IR);
 356     if (!ResultConcept)
 357       return nullptr;
 358
 359     typedef detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
 360         ResultModelT;
 361     return &static_cast<ResultModelT *>(ResultConcept)->Result;
 362   }
 363
 364   /// \brief Register an analysis pass with the manager.
 365   ///
 366   /// This provides an initialized and set-up analysis pass to the analysis
 367   /// manager. Whomever is setting up analysis passes must use this to populate
 368   /// the manager with all of the analysis passes available.
 369   template <typename PassT> void registerPass(PassT Pass) {
 370     assert(!AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 371            "Registered the same analysis pass twice!");
 372     typedef detail::AnalysisPassModel<IRUnitT, DerivedT, PassT> PassModelT;
 373     AnalysisPasses[PassT::ID()].reset(new PassModelT(std::move(Pass)));
 374   }
 375
 376   /// \brief Invalidate a specific analysis pass for an IR module.
 377   ///
 378   /// Note that the analysis result can disregard invalidation.
 379   template <typename PassT> void invalidate(IRUnitT IR) {
 380     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 381            "This analysis pass was not registered prior to being invalidated");
 382     derived_this()->invalidateImpl(PassT::ID(), IR);
 383   }
 384
 385   /// \brief Invalidate analyses cached for an IR unit.
 386   ///
 387   /// Walk through all of the analyses pertaining to this unit of IR and
 388   /// invalidate them unless they are preserved by the PreservedAnalyses set.
 389   /// We accept the PreservedAnalyses set by value and update it with each
 390   /// analyis pass which has been successfully invalidated and thus can be
 391   /// preserved going forward. The updated set is returned.
 392   PreservedAnalyses invalidate(IRUnitT IR, PreservedAnalyses PA) {
 393     return derived_this()->invalidateImpl(IR, std::move(PA));
 394   }
 395
 396 protected:
 397   /// \brief Lookup a registered analysis pass.
 398   PassConceptT &lookupPass(void *PassID) {
 399     typename AnalysisPassMapT::iterator PI = AnalysisPasses.find(PassID);
 400     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
 401            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
 402     return *PI->second;
 403   }
 404
 405   /// \brief Lookup a registered analysis pass.
 406   const PassConceptT &lookupPass(void *PassID) const {
 407     typename AnalysisPassMapT::const_iterator PI = AnalysisPasses.find(PassID);
 408     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
 409            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
 410     return *PI->second;
 411   }
 412
 413 private:
 414   /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass concept pointer.
 415   typedef DenseMap<void *, std::unique_ptr<PassConceptT>> AnalysisPassMapT;
 416
 417   /// \brief Collection of module analysis passes, indexed by ID.
 418   AnalysisPassMapT AnalysisPasses;
 419 };
 420
 421 } // End namespace detail
 422
 423 /// \brief A module analysis pass manager with lazy running and caching of
 424 /// results.
 425 class ModuleAnalysisManager
 426     : public detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module &> {
 427   friend class detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module &>;
 428   typedef detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module &> BaseT;
 429   typedef BaseT::ResultConceptT ResultConceptT;
 430   typedef BaseT::PassConceptT PassConceptT;
 431
 432 public:
 433   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 434   // refuses to generate them.
 435   ModuleAnalysisManager() {}
 436   ModuleAnalysisManager(ModuleAnalysisManager &&Arg)
 437       : BaseT(std::move(static_cast<BaseT &>(Arg))),
 438         ModuleAnalysisResults(std::move(Arg.ModuleAnalysisResults)) {}
 439   ModuleAnalysisManager &operator=(ModuleAnalysisManager &&RHS) {
 440     BaseT::operator=(std::move(static_cast<BaseT &>(RHS)));
 441     ModuleAnalysisResults = std::move(RHS.ModuleAnalysisResults);
 442     return *this;
 443   }
 444
 445 private:
 446   ModuleAnalysisManager(const ModuleAnalysisManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 447   ModuleAnalysisManager &
 448   operator=(const ModuleAnalysisManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 449
 450   /// \brief Get a module pass result, running the pass if necessary.
 451   ResultConceptT &getResultImpl(void *PassID, Module &M);
 452
 453   /// \brief Get a cached module pass result or return null.
 454   ResultConceptT *getCachedResultImpl(void *PassID, Module &M) const;
 455
 456   /// \brief Invalidate a module pass result.
 457   void invalidateImpl(void *PassID, Module &M);
 458
 459   /// \brief Invalidate results across a module.
 460   PreservedAnalyses invalidateImpl(Module &M, PreservedAnalyses PA);
 461
 462   /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass result concept
 463   /// pointer.
 464   typedef DenseMap<void *,
 465                    std::unique_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Module &>>>
 466       ModuleAnalysisResultMapT;
 467
 468   /// \brief Cache of computed module analysis results for this module.
 469   ModuleAnalysisResultMapT ModuleAnalysisResults;
 470 };
 471
 472 /// \brief A function analysis manager to coordinate and cache analyses run over
 473 /// a module.
 474 class FunctionAnalysisManager
 475     : public detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function &> {
 476   friend class detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function &>;
 477   typedef detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function &>
 478       BaseT;
 479   typedef BaseT::ResultConceptT ResultConceptT;
 480   typedef BaseT::PassConceptT PassConceptT;
 481
 482 public:
 483   // Most public APIs are inherited from the CRTP base class.
 484
 485   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 486   // refuses to generate them.
 487   FunctionAnalysisManager() {}
 488   FunctionAnalysisManager(FunctionAnalysisManager &&Arg)
 489       : BaseT(std::move(static_cast<BaseT &>(Arg))),
 490         FunctionAnalysisResults(std::move(Arg.FunctionAnalysisResults)) {}
 491   FunctionAnalysisManager &operator=(FunctionAnalysisManager &&RHS) {
 492     BaseT::operator=(std::move(static_cast<BaseT &>(RHS)));
 493     FunctionAnalysisResults = std::move(RHS.FunctionAnalysisResults);
 494     return *this;
 495   }
 496
 497   /// \brief Returns true if the analysis manager has an empty results cache.
 498   bool empty() const;
 499
 500   /// \brief Clear the function analysis result cache.
 501   ///
 502   /// This routine allows cleaning up when the set of functions itself has
 503   /// potentially changed, and thus we can't even look up a a result and
 504   /// invalidate it directly. Notably, this does *not* call invalidate
 505   /// functions as there is nothing to be done for them.
 506   void clear();
 507
 508 private:
 509   FunctionAnalysisManager(const FunctionAnalysisManager &)
 510       LLVM_DELETED_FUNCTION;
 511   FunctionAnalysisManager &
 512   operator=(const FunctionAnalysisManager &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 513
 514   /// \brief Get a function pass result, running the pass if necessary.
 515   ResultConceptT &getResultImpl(void *PassID, Function &F);
 516
 517   /// \brief Get a cached function pass result or return null.
 518   ResultConceptT *getCachedResultImpl(void *PassID, Function &F) const;
 519
 520   /// \brief Invalidate a function pass result.
 521   void invalidateImpl(void *PassID, Function &F);
 522
 523   /// \brief Invalidate the results for a function..
 524   PreservedAnalyses invalidateImpl(Function &F, PreservedAnalyses PA);
 525
 526   /// \brief List of function analysis pass IDs and associated concept pointers.
 527   ///
 528   /// Requires iterators to be valid across appending new entries and arbitrary
 529   /// erases. Provides both the pass ID and concept pointer such that it is
 530   /// half of a bijection and provides storage for the actual result concept.
 531   typedef std::list<std::pair<
 532       void *, std::unique_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Function &>>>>
 533       FunctionAnalysisResultListT;
 534
 535   /// \brief Map type from function pointer to our custom list type.
 536   typedef DenseMap<Function *, FunctionAnalysisResultListT>
 537       FunctionAnalysisResultListMapT;
 538
 539   /// \brief Map from function to a list of function analysis results.
 540   ///
 541   /// Provides linear time removal of all analysis results for a function and
 542   /// the ultimate storage for a particular cached analysis result.
 543   FunctionAnalysisResultListMapT FunctionAnalysisResultLists;
 544
 545   /// \brief Map type from a pair of analysis ID and function pointer to an
 546   /// iterator into a particular result list.
 547   typedef DenseMap<std::pair<void *, Function *>,
 548                    FunctionAnalysisResultListT::iterator>
 549       FunctionAnalysisResultMapT;
 550
 551   /// \brief Map from an analysis ID and function to a particular cached
 552   /// analysis result.
 553   FunctionAnalysisResultMapT FunctionAnalysisResults;
 554 };
 555
 556 /// \brief A module analysis which acts as a proxy for a function analysis
 557 /// manager.
 558 ///
 559 /// This primarily proxies invalidation information from the module analysis
 560 /// manager and module pass manager to a function analysis manager. You should
 561 /// never use a function analysis manager from within (transitively) a module
 562 /// pass manager unless your parent module pass has received a proxy result
 563 /// object for it.
 564 class FunctionAnalysisManagerModuleProxy {
 565 public:
 566   class Result;
 567
 568   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 569
 570   static StringRef name() { return "FunctionAnalysisManagerModuleProxy"; }
 571
 572   explicit FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManager &FAM)
 573       : FAM(&FAM) {}
 574   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 575   // refuses to generate them.
 576   FunctionAnalysisManagerModuleProxy(
 577       const FunctionAnalysisManagerModuleProxy &Arg)
 578       : FAM(Arg.FAM) {}
 579   FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManagerModuleProxy &&Arg)
 580       : FAM(std::move(Arg.FAM)) {}
 581   FunctionAnalysisManagerModuleProxy &
 582   operator=(FunctionAnalysisManagerModuleProxy RHS) {
 583     std::swap(FAM, RHS.FAM);
 584     return *this;
 585   }
 586
 587   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
 588   ///
 589   /// This doesn't do any interesting work, it is primarily used to insert our
 590   /// proxy result object into the module analysis cache so that we can proxy
 591   /// invalidation to the function analysis manager.
 592   ///
 593   /// In debug builds, it will also assert that the analysis manager is empty
 594   /// as no queries should arrive at the function analysis manager prior to
 595   /// this analysis being requested.
 596   Result run(Module &M);
 597
 598 private:
 599   static char PassID;
 600
 601   FunctionAnalysisManager *FAM;
 602 };
 603
 604 /// \brief The result proxy object for the
 605 /// \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy.
 606 ///
 607 /// See its documentation for more information.
 608 class FunctionAnalysisManagerModuleProxy::Result {
 609 public:
 610   explicit Result(FunctionAnalysisManager &FAM) : FAM(&FAM) {}
 611   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 612   // refuses to generate them.
 613   Result(const Result &Arg) : FAM(Arg.FAM) {}
 614   Result(Result &&Arg) : FAM(std::move(Arg.FAM)) {}
 615   Result &operator=(Result RHS) {
 616     std::swap(FAM, RHS.FAM);
 617     return *this;
 618   }
 619   ~Result();
 620
 621   /// \brief Accessor for the \c FunctionAnalysisManager.
 622   FunctionAnalysisManager &getManager() { return *FAM; }
 623
 624   /// \brief Handler for invalidation of the module.
 625   ///
 626   /// If this analysis itself is preserved, then we assume that the set of \c
 627   /// Function objects in the \c Module hasn't changed and thus we don't need
 628   /// to invalidate *all* cached data associated with a \c Function* in the \c
 629   /// FunctionAnalysisManager.
 630   ///
 631   /// Regardless of whether this analysis is marked as preserved, all of the
 632   /// analyses in the \c FunctionAnalysisManager are potentially invalidated
 633   /// based on the set of preserved analyses.
 634   bool invalidate(Module &M, const PreservedAnalyses &PA);
 635
 636 private:
 637   FunctionAnalysisManager *FAM;
 638 };
 639
 640 /// \brief A function analysis which acts as a proxy for a module analysis
 641 /// manager.
 642 ///
 643 /// This primarily provides an accessor to a parent module analysis manager to
 644 /// function passes. Only the const interface of the module analysis manager is
 645 /// provided to indicate that once inside of a function analysis pass you
 646 /// cannot request a module analysis to actually run. Instead, the user must
 647 /// rely on the \c getCachedResult API.
 648 ///
 649 /// This proxy *doesn't* manage the invalidation in any way. That is handled by
 650 /// the recursive return path of each layer of the pass manager and the
 651 /// returned PreservedAnalysis set.
 652 class ModuleAnalysisManagerFunctionProxy {
 653 public:
 654   /// \brief Result proxy object for \c ModuleAnalysisManagerFunctionProxy.
 655   class Result {
 656   public:
 657     explicit Result(const ModuleAnalysisManager &MAM) : MAM(&MAM) {}
 658     // We have to explicitly define all the special member functions because
 659     // MSVC refuses to generate them.
 660     Result(const Result &Arg) : MAM(Arg.MAM) {}
 661     Result(Result &&Arg) : MAM(std::move(Arg.MAM)) {}
 662     Result &operator=(Result RHS) {
 663       std::swap(MAM, RHS.MAM);
 664       return *this;
 665     }
 666
 667     const ModuleAnalysisManager &getManager() const { return *MAM; }
 668
 669     /// \brief Handle invalidation by ignoring it, this pass is immutable.
 670     bool invalidate(Function &) { return false; }
 671
 672   private:
 673     const ModuleAnalysisManager *MAM;
 674   };
 675
 676   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 677
 678   static StringRef name() { return "ModuleAnalysisManagerFunctionProxy"; }
 679
 680   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(const ModuleAnalysisManager &MAM)
 681       : MAM(&MAM) {}
 682   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 683   // refuses to generate them.
 684   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(
 685       const ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &Arg)
 686       : MAM(Arg.MAM) {}
 687   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &&Arg)
 688       : MAM(std::move(Arg.MAM)) {}
 689   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &
 690   operator=(ModuleAnalysisManagerFunctionProxy RHS) {
 691     std::swap(MAM, RHS.MAM);
 692     return *this;
 693   }
 694
 695   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
 696   /// Nothing to see here, it just forwards the \c MAM reference into the
 697   /// result.
 698   Result run(Function &) { return Result(*MAM); }
 699
 700 private:
 701   static char PassID;
 702
 703   const ModuleAnalysisManager *MAM;
 704 };
 705
 706 /// \brief Trivial adaptor that maps from a module to its functions.
 707 ///
 708 /// Designed to allow composition of a FunctionPass(Manager) and
 709 /// a ModulePassManager. Note that if this pass is constructed with a pointer
 710 /// to a \c ModuleAnalysisManager it will run the
 711 /// \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy analysis prior to running the function
 712 /// pass over the module to enable a \c FunctionAnalysisManager to be used
 713 /// within this run safely.
 714 template <typename FunctionPassT> class ModuleToFunctionPassAdaptor {
 715 public:
 716   explicit ModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass)
 717       : Pass(std::move(Pass)) {}
 718   // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
 719   // refuses to generate them.
 720   ModuleToFunctionPassAdaptor(const ModuleToFunctionPassAdaptor &Arg)
 721       : Pass(Arg.Pass) {}
 722   ModuleToFunctionPassAdaptor(ModuleToFunctionPassAdaptor &&Arg)
 723       : Pass(std::move(Arg.Pass)) {}
 724   friend void swap(ModuleToFunctionPassAdaptor &LHS,
 725                    ModuleToFunctionPassAdaptor &RHS) {
 726     using std::swap;
 727     swap(LHS.Pass, RHS.Pass);
 728   }
 729   ModuleToFunctionPassAdaptor &operator=(ModuleToFunctionPassAdaptor RHS) {
 730     swap(*this, RHS);
 731     return *this;
 732   }
 733
 734   /// \brief Runs the function pass across every function in the module.
 735   PreservedAnalyses run(Module &M, ModuleAnalysisManager *AM) {
 736     FunctionAnalysisManager *FAM = nullptr;
 737     if (AM)
 738       // Setup the function analysis manager from its proxy.
 739       FAM = &AM->getResult<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>(M).getManager();
 740
 741     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
 742     for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
 743       PreservedAnalyses PassPA = Pass.run(*I, FAM);
 744
 745       // We know that the function pass couldn't have invalidated any other
 746       // function's analyses (that's the contract of a function pass), so
 747       // directly handle the function analysis manager's invalidation here and
 748       // update our preserved set to reflect that these have already been
 749       // handled.
 750       if (FAM)
 751         PassPA = FAM->invalidate(*I, std::move(PassPA));
 752
 753       // Then intersect the preserved set so that invalidation of module
 754       // analyses will eventually occur when the module pass completes.
 755       PA.intersect(std::move(PassPA));
 756     }
 757
 758     // By definition we preserve the proxy. This precludes *any* invalidation
 759     // of function analyses by the proxy, but that's OK because we've taken
 760     // care to invalidate analyses in the function analysis manager
 761     // incrementally above.
 762     PA.preserve<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>();
 763     return PA;
 764   }
 765
 766   static StringRef name() { return "ModuleToFunctionPassAdaptor"; }
 767
 768 private:
 769   FunctionPassT Pass;
 770 };
 771
 772 /// \brief A function to deduce a function pass type and wrap it in the
 773 /// templated adaptor.
 774 template <typename FunctionPassT>
 775 ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>
 776 createModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass) {
 777   return std::move(ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>(std::move(Pass)));
 778 }
 779
 780 /// \brief A template utility pass to force an analysis result to be available.
 781 ///
 782 /// This is a no-op pass which simply forces a specific analysis pass's result
 783 /// to be available when it is run.
 784 template <typename AnalysisT> struct NoopAnalysisRequirementPass {
 785   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
 786   ///
 787   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
 788   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
 789   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
 790   /// context requires.
 791   template <typename T, typename AnalysisManagerT>
 792   PreservedAnalyses run(T &&Arg, AnalysisManagerT *AM) {
 793     if (AM)
 794       (void)AM->template getResult<AnalysisT>(std::forward<T>(Arg));
 795
 796     return PreservedAnalyses::all();
 797   }
 798
 799   static StringRef name() { return "No-op Analysis Requirement Pass"; }
 800 };
 801
 802 /// \brief A template utility pass to force an analysis result to be
 803 /// invalidated.
 804 ///
 805 /// This is a no-op pass which simply forces a specific analysis result to be
 806 /// invalidated when it is run.
 807 template <typename AnalysisT> struct NoopAnalysisInvalidationPass {
 808   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
 809   ///
 810   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
 811   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
 812   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
 813   /// context requires.
 814   template <typename T, typename AnalysisManagerT>
 815   PreservedAnalyses run(T &&Arg, AnalysisManagerT *AM) {
 816     if (AM)
 817       // We have to directly invalidate the analysis result as we can't
 818       // enumerate all other analyses and use the preserved set to control it.
 819       (void)AM->template invalidate<AnalysisT>(std::forward<T>(Arg));
 820
 821     return PreservedAnalyses::all();
 822   }
 823
 824   static StringRef name() { return "No-op Analysis Invalidation Pass"; }
 825 };
 826
 827 /// \brief A utility pass that does nothing but preserves no analyses.
 828 ///
 829 /// As a consequence fo not preserving any analyses, this pass will force all
 830 /// analysis passes to be re-run to produce fresh results if any are needed.
 831 struct InvalidateAllAnalysesPass {
 832   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
 833   template <typename T>
 834   PreservedAnalyses run(T &&Arg) {
 835     return PreservedAnalyses::none();
 836   }
 837
 838   static StringRef name() { return "InvalidateAllAnalysesPass"; }
 839 };
 840
 841 }
 842
 843 #endif