Move the PMStack class out of Pass.h and into PassManagers.h.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Pass.h
1 //===- llvm/Pass.h - Base class for Passes ----------------------*- 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 //
10 // This file defines a base class that indicates that a specified class is a
11 // transformation pass implementation.
12 //
13 // Passes are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
14 // and organizationally optimal order without having to specify it at the front
15 // end.  This allows arbitrary passes to be strung together and have them
16 // executed as effeciently as possible.
17 //
18 // Passes should extend one of the classes below, depending on the guarantees
19 // that it can make about what will be modified as it is run.  For example, most
20 // global optimizations should derive from FunctionPass, because they do not add
21 // or delete functions, they operate on the internals of the function.
22 //
23 // Note that this file #includes PassSupport.h and PassAnalysisSupport.h (at the
24 // bottom), so the APIs exposed by these files are also automatically available
25 // to all users of this file.
26 //
27 //===----------------------------------------------------------------------===//
28
29 #ifndef LLVM_PASS_H
30 #define LLVM_PASS_H
31
32 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
33 #include "llvm/Support/Streams.h"
34 #include <vector>
35 #include <map>
36 #include <iosfwd>
37 #include <cassert>
38
39 namespace llvm {
40
41 class Value;
42 class BasicBlock;
43 class Function;
44 class Module;
45 class AnalysisUsage;
46 class PassInfo;
47 class ImmutablePass;
48 class PMStack;
49 class AnalysisResolver;
50 class PMDataManager;
51
52 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
53 typedef const PassInfo* AnalysisID;
54
55 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
56 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
57 /// Ordering of pass manager types is important here.
58 enum PassManagerType {
59   PMT_Unknown = 0,
60   PMT_ModulePassManager = 1, /// MPPassManager 
61   PMT_CallGraphPassManager,  /// CGPassManager
62   PMT_FunctionPassManager,   /// FPPassManager
63   PMT_LoopPassManager,       /// LPPassManager
64   PMT_BasicBlockPassManager, /// BBPassManager
65   PMT_Last
66 };
67
68 //===----------------------------------------------------------------------===//
69 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
70 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
71 /// constrained passes described below.
72 ///
73 class Pass {
74   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
75   intptr_t PassID;
76
77   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
78   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
79   //
80   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
81
82   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
83   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
84 public:
85   explicit Pass(intptr_t pid) : Resolver(0), PassID(pid) {}
86   explicit Pass(const void *pid) : Resolver(0), PassID((intptr_t)pid) {}
87   virtual ~Pass();
88
89   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
90   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
91   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
92   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
93   /// intelligible name for the pass.
94   ///
95   virtual const char *getPassName() const;
96
97   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
98   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
99   ///
100   const PassInfo *getPassInfo() const;
101
102   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
103   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
104   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
105   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
106   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
107   /// ignored.
108   ///
109   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
110   void print(std::ostream *O, const Module *M) const { if (O) print(*O, M); }
111   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
112
113   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
114   /// PMS is the stack of available pass manager. 
115   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
116                                  PassManagerType T = PMT_Unknown) {}
117   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
118   virtual void preparePassManager(PMStack &PMS) {}
119   
120   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
121   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
122     return PMT_Unknown; 
123   }
124
125   // Access AnalysisResolver
126   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { 
127     assert (!Resolver && "Resolver is already set");
128     Resolver = AR; 
129   }
130   inline AnalysisResolver *getResolver() { 
131     assert (Resolver && "Resolver is not set");
132     return Resolver; 
133   }
134
135   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
136   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
137   /// particular analysis result to this function, it can then use the
138   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
139   ///
140   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
141     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
142   }
143
144   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
145   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
146   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
147   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
148   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
149   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
150   /// free memory when it is unused.
151   ///
152   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
153   /// longer used.
154   ///
155   virtual void releaseMemory() {}
156
157   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
158   /// check state of analysis information. 
159   virtual void verifyAnalysis() const {}
160
161   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
162   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
163
164   template<typename AnalysisClass>
165   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
166     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
167   }
168
169   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
170   // or null if it is not known.
171   static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
172
173   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
174   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
175   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
176   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
177   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
178   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
179   /// automatically as the transform is performed.
180   ///
181   template<typename AnalysisType>
182   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
183
184   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
185   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
186   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
187   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
188   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
189   ///
190   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
191
192   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
193   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
194   /// getAnalysisUsage function.
195   ///
196   template<typename AnalysisType>
197   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
198
199   template<typename AnalysisType>
200   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassanalysisSupport.h
201
202   template<typename AnalysisType>
203   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
204
205   template<typename AnalysisType>
206   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
207 };
208
209 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
210   P.print(OS, 0); return OS;
211 }
212
213 //===----------------------------------------------------------------------===//
214 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
215 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
216 /// they want to the program.
217 ///
218 class ModulePass : public Pass {
219 public:
220   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
221   /// being operated on.
222   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
223
224   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
225                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
226
227   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
228   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
229     return PMT_ModulePassManager;
230   }
231
232   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
233   explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(pid) {}
234   // Force out-of-line virtual method.
235   virtual ~ModulePass();
236 };
237
238
239 //===----------------------------------------------------------------------===//
240 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
241 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
242 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
243 ///
244 class ImmutablePass : public ModulePass {
245 public:
246   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
247   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
248   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
249   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
250   /// these passes with getAnalysis<>.
251   ///
252   virtual void initializePass() {}
253
254   /// ImmutablePasses are never run.
255   ///
256   bool runOnModule(Module &M) { return false; }
257
258   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
259   explicit ImmutablePass(const void *pid) : ModulePass(pid) {}
260   
261   // Force out-of-line virtual method.
262   virtual ~ImmutablePass();
263 };
264
265 //===----------------------------------------------------------------------===//
266 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
267 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
268 /// following constraints:
269 ///
270 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
271 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
272 ///     functions in the module
273 ///
274 class FunctionPass : public Pass {
275 public:
276   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
277   explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
278
279   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
280   /// any necessary per-module initialization.
281   ///
282   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
283
284   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
285   /// per-function processing of the pass.
286   ///
287   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
288
289   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
290   /// processing needed after all passes have run.
291   ///
292   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
293
294   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
295   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
296   /// finalizing.
297   ///
298   virtual bool runOnModule(Module &M);
299
300   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
301   /// finalize.
302   ///
303   bool run(Function &F);
304
305   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
306                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
307
308   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
309   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
310     return PMT_FunctionPassManager;
311   }
312 };
313
314
315
316 //===----------------------------------------------------------------------===//
317 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
318 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
319 /// meet the following constraints:
320 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
321 ///      instruction at a time.
322 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
323 ///      other basic block in the function.
324 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
325 ///
326 class BasicBlockPass : public Pass {
327 public:
328   explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
329   explicit BasicBlockPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
330
331   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
332   /// any necessary per-module initialization.
333   ///
334   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
335
336   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
337   /// to do any necessary per-function initialization.
338   ///
339   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
340
341   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
342   /// per-basicblock processing of the pass.
343   ///
344   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
345
346   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
347   /// do any post processing needed after all passes have run.
348   ///
349   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
350
351   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
352   /// processing needed after all passes have run.
353   ///
354   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
355
356
357   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
358   // each function.
359   //
360   bool runOnFunction(Function &F);
361
362   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
363                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
364
365   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
366   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
367     return PMT_BasicBlockPassManager; 
368   }
369 };
370
371 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
372 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
373 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
374 extern bool TimePassesIsEnabled;
375
376 } // End llvm namespace
377
378 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
379 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
380 //
381 #include "llvm/PassSupport.h"
382 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
383
384 #endif