Changed llvm_ostream et all to OStream. llvm_cerr, llvm_cout, llvm_null, are
[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 was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file 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/Streams.h"
33 #include <vector>
34 #include <map>
35 #include <iosfwd>
36 #include <typeinfo>
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 template<class Trait> class PassManagerT;
49 class BasicBlockPassManager;
50 class FunctionPassManagerT;
51 class ModulePassManager;
52 struct AnalysisResolver;
53
54 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
55 typedef const PassInfo* AnalysisID;
56
57 //===----------------------------------------------------------------------===//
58 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
59 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
60 /// constrained passes described below.
61 ///
62 class Pass {
63   friend struct AnalysisResolver;
64   AnalysisResolver *Resolver;  // AnalysisResolver this pass is owned by...
65   const PassInfo *PassInfoCache;
66
67   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
68   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
69   //
70   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
71
72   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
73   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
74 public:
75   Pass() : Resolver(0), PassInfoCache(0) {}
76   virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
77
78   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
79   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
80   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
81   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
82   /// intelligible name for the pass.
83   ///
84   virtual const char *getPassName() const;
85
86   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
87   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
88   ///
89   const PassInfo *getPassInfo() const;
90
91   /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
92   /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
93   ///
94   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
95   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
96
97   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
98   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
99   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
100   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
101   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
102   /// ignored.
103   ///
104   void print(OStream &O, const Module *M) const {
105     if (O.stream()) print(*O.stream(), M);
106   }
107   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
108   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
109
110
111   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
112   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
113   /// particular analysis result to this function, it can then use the
114   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
115   ///
116   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
117     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
118   }
119
120   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
121   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
122   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
123   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
124   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
125   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
126   /// free memory when it is unused.
127   ///
128   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
129   /// longer used.
130   ///
131   virtual void releaseMemory() {}
132
133   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
134   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
135
136
137   // getPassInfo - Static method to get the pass information from a class name.
138   template<typename AnalysisClass>
139   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
140     return lookupPassInfo(typeid(AnalysisClass));
141   }
142
143   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
144   // or null if it is not known.
145   static const PassInfo *lookupPassInfo(const std::type_info &TI);
146
147   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
148   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
149   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
150   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
151   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
152   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
153   /// automatically as the transform is performed.
154   ///
155   template<typename AnalysisType>
156   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
157
158   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
159   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
160   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
161   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
162   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
163   ///
164   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
165
166   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
167   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
168   /// getAnalysisUsage function.
169   ///
170   template<typename AnalysisType>
171   AnalysisType &getAnalysis() const {
172     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
173     const PassInfo *PI = getClassPassInfo<AnalysisType>();
174     return getAnalysisID<AnalysisType>(PI);
175   }
176
177   template<typename AnalysisType>
178   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const {
179     assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
180     assert(PI && "getAnalysis for unregistered pass!");
181
182     // PI *must* appear in AnalysisImpls.  Because the number of passes used
183     // should be a small number, we just do a linear search over a (dense)
184     // vector.
185     Pass *ResultPass = 0;
186     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
187       assert(i != AnalysisImpls.size() &&
188              "getAnalysis*() called on an analysis that was not "
189              "'required' by pass!");
190       if (AnalysisImpls[i].first == PI) {
191         ResultPass = AnalysisImpls[i].second;
192         break;
193       }
194     }
195
196     // Because the AnalysisType may not be a subclass of pass (for
197     // AnalysisGroups), we must use dynamic_cast here to potentially adjust the
198     // return pointer (because the class may multiply inherit, once from pass,
199     // once from AnalysisType).
200     //
201     AnalysisType *Result = dynamic_cast<AnalysisType*>(ResultPass);
202     assert(Result && "Pass does not implement interface required!");
203     return *Result;
204   }
205
206 private:
207   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
208   friend class ModulePassManager;
209   friend class FunctionPassManagerT;
210   friend class BasicBlockPassManager;
211 };
212
213 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
214   P.print(OS, 0); return OS;
215 }
216
217 //===----------------------------------------------------------------------===//
218 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
219 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
220 /// they want to the program.
221 ///
222 class ModulePass : public Pass {
223 public:
224   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
225   /// being operated on.
226   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
227
228   virtual bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
229   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
230
231   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
232 };
233
234
235 //===----------------------------------------------------------------------===//
236 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
237 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
238 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
239 ///
240 class ImmutablePass : public ModulePass {
241 public:
242   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
243   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
244   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
245   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
246   /// these passes with getAnalysis<>.
247   ///
248   virtual void initializePass() {}
249
250   /// ImmutablePasses are never run.
251   ///
252   virtual bool runOnModule(Module &M) { return false; }
253
254 private:
255   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
256   friend class ModulePassManager;
257   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
258 };
259
260 //===----------------------------------------------------------------------===//
261 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
262 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
263 /// following constraints:
264 ///
265 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
266 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
267 ///     functions in the module
268 ///
269 class FunctionPass : public ModulePass {
270 public:
271   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
272   /// any necessary per-module initialization.
273   ///
274   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
275
276   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
277   /// per-function processing of the pass.
278   ///
279   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
280
281   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
282   /// processing needed after all passes have run.
283   ///
284   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
285
286   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
287   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
288   /// finalizing.
289   ///
290   virtual bool runOnModule(Module &M);
291
292   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
293   /// finalize.
294   ///
295   bool run(Function &F);
296
297 protected:
298   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
299   friend class ModulePassManager;
300   friend class FunctionPassManagerT;
301   friend class BasicBlockPassManager;
302   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU);
303   virtual void addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM, AnalysisUsage &AU);
304 };
305
306
307
308 //===----------------------------------------------------------------------===//
309 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
310 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
311 /// meet the following constraints:
312 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
313 ///      instruction at a time.
314 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
315 ///      other basic block in the function.
316 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
317 ///
318 class BasicBlockPass : public FunctionPass {
319 public:
320   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
321   /// any necessary per-module initialization.
322   ///
323   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
324
325   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
326   /// to do any necessary per-function initialization.
327   ///
328   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
329
330   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
331   /// per-basicblock processing of the pass.
332   ///
333   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
334
335   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
336   /// do any post processing needed after all passes have run.
337   ///
338   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
339
340   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
341   /// processing needed after all passes have run.
342   ///
343   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
344
345
346   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
347   // each function.
348   //
349   bool runOnFunction(Function &F);
350
351   /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
352   /// finalize.
353   ///
354   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
355   virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
356
357 private:
358   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
359   friend class FunctionPassManagerT;
360   friend class BasicBlockPassManager;
361   virtual void addToPassManager(ModulePassManager *PM, AnalysisUsage &AU) {
362     FunctionPass::addToPassManager(PM, AU);
363   }
364   virtual void addToPassManager(FunctionPassManagerT *PM, AnalysisUsage &AU);
365   virtual void addToPassManager(BasicBlockPassManager *PM,AnalysisUsage &AU);
366 };
367
368 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
369 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
370 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
371 extern bool TimePassesIsEnabled;
372
373 } // End llvm namespace
374
375 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
376 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
377 //
378 #include "llvm/PassSupport.h"
379 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
380
381 #endif