Avoid constructing std::strings unless pass debugging is ON.
[oota-llvm.git] / include / llvm / PassManagers.h
1 //===- llvm/PassManager.h - Pass Inftrastructre classes  --------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by Devang Patel and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file declares the LLVM Pass Manager infrastructure. 
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/PassManager.h"
15
16 using namespace llvm;
17 class llvm::PMDataManager;
18 class llvm::PMStack;
19
20 //===----------------------------------------------------------------------===//
21 // Overview:
22 // The Pass Manager Infrastructure manages passes. It's responsibilities are:
23 // 
24 //   o Manage optimization pass execution order
25 //   o Make required Analysis information available before pass P is run
26 //   o Release memory occupied by dead passes
27 //   o If Analysis information is dirtied by a pass then regenerate Analysis 
28 //     information before it is consumed by another pass.
29 //
30 // Pass Manager Infrastructure uses multiple pass managers.  They are
31 // PassManager, FunctionPassManager, MPPassManager, FPPassManager, BBPassManager.
32 // This class hierarcy uses multiple inheritance but pass managers do not derive
33 // from another pass manager.
34 //
35 // PassManager and FunctionPassManager are two top-level pass manager that
36 // represents the external interface of this entire pass manager infrastucture.
37 //
38 // Important classes :
39 //
40 // [o] class PMTopLevelManager;
41 //
42 // Two top level managers, PassManager and FunctionPassManager, derive from 
43 // PMTopLevelManager. PMTopLevelManager manages information used by top level 
44 // managers such as last user info.
45 //
46 // [o] class PMDataManager;
47 //
48 // PMDataManager manages information, e.g. list of available analysis info, 
49 // used by a pass manager to manage execution order of passes. It also provides
50 // a place to implement common pass manager APIs. All pass managers derive from
51 // PMDataManager.
52 //
53 // [o] class BBPassManager : public FunctionPass, public PMDataManager;
54 //
55 // BBPassManager manages BasicBlockPasses.
56 //
57 // [o] class FunctionPassManager;
58 //
59 // This is a external interface used by JIT to manage FunctionPasses. This
60 // interface relies on FunctionPassManagerImpl to do all the tasks.
61 //
62 // [o] class FunctionPassManagerImpl : public ModulePass, PMDataManager,
63 //                                     public PMTopLevelManager;
64 //
65 // FunctionPassManagerImpl is a top level manager. It manages FPPassManagers
66 //
67 // [o] class FPPassManager : public ModulePass, public PMDataManager;
68 //
69 // FPPassManager manages FunctionPasses and BBPassManagers
70 //
71 // [o] class MPPassManager : public Pass, public PMDataManager;
72 //
73 // MPPassManager manages ModulePasses and FPPassManagers
74 //
75 // [o] class PassManager;
76 //
77 // This is a external interface used by various tools to manages passes. It
78 // relies on PassManagerImpl to do all the tasks.
79 //
80 // [o] class PassManagerImpl : public Pass, public PMDataManager,
81 //                             public PMDTopLevelManager
82 //
83 // PassManagerImpl is a top level pass manager responsible for managing
84 // MPPassManagers.
85 //===----------------------------------------------------------------------===//
86
87 namespace llvm {
88
89 /// FunctionPassManager and PassManager, two top level managers, serve 
90 /// as the public interface of pass manager infrastructure.
91 enum TopLevelManagerType {
92   TLM_Function,  // FunctionPassManager
93   TLM_Pass       // PassManager
94 };
95     
96 // enums for debugging strings
97 enum PassDebuggingString {
98   EXECUTION_MSG, // "Executing Pass '"
99   MODIFICATION_MSG, // "' Made Modification '"
100   FREEING_MSG, // " Freeing Pass '"
101   ON_BASICBLOCK_MSG, // "'  on BasicBlock '" + PassName + "'...\n"
102   ON_FUNCTION_MSG, // "' on Function '" + FunctionName + "'...\n"
103   ON_MODULE_MSG, // "' on Module '" + ModuleName + "'...\n"
104   ON_LOOP_MSG, // " 'on Loop ...\n'"
105   ON_CG_MSG // "' on Call Graph ...\n'"
106 };  
107
108 //===----------------------------------------------------------------------===//
109 // PMTopLevelManager
110 //
111 /// PMTopLevelManager manages LastUser info and collects common APIs used by
112 /// top level pass managers.
113 class PMTopLevelManager {
114 public:
115
116   virtual unsigned getNumContainedManagers() {
117     return PassManagers.size();
118   }
119
120   /// Schedule pass P for execution. Make sure that passes required by
121   /// P are run before P is run. Update analysis info maintained by
122   /// the manager. Remove dead passes. This is a recursive function.
123   void schedulePass(Pass *P);
124
125   /// This is implemented by top level pass manager and used by 
126   /// schedulePass() to add analysis info passes that are not available.
127   virtual void addTopLevelPass(Pass  *P) = 0;
128
129   /// Set pass P as the last user of the given analysis passes.
130   void setLastUser(std::vector<Pass *> &AnalysisPasses, Pass *P);
131
132   /// Collect passes whose last user is P
133   void collectLastUses(std::vector<Pass *> &LastUses, Pass *P);
134
135   /// Find the pass that implements Analysis AID. Search immutable
136   /// passes and all pass managers. If desired pass is not found
137   /// then return NULL.
138   Pass *findAnalysisPass(AnalysisID AID);
139
140   PMTopLevelManager(enum TopLevelManagerType t);
141   virtual ~PMTopLevelManager(); 
142
143   /// Add immutable pass and initialize it.
144   inline void addImmutablePass(ImmutablePass *P) {
145     P->initializePass();
146     ImmutablePasses.push_back(P);
147   }
148
149   inline std::vector<ImmutablePass *>& getImmutablePasses() {
150     return ImmutablePasses;
151   }
152
153   void addPassManager(Pass *Manager) {
154     PassManagers.push_back(Manager);
155   }
156
157   // Add Manager into the list of managers that are not directly
158   // maintained by this top level pass manager
159   inline void addIndirectPassManager(PMDataManager *Manager) {
160     IndirectPassManagers.push_back(Manager);
161   }
162
163   // Print passes managed by this top level manager.
164   void dumpPasses() const;
165   void dumpArguments() const;
166
167   void initializeAllAnalysisInfo();
168
169   // Active Pass Managers
170   PMStack activeStack;
171
172 protected:
173   
174   /// Collection of pass managers
175   std::vector<Pass *> PassManagers;
176
177 private:
178
179   /// Collection of pass managers that are not directly maintained
180   /// by this pass manager
181   std::vector<PMDataManager *> IndirectPassManagers;
182
183   // Map to keep track of last user of the analysis pass.
184   // LastUser->second is the last user of Lastuser->first.
185   std::map<Pass *, Pass *> LastUser;
186
187   /// Immutable passes are managed by top level manager.
188   std::vector<ImmutablePass *> ImmutablePasses;
189 };
190
191
192   
193 //===----------------------------------------------------------------------===//
194 // PMDataManager
195
196 /// PMDataManager provides the common place to manage the analysis data
197 /// used by pass managers.
198 class PMDataManager {
199 public:
200   PMDataManager(int Depth) : TPM(NULL), Depth(Depth) {
201     initializeAnalysisInfo();
202   }
203
204   virtual ~PMDataManager();
205
206   /// Return true IFF pass P's required analysis set does not required new
207   /// manager.
208   bool manageablePass(Pass *P);
209
210   /// Augment AvailableAnalysis by adding analysis made available by pass P.
211   void recordAvailableAnalysis(Pass *P);
212
213   /// Remove Analysis that is not preserved by the pass
214   void removeNotPreservedAnalysis(Pass *P);
215   
216   /// Remove dead passes
217   void removeDeadPasses(Pass *P, std::string Msg, enum PassDebuggingString);
218
219   /// Add pass P into the PassVector. Update 
220   /// AvailableAnalysis appropriately if ProcessAnalysis is true.
221   void add(Pass *P, bool ProcessAnalysis = true);
222
223   /// Initialize available analysis information.
224   void initializeAnalysisInfo() { 
225     TransferLastUses.clear();
226     AvailableAnalysis.clear();
227   }
228
229   /// Populate RequiredPasses with the analysis pass that are required by
230   /// pass P.
231   void collectRequiredAnalysisPasses(std::vector<Pass *> &RequiredPasses,
232                                      Pass *P);
233
234   /// All Required analyses should be available to the pass as it runs!  Here
235   /// we fill in the AnalysisImpls member of the pass so that it can
236   /// successfully use the getAnalysis() method to retrieve the
237   /// implementations it needs.
238   void initializeAnalysisImpl(Pass *P);
239
240   /// Find the pass that implements Analysis AID. If desired pass is not found
241   /// then return NULL.
242   Pass *findAnalysisPass(AnalysisID AID, bool Direction);
243
244   // Access toplevel manager
245   PMTopLevelManager *getTopLevelManager() { return TPM; }
246   void setTopLevelManager(PMTopLevelManager *T) { TPM = T; }
247
248   unsigned getDepth() const { return Depth; }
249
250   // Print routines used by debug-pass
251   void dumpLastUses(Pass *P, unsigned Offset) const;
252   void dumpPassArguments() const;
253   void dumpPassInfo(Pass *P, enum PassDebuggingString S1,
254                     enum PassDebuggingString S2, std::string Msg);
255   void dumpAnalysisSetInfo(const char *Msg, Pass *P,
256                            const std::vector<AnalysisID> &Set) const;
257
258   std::vector<Pass *>& getTransferredLastUses() {
259     return TransferLastUses;
260   }
261
262   virtual unsigned getNumContainedPasses() { 
263     return PassVector.size();
264   }
265
266   virtual PassManagerType getPassManagerType() const { 
267     assert ( 0 && "Invalid use of getPassManagerType");
268     return PMT_Unknown; 
269   }
270 protected:
271
272   // If a FunctionPass F is the last user of ModulePass info M
273   // then the F's manager, not F, records itself as a last user of M.
274   // Current pass manage is requesting parent manager to record parent
275   // manager as the last user of these TrransferLastUses passes.
276   std::vector<Pass *> TransferLastUses;
277
278   // Top level manager.
279   PMTopLevelManager *TPM;
280
281   // Collection of pass that are managed by this manager
282   std::vector<Pass *> PassVector;
283
284 private:
285   // Set of available Analysis. This information is used while scheduling 
286   // pass. If a pass requires an analysis which is not not available then 
287   // equired analysis pass is scheduled to run before the pass itself is 
288   // scheduled to run.
289   std::map<AnalysisID, Pass*> AvailableAnalysis;
290
291   unsigned Depth;
292 };
293
294 //===----------------------------------------------------------------------===//
295 // FPPassManager
296 //
297 /// FPPassManager manages BBPassManagers and FunctionPasses.
298 /// It batches all function passes and basic block pass managers together and 
299 /// sequence them to process one function at a time before processing next 
300 /// function.
301
302 class FPPassManager : public ModulePass, public PMDataManager {
303  
304 public:
305   FPPassManager(int Depth) : PMDataManager(Depth) { }
306   
307   /// run - Execute all of the passes scheduled for execution.  Keep track of
308   /// whether any of the passes modifies the module, and if so, return true.
309   bool runOnFunction(Function &F);
310   bool runOnModule(Module &M);
311
312   /// doInitialization - Run all of the initializers for the function passes.
313   ///
314   bool doInitialization(Module &M);
315   
316   /// doFinalization - Run all of the initializers for the function passes.
317   ///
318   bool doFinalization(Module &M);
319
320   /// Pass Manager itself does not invalidate any analysis info.
321   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
322     Info.setPreservesAll();
323   }
324
325   // Print passes managed by this manager
326   void dumpPassStructure(unsigned Offset);
327
328   virtual const char *getPassName() const {
329     return "Function Pass Manager";
330   }
331
332   FunctionPass *getContainedPass(unsigned N) {
333     assert ( N < PassVector.size() && "Pass number out of range!");
334     FunctionPass *FP = static_cast<FunctionPass *>(PassVector[N]);
335     return FP;
336   }
337
338   virtual PassManagerType getPassManagerType() const { 
339     return PMT_FunctionPassManager; 
340   }
341 };
342
343 }
344
345 extern void StartPassTimer(Pass *);
346 extern void StopPassTimer(Pass *);