Add RegionPass support.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Pass.h
index f43db85cbbd4dfd681e4f2dad34fad5f27f4789e..ed0fb39f5d6cdbe42a5687697f16420670a59a17 100644 (file)
-//===- llvm/Pass.h - Base class for XForm Passes -----------------*- C++ -*--=//
+//===- llvm/Pass.h - Base class for Passes ----------------------*- C++ -*-===//
+//
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file defines a base class that indicates that a specified class is a
 // transformation pass implementation.
 //
-// Pass's are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
+// Passes are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
 // and organizationally optimal order without having to specify it at the front
 // end.  This allows arbitrary passes to be strung together and have them
 // executed as effeciently as possible.
 //
 // Passes should extend one of the classes below, depending on the guarantees
 // that it can make about what will be modified as it is run.  For example, most
-// global optimizations should derive from MethodPass, because they do not add
-// or delete methods, they operate on the internals of the method.
+// global optimizations should derive from FunctionPass, because they do not add
+// or delete functions, they operate on the internals of the function.
+//
+// Note that this file #includes PassSupport.h and PassAnalysisSupport.h (at the
+// bottom), so the APIs exposed by these files are also automatically available
+// to all users of this file.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #ifndef LLVM_PASS_H
 #define LLVM_PASS_H
 
-#include <vector>
-#include <map>
-class Value;
+#include <string>
+
+namespace llvm {
+
 class BasicBlock;
-class Method;
+class Function;
 class Module;
-class AnalysisID;
-class Pass;
-template<class UnitType> class PassManagerT;
-struct AnalysisResolver;
+class AnalysisUsage;
+class PassInfo;
+class ImmutablePass;
+class PMStack;
+class AnalysisResolver;
+class PMDataManager;
+class raw_ostream;
+class StringRef;
+
+// AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
+typedef const void* AnalysisID;
+
+/// Different types of internal pass managers. External pass managers
+/// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
+/// Ordering of pass manager types is important here.
+enum PassManagerType {
+  PMT_Unknown = 0,
+  PMT_ModulePassManager = 1, ///< MPPassManager 
+  PMT_CallGraphPassManager,  ///< CGPassManager
+  PMT_FunctionPassManager,   ///< FPPassManager
+  PMT_LoopPassManager,       ///< LPPassManager
+  PMT_RegionPassManager,     ///< RGPassManager
+  PMT_BasicBlockPassManager, ///< BBPassManager
+  PMT_Last
+};
+
+// Different types of passes.
+enum PassKind {
+  PT_BasicBlock,
+  PT_Region,
+  PT_Loop,
+  PT_Function,
+  PT_CallGraphSCC,
+  PT_Module,
+  PT_PassManager
+};
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
-// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
-// constrained passes described below.
-//
+/// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
+/// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
+/// constrained passes described below.
+///
 class Pass {
-  friend class AnalysisResolver;
-  AnalysisResolver *Resolver;  // AnalysisResolver this pass is owned by...
+  AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
+  const void *PassID;
+  PassKind Kind;
+  void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
+  Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
+  
 public:
-  typedef std::vector<AnalysisID> AnalysisSet;
-
-  inline Pass(AnalysisResolver *AR = 0) : Resolver(AR) {}
-  inline virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
-
-
-  // run - Run this pass, returning true if a modification was made to the
-  // module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
-  //
-  virtual bool run(Module *M) = 0;
-
-  // getAnalysisUsageInfo - This function should be overriden by passes that
-  // need analysis information to do their job.  If a pass specifies that it
-  // uses a particular analysis result to this function, it can then use the
-  // getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
-  //
-  // The Destroyed vector is used to communicate what analyses are invalidated
-  // by this pass.  This is critical to specify so that the PassManager knows
-  // which analysis must be rerun after this pass has proceeded.  Analysis are
-  // only invalidated if run() returns true.
-  //
-  // The Provided vector is used for passes that provide analysis information,
-  // these are the analysis passes themselves.  All analysis passes should
-  // override this method to return themselves in the provided set.
-  //
-  virtual void getAnalysisUsageInfo(AnalysisSet &Required,
-                                    AnalysisSet &Destroyed,
-                                    AnalysisSet &Provided) {
-    // By default, no analysis results are used or destroyed.
+  explicit Pass(PassKind K, char &pid);
+  virtual ~Pass();
+
+  
+  PassKind getPassKind() const { return Kind; }
+  
+  /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
+  /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
+  /// Registration templates, but can be overloaded directly.
+  ///
+  virtual const char *getPassName() const;
+
+  /// getPassID - Return the PassID number that corresponds to this pass.
+  virtual AnalysisID getPassID() const {
+    return PassID;
   }
 
-#ifndef NDEBUG
+  /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
+  /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
+  /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
+  /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
+  /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
+  /// ignored.
+  ///
+  virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
+  void dump() const; // dump - Print to stderr.
+
+  /// createPrinterPass - Get a Pass appropriate to print the IR this
+  /// pass operates one (Module, Function or MachineFunction).
+  virtual Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
+                                  const std::string &Banner) const = 0;
+
+  /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
+  /// PMS is the stack of available pass manager. 
+  virtual void assignPassManager(PMStack &, 
+                                 PassManagerType) {}
+  /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
+  virtual void preparePassManager(PMStack &);
+  
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
+
+  // Access AnalysisResolver
+  void setResolver(AnalysisResolver *AR);
+  AnalysisResolver *getResolver() const { return Resolver; }
+
+  /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
+  /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
+  /// particular analysis result to this function, it can then use the
+  /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
+  ///
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const;
+
+  /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
+  /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
+  /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
+  /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
+  /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
+  /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
+  /// free memory when it is unused.
+  ///
+  /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
+  /// longer used.
+  ///
+  virtual void releaseMemory();
+
+  /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
+  /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
+  /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
+  /// info.
+  virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(AnalysisID ID);
+  virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass();
+  virtual PMDataManager *getAsPMDataManager();
+  
+  /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
+  /// check state of analysis information. 
+  virtual void verifyAnalysis() const;
+
   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
-#endif
 
-protected:
-  // getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get to
-  // the analysis information that they claim to use by overriding the
-  // getAnalysisUsageInfo function.
-  //
+  // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
+  // or null if it is not known.
+  static const PassInfo *lookupPassInfo(const void *TI);
+
+  // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
+  // argument string, or null if it is not known.
+  static const PassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
+
+  /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
+  /// get analysis information that might be around, for example to update it.
+  /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
+  /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
+  /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
+  /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
+  /// the transform is performed.
+  ///
+  template<typename AnalysisType> AnalysisType *
+    getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
+
+  /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
+  /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
+  /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
+  /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
+  /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
+  ///
+  bool mustPreserveAnalysisID(char &AID) const;
+
+  /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
+  /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
+  /// getAnalysisUsage function.
+  ///
   template<typename AnalysisType>
-  AnalysisType &getAnalysis(AnalysisID AID = AnalysisType::ID) {
-    assert(Resolver && "Pass not resident in a PassManager object!");
-    return *(AnalysisType*)Resolver->getAnalysis(AID);
-  }
+  AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
+
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
+
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI) const;
 
-private:
-  friend class PassManagerT<Module>;
-  friend class PassManagerT<Method>;
-  friend class PassManagerT<BasicBlock>;
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Module> *PM,
-                                AnalysisSet &Destroyed,
-                                AnalysisSet &Provided);
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI, Function &F);
 };
 
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// MethodPass class - This class is used to implement most global optimizations.
-// Optimizations should subclass this class if they meet the following
-// constraints:
-//  1. Optimizations are organized globally, ie a method at a time
-//  2. Optimizing a method does not cause the addition or removal of any methods
-//     in the module
-//
-struct MethodPass : public Pass {
-  // doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
-  // any neccesary per-module initialization.
-  //
-  virtual bool doInitialization(Module *M) { return false; }
-
-  // runOnMethod - Virtual method overriden by subclasses to do the per-method
-  // processing of the pass.
-  //
-  virtual bool runOnMethod(Method *M) = 0;
-
-  // doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
-  // processing needed after all passes have run.
-  //
-  virtual bool doFinalization(Module *M) { return false; }
-
-  // run - On a module, we run this pass by initializing, ronOnMethod'ing once
-  // for every method in the module, then by finalizing.
-  //
-  virtual bool run(Module *M);
-
-  // run - On a method, we simply initialize, run the method, then finalize.
-  //
-  bool run(Method *M);
-
-private:
-  friend class PassManagerT<Module>;
-  friend class PassManagerT<Method>;
-  friend class PassManagerT<BasicBlock>;
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Module> *PM,AnalysisSet &Destroyed,
-                                AnalysisSet &Provided);
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Method> *PM,AnalysisSet &Destroyed,
-                                AnalysisSet &Provided);
+/// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
+/// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
+/// they want to the program.
+///
+class ModulePass : public Pass {
+public:
+  /// createPrinterPass - Get a module printer pass.
+  Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
+
+  /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
+  /// being operated on.
+  virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
+
+  virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
+                                 PassManagerType T);
+
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
+
+  explicit ModulePass(char &pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
+  // Force out-of-line virtual method.
+  virtual ~ModulePass();
 };
 
 
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+/// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
+/// not need to be run.  This is useful for things like target information and
+/// "basic" versions of AnalysisGroups.
+///
+class ImmutablePass : public ModulePass {
+public:
+  /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
+  /// them to perform various initialization actions they require.  This is
+  /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
+  /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
+  /// these passes with getAnalysis<>.
+  ///
+  virtual void initializePass();
+
+  virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return this; }
+
+  /// ImmutablePasses are never run.
+  ///
+  bool runOnModule(Module &) { return false; }
+
+  explicit ImmutablePass(char &pid) 
+  : ModulePass(pid) {}
+  
+  // Force out-of-line virtual method.
+  virtual ~ImmutablePass();
+};
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
-// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
-// meet the following constraints:
-//   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
-//      instruction at a time.
-//   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained method, or any
-//      other basic block in the method.
-//   3. Optimizations conform to all of the contstraints of MethodPass's.
-//
-struct BasicBlockPass : public MethodPass {
-  // runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
-  // per-basicblock processing of the pass.
-  //
-  virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock *M) = 0;
-
-  // To run this pass on a method, we simply call runOnBasicBlock once for each
-  // method.
-  //
-  virtual bool runOnMethod(Method *BB);
-
-  // To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
-  // finalize.
-  //
-  bool run(BasicBlock *BB);
-
-private:
-  friend class PassManagerT<Method>;
-  friend class PassManagerT<BasicBlock>;
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Method> *PM,AnalysisSet &Destroyed,
-                                AnalysisSet &Provided);
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<BasicBlock> *PM,
-                                AnalysisSet &Destroyed,
-                                AnalysisSet &Provided);
+/// FunctionPass class - This class is used to implement most global
+/// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
+/// following constraints:
+///
+///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
+///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
+///     functions in the module
+///
+class FunctionPass : public Pass {
+public:
+  explicit FunctionPass(char &pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
+
+  /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
+  Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
+
+  /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
+  /// any necessary per-module initialization.
+  ///
+  virtual bool doInitialization(Module &);
+  
+  /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
+  /// per-function processing of the pass.
+  ///
+  virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
+
+  /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
+  /// processing needed after all passes have run.
+  ///
+  virtual bool doFinalization(Module &);
+
+  virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
+                                 PassManagerType T);
+
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 };
 
 
-// CreatePass - Helper template to invoke the constructor for the AnalysisID
-// class. Note that this should be a template internal to AnalysisID, but
-// GCC 2.95.3 crashes if we do that, doh.
-//
-template<class AnalysisType>
-static Pass *CreatePass(AnalysisID ID) { return new AnalysisType(ID); }
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// AnalysisID - This class is used to uniquely identify an analysis pass that
-//              is referenced by a transformation.
-//
-class AnalysisID {
-  static unsigned NextID;               // Next ID # to deal out...
-  unsigned ID;                          // Unique ID for this analysis
-  Pass *(*Constructor)(AnalysisID);     // Constructor to return the Analysis
-
-  AnalysisID();                         // Disable default ctor
-  AnalysisID(unsigned id, Pass *(*Ct)(AnalysisID)) : ID(id), Constructor(Ct) {}
+/// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
+/// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
+/// meet the following constraints:
+///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
+///      instruction at a time.
+///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
+///      other basic block in the function.
+///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
+///
+class BasicBlockPass : public Pass {
 public:
-  // create - the only way to define a new AnalysisID.  This static method is
-  // supposed to be used to define the class static AnalysisID's that are
-  // provided by analysis passes.  In the implementation (.cpp) file for the
-  // class, there should be a line that looks like this (using CallGraph as an
-  // example):
-  //
-  //  AnalysisID CallGraph::ID(AnalysisID::create<CallGraph>());
-  //
-  template<class AnalysisType>
-  static AnalysisID create() {
-    return AnalysisID(NextID++, CreatePass<AnalysisType>);
-  }
+  explicit BasicBlockPass(char &pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
 
-  inline Pass *createPass() const { return Constructor(*this); }
+  /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
+  Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
 
-  inline bool operator==(const AnalysisID &A) const {
-    return A.ID == ID;
-  }
-  inline bool operator!=(const AnalysisID &A) const {
-    return A.ID != ID;
-  }
-  inline bool operator<(const AnalysisID &A) const {
-    return ID < A.ID;
-  }
-};
+  /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
+  /// any necessary per-module initialization.
+  ///
+  virtual bool doInitialization(Module &);
 
+  /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
+  /// to do any necessary per-function initialization.
+  ///
+  virtual bool doInitialization(Function &);
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-// AnalysisResolver - Simple interface implemented by PassManagers objects that
-// is used to pull analysis information out of them.
-//
-struct AnalysisResolver {
-  virtual Pass *getAnalysisOrNullUp(AnalysisID ID) = 0;
-  virtual Pass *getAnalysisOrNullDown(AnalysisID ID) = 0;
-  Pass *getAnalysis(AnalysisID ID) {
-    Pass *Result = getAnalysisOrNullUp(ID);
-    assert(Result && "Pass has an incorrect analysis uses set!");
-    return Result;
-  }
-  virtual unsigned getDepth() const = 0;
-protected:
-  void setAnalysisResolver(Pass *P, AnalysisResolver *AR);
+  /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
+  /// per-basicblock processing of the pass.
+  ///
+  virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
+
+  /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
+  /// do any post processing needed after all passes have run.
+  ///
+  virtual bool doFinalization(Function &);
+
+  /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
+  /// processing needed after all passes have run.
+  ///
+  virtual bool doFinalization(Module &);
+
+  virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
+                                 PassManagerType T);
+
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 };
 
+/// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
+/// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
+/// @brief This is the storage for the -time-passes option.
+extern bool TimePassesIsEnabled;
 
+} // End llvm namespace
+
+// Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
+// but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
+//
+#include "llvm/PassSupport.h"
+#include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
 
 #endif