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 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  39 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  40 #include "llvm/ADT/polymorphic_ptr.h"
  41 #include "llvm/Support/type_traits.h"
  42 #include "llvm/IR/Function.h"
  43 #include "llvm/IR/Module.h"
  44 #include <list>
  45 #include <vector>
  46
  47 namespace llvm {
  48
  49 class Module;
  50 class Function;
  51
  52 /// \brief An abstract set of preserved analyses following a transformation pass
  53 /// run.
  54 ///
  55 /// When a transformation pass is run, it can return a set of analyses whose
  56 /// results were preserved by that transformation. The default set is "none",
  57 /// and preserving analyses must be done explicitly.
  58 ///
  59 /// There is also an explicit all state which can be used (for example) when
  60 /// the IR is not mutated at all.
  61 class PreservedAnalyses {
  62 public:
  63   /// \brief Convenience factory function for the empty preserved set.
  64   static PreservedAnalyses none() { return PreservedAnalyses(); }
  65
  66   /// \brief Construct a special preserved set that preserves all passes.
  67   static PreservedAnalyses all() {
  68     PreservedAnalyses PA;
  69     PA.PreservedPassIDs.insert((void *)AllPassesID);
  70     return PA;
  71   }
  72
  73   PreservedAnalyses &operator=(PreservedAnalyses Arg) {
  74     swap(Arg);
  75     return *this;
  76   }
  77
  78   void swap(PreservedAnalyses &Arg) {
  79     PreservedPassIDs.swap(Arg.PreservedPassIDs);
  80   }
  81
  82   /// \brief Mark a particular pass as preserved, adding it to the set.
  83   template <typename PassT> void preserve() {
  84     if (!areAllPreserved())
  85       PreservedPassIDs.insert(PassT::ID());
  86   }
  87
  88   /// \brief Intersect this set with another in place.
  89   ///
  90   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
  91   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
  92   void intersect(const PreservedAnalyses &Arg) {
  93     if (Arg.areAllPreserved())
  94       return;
  95     if (areAllPreserved()) {
  96       PreservedPassIDs = Arg.PreservedPassIDs;
  97       return;
  98     }
  99     for (SmallPtrSet<void *, 2>::const_iterator I = PreservedPassIDs.begin(),
 100                                                 E = PreservedPassIDs.end();
 101          I != E; ++I)
 102       if (!Arg.PreservedPassIDs.count(*I))
 103         PreservedPassIDs.erase(*I);
 104   }
 105
 106 #if LLVM_HAS_RVALUE_REFERENCES
 107   /// \brief Intersect this set with a temporary other set in place.
 108   ///
 109   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
 110   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
 111   void intersect(PreservedAnalyses &&Arg) {
 112     if (Arg.areAllPreserved())
 113       return;
 114     if (areAllPreserved()) {
 115       PreservedPassIDs = std::move(Arg.PreservedPassIDs);
 116       return;
 117     }
 118     for (SmallPtrSet<void *, 2>::const_iterator I = PreservedPassIDs.begin(),
 119                                                 E = PreservedPassIDs.end();
 120          I != E; ++I)
 121       if (!Arg.PreservedPassIDs.count(*I))
 122         PreservedPassIDs.erase(*I);
 123   }
 124 #endif
 125
 126   /// \brief Query whether a pass is marked as preserved by this set.
 127   template <typename PassT> bool preserved() const {
 128     return preserved(PassT::ID());
 129   }
 130
 131   /// \brief Query whether an abstract pass ID is marked as preserved by this
 132   /// set.
 133   bool preserved(void *PassID) const {
 134     return PreservedPassIDs.count((void *)AllPassesID) ||
 135            PreservedPassIDs.count(PassID);
 136   }
 137
 138 private:
 139   // Note that this must not be -1 or -2 as those are already used by the
 140   // SmallPtrSet.
 141   static const uintptr_t AllPassesID = (intptr_t)-3;
 142
 143   bool areAllPreserved() const { return PreservedPassIDs.count((void *)AllPassesID); }
 144
 145   SmallPtrSet<void *, 2> PreservedPassIDs;
 146 };
 147
 148 inline void swap(PreservedAnalyses &LHS, PreservedAnalyses &RHS) {
 149   LHS.swap(RHS);
 150 }
 151
 152 /// \brief Implementation details of the pass manager interfaces.
 153 namespace detail {
 154
 155 /// \brief Template for the abstract base class used to dispatch
 156 /// polymorphically over pass objects.
 157 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT> struct PassConcept {
 158   // Boiler plate necessary for the container of derived classes.
 159   virtual ~PassConcept() {}
 160   virtual PassConcept *clone() = 0;
 161
 162   /// \brief The polymorphic API which runs the pass over a given IR entity.
 163   ///
 164   /// Note that actual pass object can omit the analysis manager argument if
 165   /// desired. Also that the analysis manager may be null if there is no
 166   /// analysis manager in the pass pipeline.
 167   virtual PreservedAnalyses run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) = 0;
 168 };
 169
 170 /// \brief SFINAE metafunction for computing whether \c PassT has a run method
 171 /// accepting an \c AnalysisManagerT.
 172 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT,
 173           typename ResultT>
 174 class PassRunAcceptsAnalysisManager {
 175   typedef char SmallType;
 176   struct BigType { char a, b; };
 177
 178   template <typename T, ResultT (T::*)(IRUnitT, AnalysisManagerT *)>
 179   struct Checker;
 180
 181   template <typename T> static SmallType f(Checker<T, &T::run> *);
 182   template <typename T> static BigType f(...);
 183
 184 public:
 185   enum { Value = sizeof(f<PassT>(0)) == sizeof(SmallType) };
 186 };
 187
 188 /// \brief A template wrapper used to implement the polymorphic API.
 189 ///
 190 /// Can be instantiated for any object which provides a \c run method accepting
 191 /// an \c IRUnitT. It requires the pass to be a copyable object. When the
 192 /// \c run method also accepts an \c AnalysisManagerT*, we pass it along.
 193 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT,
 194           bool AcceptsAnalysisManager = PassRunAcceptsAnalysisManager<
 195               IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT, PreservedAnalyses>::Value>
 196 struct PassModel;
 197
 198 /// \brief Specialization of \c PassModel for passes that accept an analyis
 199 /// manager.
 200 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
 201 struct PassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
 202                  true> : PassConcept<IRUnitT, AnalysisManagerT> {
 203   PassModel(PassT Pass) : Pass(llvm_move(Pass)) {}
 204   virtual PassModel *clone() { return new PassModel(Pass); }
 205   virtual PreservedAnalyses run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) {
 206     return Pass.run(IR, AM);
 207   }
 208   PassT Pass;
 209 };
 210
 211 /// \brief Specialization of \c PassModel for passes that accept an analyis
 212 /// manager.
 213 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
 214 struct PassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
 215                  false> : PassConcept<IRUnitT, AnalysisManagerT> {
 216   PassModel(PassT Pass) : Pass(llvm_move(Pass)) {}
 217   virtual PassModel *clone() { return new PassModel(Pass); }
 218   virtual PreservedAnalyses run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) {
 219     return Pass.run(IR);
 220   }
 221   PassT Pass;
 222 };
 223
 224 /// \brief Abstract concept of an analysis result.
 225 ///
 226 /// This concept is parameterized over the IR unit that this result pertains
 227 /// to.
 228 template <typename IRUnitT> struct AnalysisResultConcept {
 229   virtual ~AnalysisResultConcept() {}
 230   virtual AnalysisResultConcept *clone() = 0;
 231
 232   /// \brief Method to try and mark a result as invalid.
 233   ///
 234   /// When the outer analysis manager detects a change in some underlying
 235   /// unit of the IR, it will call this method on all of the results cached.
 236   ///
 237   /// This method also receives a set of preserved analyses which can be used
 238   /// to avoid invalidation because the pass which changed the underlying IR
 239   /// took care to update or preserve the analysis result in some way.
 240   ///
 241   /// \returns true if the result is indeed invalid (the default).
 242   virtual bool invalidate(IRUnitT IR, const PreservedAnalyses &PA) = 0;
 243 };
 244
 245 /// \brief SFINAE metafunction for computing whether \c ResultT provides an
 246 /// \c invalidate member function.
 247 template <typename IRUnitT, typename ResultT> class ResultHasInvalidateMethod {
 248   typedef char SmallType;
 249   struct BigType { char a, b; };
 250
 251   template <typename T, bool (T::*)(IRUnitT, const PreservedAnalyses &)>
 252   struct Checker;
 253
 254   template <typename T> static SmallType f(Checker<T, &T::invalidate> *);
 255   template <typename T> static BigType f(...);
 256
 257 public:
 258   enum { Value = sizeof(f<ResultT>(0)) == sizeof(SmallType) };
 259 };
 260
 261 /// \brief Wrapper to model the analysis result concept.
 262 ///
 263 /// By default, this will implement the invalidate method with a trivial
 264 /// implementation so that the actual analysis result doesn't need to provide
 265 /// an invalidation handler. It is only selected when the invalidation handler
 266 /// is not part of the ResultT's interface.
 267 template <typename IRUnitT, typename PassT, typename ResultT,
 268           bool HasInvalidateHandler =
 269               ResultHasInvalidateMethod<IRUnitT, ResultT>::Value>
 270 struct AnalysisResultModel;
 271
 272 /// \brief Specialization of \c AnalysisResultModel which provides the default
 273 /// invalidate functionality.
 274 template <typename IRUnitT, typename PassT, typename ResultT>
 275 struct AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, ResultT,
 276                            false> : AnalysisResultConcept<IRUnitT> {
 277   AnalysisResultModel(ResultT Result) : Result(llvm_move(Result)) {}
 278   virtual AnalysisResultModel *clone() {
 279     return new AnalysisResultModel(Result);
 280   }
 281
 282   /// \brief The model bases invalidation solely on being in the preserved set.
 283   //
 284   // FIXME: We should actually use two different concepts for analysis results
 285   // rather than two different models, and avoid the indirect function call for
 286   // ones that use the trivial behavior.
 287   virtual bool invalidate(IRUnitT, const PreservedAnalyses &PA) {
 288     return !PA.preserved(PassT::ID());
 289   }
 290
 291   ResultT Result;
 292 };
 293
 294 /// \brief Specialization of \c AnalysisResultModel which delegates invalidate
 295 /// handling to \c ResultT.
 296 template <typename IRUnitT, typename PassT, typename ResultT>
 297 struct AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, ResultT,
 298                            true> : AnalysisResultConcept<IRUnitT> {
 299   AnalysisResultModel(ResultT Result) : Result(llvm_move(Result)) {}
 300   virtual AnalysisResultModel *clone() {
 301     return new AnalysisResultModel(Result);
 302   }
 303
 304   /// \brief The model delegates to the \c ResultT method.
 305   virtual bool invalidate(IRUnitT IR, const PreservedAnalyses &PA) {
 306     return Result.invalidate(IR, PA);
 307   }
 308
 309   ResultT Result;
 310 };
 311
 312 /// \brief Abstract concept of an analysis pass.
 313 ///
 314 /// This concept is parameterized over the IR unit that it can run over and
 315 /// produce an analysis result.
 316 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT>
 317 struct AnalysisPassConcept {
 318   virtual ~AnalysisPassConcept() {}
 319   virtual AnalysisPassConcept *clone() = 0;
 320
 321   /// \brief Method to run this analysis over a unit of IR.
 322   /// \returns The analysis result object to be queried by users, the caller
 323   /// takes ownership.
 324   virtual AnalysisResultConcept<IRUnitT> *run(IRUnitT IR,
 325                                               AnalysisManagerT *AM) = 0;
 326 };
 327
 328 /// \brief Wrapper to model the analysis pass concept.
 329 ///
 330 /// Can wrap any type which implements a suitable \c run method. The method
 331 /// must accept the IRUnitT as an argument and produce an object which can be
 332 /// wrapped in a \c AnalysisResultModel.
 333 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT,
 334           bool AcceptsAnalysisManager = PassRunAcceptsAnalysisManager<
 335               IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
 336               typename PassT::Result>::Value> struct AnalysisPassModel;
 337
 338 /// \brief Specialization of \c AnalysisPassModel which passes an
 339 /// \c AnalysisManager to PassT's run method.
 340 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
 341 struct AnalysisPassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
 342                          true> : AnalysisPassConcept<IRUnitT,
 343                                                      AnalysisManagerT> {
 344   AnalysisPassModel(PassT Pass) : Pass(llvm_move(Pass)) {}
 345   virtual AnalysisPassModel *clone() { return new AnalysisPassModel(Pass); }
 346
 347   // FIXME: Replace PassT::Result with type traits when we use C++11.
 348   typedef AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
 349       ResultModelT;
 350
 351   /// \brief The model delegates to the \c PassT::run method.
 352   ///
 353   /// The return is wrapped in an \c AnalysisResultModel.
 354   virtual ResultModelT *run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) {
 355     return new ResultModelT(Pass.run(IR, AM));
 356   }
 357
 358   PassT Pass;
 359 };
 360
 361 /// \brief Specialization of \c AnalysisPassModel which does not pass an
 362 /// \c AnalysisManager to PassT's run method.
 363 template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
 364 struct AnalysisPassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
 365                          false> : AnalysisPassConcept<IRUnitT,
 366                                                      AnalysisManagerT> {
 367   AnalysisPassModel(PassT Pass) : Pass(llvm_move(Pass)) {}
 368   virtual AnalysisPassModel *clone() { return new AnalysisPassModel(Pass); }
 369
 370   // FIXME: Replace PassT::Result with type traits when we use C++11.
 371   typedef AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
 372       ResultModelT;
 373
 374   /// \brief The model delegates to the \c PassT::run method.
 375   ///
 376   /// The return is wrapped in an \c AnalysisResultModel.
 377   virtual ResultModelT *run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *) {
 378     return new ResultModelT(Pass.run(IR));
 379   }
 380
 381   PassT Pass;
 382 };
 383
 384 }
 385
 386 class ModuleAnalysisManager;
 387
 388 class ModulePassManager {
 389 public:
 390   explicit ModulePassManager() {}
 391
 392   /// \brief Run all of the module passes in this module pass manager over
 393   /// a module.
 394   ///
 395   /// This method should only be called for a single module as there is the
 396   /// expectation that the lifetime of a pass is bounded to that of a module.
 397   PreservedAnalyses run(Module *M, ModuleAnalysisManager *AM = 0);
 398
 399   template <typename ModulePassT> void addPass(ModulePassT Pass) {
 400     Passes.push_back(new ModulePassModel<ModulePassT>(llvm_move(Pass)));
 401   }
 402
 403 private:
 404   // Pull in the concept type and model template specialized for modules.
 405   typedef detail::PassConcept<Module *, ModuleAnalysisManager> ModulePassConcept;
 406   template <typename PassT>
 407   struct ModulePassModel
 408       : detail::PassModel<Module *, ModuleAnalysisManager, PassT> {
 409     ModulePassModel(PassT Pass)
 410         : detail::PassModel<Module *, ModuleAnalysisManager, PassT>(Pass) {}
 411   };
 412
 413   std::vector<polymorphic_ptr<ModulePassConcept> > Passes;
 414 };
 415
 416 class FunctionAnalysisManager;
 417
 418 class FunctionPassManager {
 419 public:
 420   explicit FunctionPassManager() {}
 421
 422   template <typename FunctionPassT> void addPass(FunctionPassT Pass) {
 423     Passes.push_back(new FunctionPassModel<FunctionPassT>(llvm_move(Pass)));
 424   }
 425
 426   PreservedAnalyses run(Function *F, FunctionAnalysisManager *AM = 0);
 427
 428 private:
 429   // Pull in the concept type and model template specialized for functions.
 430   typedef detail::PassConcept<Function *, FunctionAnalysisManager>
 431       FunctionPassConcept;
 432   template <typename PassT>
 433   struct FunctionPassModel
 434       : detail::PassModel<Function *, FunctionAnalysisManager, PassT> {
 435     FunctionPassModel(PassT Pass)
 436         : detail::PassModel<Function *, FunctionAnalysisManager, PassT>(Pass) {}
 437   };
 438
 439   std::vector<polymorphic_ptr<FunctionPassConcept> > Passes;
 440 };
 441
 442 /// \brief A module analysis pass manager with lazy running and caching of
 443 /// results.
 444 class ModuleAnalysisManager {
 445 public:
 446   ModuleAnalysisManager() {}
 447
 448   /// \brief Get the result of an analysis pass for this module.
 449   ///
 450   /// If there is not a valid cached result in the manager already, this will
 451   /// re-run the analysis to produce a valid result.
 452   template <typename PassT> const typename PassT::Result &getResult(Module *M) {
 453     assert(ModuleAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 454            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 455
 456     const detail::AnalysisResultConcept<Module *> &ResultConcept =
 457         getResultImpl(PassT::ID(), M);
 458     typedef detail::AnalysisResultModel<Module *, PassT, typename PassT::Result>
 459         ResultModelT;
 460     return static_cast<const ResultModelT &>(ResultConcept).Result;
 461   }
 462
 463   /// \brief Get the cached result of an analysis pass for this module.
 464   ///
 465   /// This method never runs the analysis.
 466   ///
 467   /// \returns null if there is no cached result.
 468   template <typename PassT>
 469   const typename PassT::Result *getCachedResult(Module *M) const {
 470     assert(ModuleAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 471            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 472
 473     const detail::AnalysisResultConcept<Module *> *ResultConcept =
 474         getCachedResultImpl(PassT::ID(), M);
 475     if (!ResultConcept)
 476       return 0;
 477
 478     typedef detail::AnalysisResultModel<Module *, PassT, typename PassT::Result>
 479         ResultModelT;
 480     return &static_cast<const ResultModelT *>(ResultConcept)->Result;
 481   }
 482
 483   /// \brief Register an analysis pass with the manager.
 484   ///
 485   /// This provides an initialized and set-up analysis pass to the
 486   /// analysis
 487   /// manager. Whomever is setting up analysis passes must use this to
 488   /// populate
 489   /// the manager with all of the analysis passes available.
 490   template <typename PassT> void registerPass(PassT Pass) {
 491     assert(!ModuleAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 492            "Registered the same analysis pass twice!");
 493     ModuleAnalysisPasses[PassT::ID()] =
 494         new detail::AnalysisPassModel<Module *, ModuleAnalysisManager, PassT>(
 495             llvm_move(Pass));
 496   }
 497
 498   /// \brief Invalidate a specific analysis pass for an IR module.
 499   ///
 500   /// Note that the analysis result can disregard invalidation.
 501   template <typename PassT> void invalidate(Module *M) {
 502     assert(ModuleAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 503            "This analysis pass was not registered prior to being invalidated");
 504     invalidateImpl(PassT::ID(), M);
 505   }
 506
 507   /// \brief Invalidate analyses cached for an IR Module.
 508   ///
 509   /// Walk through all of the analyses pertaining to this module and invalidate
 510   /// them unless they are preserved by the PreservedAnalyses set.
 511   void invalidate(Module *M, const PreservedAnalyses &PA);
 512
 513 private:
 514   /// \brief Get a module pass result, running the pass if necessary.
 515   const detail::AnalysisResultConcept<Module *> &getResultImpl(void *PassID,
 516                                                                Module *M);
 517
 518   /// \brief Get a cached module pass result or return null.
 519   const detail::AnalysisResultConcept<Module *> *
 520   getCachedResultImpl(void *PassID, Module *M) const;
 521
 522   /// \brief Invalidate a module pass result.
 523   void invalidateImpl(void *PassID, Module *M);
 524
 525   /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass concept pointer.
 526   typedef DenseMap<void *, polymorphic_ptr<detail::AnalysisPassConcept<
 527                                Module *, ModuleAnalysisManager> > >
 528       ModuleAnalysisPassMapT;
 529
 530   /// \brief Collection of module analysis passes, indexed by ID.
 531   ModuleAnalysisPassMapT ModuleAnalysisPasses;
 532
 533   /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass result concept pointer.
 534   typedef DenseMap<void *,
 535                    polymorphic_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Module *> > >
 536       ModuleAnalysisResultMapT;
 537
 538   /// \brief Cache of computed module analysis results for this module.
 539   ModuleAnalysisResultMapT ModuleAnalysisResults;
 540 };
 541
 542 /// \brief A function analysis manager to coordinate and cache analyses run over
 543 /// a module.
 544 class FunctionAnalysisManager {
 545 public:
 546   FunctionAnalysisManager() {}
 547
 548   /// \brief Get the result of an analysis pass for a function.
 549   ///
 550   /// If there is not a valid cached result in the manager already, this will
 551   /// re-run the analysis to produce a valid result.
 552   template <typename PassT>
 553   const typename PassT::Result &getResult(Function *F) {
 554     assert(FunctionAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 555            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 556
 557     const detail::AnalysisResultConcept<Function *> &ResultConcept =
 558         getResultImpl(PassT::ID(), F);
 559     typedef detail::AnalysisResultModel<Function *, PassT,
 560                                         typename PassT::Result> ResultModelT;
 561     return static_cast<const ResultModelT &>(ResultConcept).Result;
 562   }
 563
 564   /// \brief Get the cached result of an analysis pass for a function if
 565   /// available.
 566   ///
 567   /// Does not run the analysis ever.
 568   /// \returns null if a cached result is not available.
 569   template <typename PassT>
 570   const typename PassT::Result *getCachedResult(Function *F) {
 571     assert(FunctionAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 572            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 573
 574     const detail::AnalysisResultConcept<Function *> *ResultConcept =
 575         getCachedResultImpl(PassT::ID(), F);
 576     if (!ResultConcept)
 577       return 0;
 578
 579     typedef detail::AnalysisResultModel<Function *, PassT,
 580                                         typename PassT::Result> ResultModelT;
 581     return &static_cast<const ResultModelT *>(ResultConcept)->Result;
 582   }
 583
 584   /// \brief Register an analysis pass with the manager.
 585   ///
 586   /// This provides an initialized and set-up analysis pass to the
 587   /// analysis
 588   /// manager. Whomever is setting up analysis passes must use this to
 589   /// populate
 590   /// the manager with all of the analysis passes available.
 591   template <typename PassT> void registerPass(PassT Pass) {
 592     assert(!FunctionAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 593            "Registered the same analysis pass twice!");
 594     FunctionAnalysisPasses[PassT::ID()] = new detail::AnalysisPassModel<
 595         Function *, FunctionAnalysisManager, PassT>(llvm_move(Pass));
 596   }
 597
 598   /// \brief Invalidate a specific analysis pass for an IR module.
 599   ///
 600   /// Note that the analysis result can disregard invalidation.
 601   template <typename PassT> void invalidate(Function *F) {
 602     assert(FunctionAnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
 603            "This analysis pass was not registered prior to being invalidated");
 604     invalidateImpl(PassT::ID(), F);
 605   }
 606
 607   /// \brief Invalidate analyses cached for an IR Function.
 608   ///
 609   /// Walk through all of the analyses cache for this IR function and
 610   /// invalidate them unless they are preserved by the provided
 611   /// PreservedAnalyses set.
 612   void invalidate(Function *F, const PreservedAnalyses &PA);
 613
 614   /// \brief Returns true if the analysis manager has an empty results cache.
 615   bool empty() const;
 616
 617   /// \brief Clear the function analysis result cache.
 618   ///
 619   /// This routine allows cleaning up when the set of functions itself has
 620   /// potentially changed, and thus we can't even look up a a result and
 621   /// invalidate it directly. Notably, this does *not* call invalidate
 622   /// functions as there is nothing to be done for them.
 623   void clear();
 624
 625 private:
 626   /// \brief Get a function pass result, running the pass if necessary.
 627   const detail::AnalysisResultConcept<Function *> &getResultImpl(void *PassID,
 628                                                                  Function *F);
 629
 630   /// \brief Get a cached function pass result or return null.
 631   const detail::AnalysisResultConcept<Function *> *
 632   getCachedResultImpl(void *PassID, Function *F) const;
 633
 634   /// \brief Invalidate a function pass result.
 635   void invalidateImpl(void *PassID, Function *F);
 636
 637   /// \brief Map type from function analysis pass ID to pass concept pointer.
 638   typedef DenseMap<void *, polymorphic_ptr<detail::AnalysisPassConcept<
 639                                Function *, FunctionAnalysisManager> > >
 640       FunctionAnalysisPassMapT;
 641
 642   /// \brief Collection of function analysis passes, indexed by ID.
 643   FunctionAnalysisPassMapT FunctionAnalysisPasses;
 644
 645   /// \brief List of function analysis pass IDs and associated concept pointers.
 646   ///
 647   /// Requires iterators to be valid across appending new entries and arbitrary
 648   /// erases. Provides both the pass ID and concept pointer such that it is
 649   /// half of a bijection and provides storage for the actual result concept.
 650   typedef std::list<std::pair<
 651       void *, polymorphic_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Function *> > > >
 652       FunctionAnalysisResultListT;
 653
 654   /// \brief Map type from function pointer to our custom list type.
 655   typedef DenseMap<Function *, FunctionAnalysisResultListT>
 656   FunctionAnalysisResultListMapT;
 657
 658   /// \brief Map from function to a list of function analysis results.
 659   ///
 660   /// Provides linear time removal of all analysis results for a function and
 661   /// the ultimate storage for a particular cached analysis result.
 662   FunctionAnalysisResultListMapT FunctionAnalysisResultLists;
 663
 664   /// \brief Map type from a pair of analysis ID and function pointer to an
 665   /// iterator into a particular result list.
 666   typedef DenseMap<std::pair<void *, Function *>,
 667                    FunctionAnalysisResultListT::iterator>
 668       FunctionAnalysisResultMapT;
 669
 670   /// \brief Map from an analysis ID and function to a particular cached
 671   /// analysis result.
 672   FunctionAnalysisResultMapT FunctionAnalysisResults;
 673 };
 674
 675 /// \brief A module analysis which acts as a proxy for a function analysis
 676 /// manager.
 677 ///
 678 /// This primarily proxies invalidation information from the module analysis
 679 /// manager and module pass manager to a function analysis manager. You should
 680 /// never use a function analysis manager from within (transitively) a module
 681 /// pass manager unless your parent module pass has received a proxy result
 682 /// object for it.
 683 class FunctionAnalysisManagerModuleProxy {
 684 public:
 685   class Result;
 686
 687   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 688
 689   FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManager &FAM) : FAM(FAM) {}
 690
 691   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
 692   ///
 693   /// This doesn't do any interesting work, it is primarily used to insert our
 694   /// proxy result object into the module analysis cache so that we can proxy
 695   /// invalidation to the function analysis manager.
 696   ///
 697   /// In debug builds, it will also assert that the analysis manager is empty
 698   /// as no queries should arrive at the function analysis manager prior to
 699   /// this analysis being requested.
 700   Result run(Module *M);
 701
 702 private:
 703   static char PassID;
 704
 705   FunctionAnalysisManager &FAM;
 706 };
 707
 708 /// \brief The result proxy object for the
 709 /// \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy.
 710 ///
 711 /// See its documentation for more information.
 712 class FunctionAnalysisManagerModuleProxy::Result {
 713 public:
 714   Result(FunctionAnalysisManager &FAM) : FAM(FAM) {}
 715   ~Result();
 716
 717   /// \brief Accessor for the \c FunctionAnalysisManager.
 718   FunctionAnalysisManager &getManager() const { return FAM; }
 719
 720   /// \brief Handler for invalidation of the module.
 721   ///
 722   /// If this analysis itself is preserved, then we assume that the set of \c
 723   /// Function objects in the \c Module hasn't changed and thus we don't need
 724   /// to invalidate *all* cached data associated with a \c Function* in the \c
 725   /// FunctionAnalysisManager.
 726   ///
 727   /// Regardless of whether this analysis is marked as preserved, all of the
 728   /// analyses in the \c FunctionAnalysisManager are potentially invalidated
 729   /// based on the set of preserved analyses.
 730   bool invalidate(Module *M, const PreservedAnalyses &PA);
 731
 732 private:
 733   FunctionAnalysisManager &FAM;
 734 };
 735
 736 /// \brief Trivial adaptor that maps from a module to its functions.
 737 ///
 738 /// Designed to allow composition of a FunctionPass(Manager) and
 739 /// a ModulePassManager. Note that if this pass is constructed with a pointer
 740 /// to a \c ModuleAnalysisManager it will run the
 741 /// \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy analysis prior to running the function
 742 /// pass over the module to enable a \c FunctionAnalysisManager to be used
 743 /// within this run safely.
 744 template <typename FunctionPassT>
 745 class ModuleToFunctionPassAdaptor {
 746 public:
 747   explicit ModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass)
 748       : Pass(llvm_move(Pass)) {}
 749
 750   /// \brief Runs the function pass across every function in the module.
 751   PreservedAnalyses run(Module *M, ModuleAnalysisManager *AM) {
 752     FunctionAnalysisManager *FAM = 0;
 753     if (AM)
 754       // Setup the function analysis manager from its proxy.
 755       FAM = &AM->getResult<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>(M).getManager();
 756
 757     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
 758     for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I) {
 759       PreservedAnalyses PassPA = Pass.run(I, FAM);
 760
 761       // We know that the function pass couldn't have invalidated any other
 762       // function's analyses (that's the contract of a function pass), so
 763       // directly handle the function analysis manager's invalidation here.
 764       if (FAM)
 765         FAM->invalidate(I, PassPA);
 766
 767       // Then intersect the preserved set so that invalidation of module
 768       // analyses will eventually occur when the module pass completes.
 769       PA.intersect(llvm_move(PassPA));
 770     }
 771
 772     // By definition we preserve the proxy. This precludes *any* invalidation
 773     // of function analyses by the proxy, but that's OK because we've taken
 774     // care to invalidate analyses in the function analysis manager
 775     // incrementally above.
 776     PA.preserve<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>();
 777     return PA;
 778   }
 779
 780 private:
 781   FunctionPassT Pass;
 782 };
 783
 784 /// \brief A function to deduce a function pass type and wrap it in the
 785 /// templated adaptor.
 786 template <typename FunctionPassT>
 787 ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>
 788 createModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass) {
 789   return ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>(llvm_move(Pass));
 790 }
 791
 792 }