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 efficiently 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/Compiler.h"
  33 #include <string>
  34
  35 namespace llvm {
  36
  37 class BasicBlock;
  38 class Function;
  39 class Module;
  40 class AnalysisUsage;
  41 class PassInfo;
  42 class ImmutablePass;
  43 class PMStack;
  44 class AnalysisResolver;
  45 class PMDataManager;
  46 class raw_ostream;
  47 class StringRef;
  48
  49 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
  50 typedef const void* AnalysisID;
  51
  52 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
  53 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
  54 /// Ordering of pass manager types is important here.
  55 enum PassManagerType {
  56   PMT_Unknown = 0,
  57   PMT_ModulePassManager = 1, ///< MPPassManager
  58   PMT_CallGraphPassManager,  ///< CGPassManager
  59   PMT_FunctionPassManager,   ///< FPPassManager
  60   PMT_LoopPassManager,       ///< LPPassManager
  61   PMT_RegionPassManager,     ///< RGPassManager
  62   PMT_BasicBlockPassManager, ///< BBPassManager
  63   PMT_Last
  64 };
  65
  66 // Different types of passes.
  67 enum PassKind {
  68   PT_BasicBlock,
  69   PT_Region,
  70   PT_Loop,
  71   PT_Function,
  72   PT_CallGraphSCC,
  73   PT_Module,
  74   PT_PassManager
  75 };
  76
  77 //===----------------------------------------------------------------------===//
  78 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
  79 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
  80 /// constrained passes described below.
  81 ///
  82 class Pass {
  83   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
  84   const void *PassID;
  85   PassKind Kind;
  86   void operator=(const Pass&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  87   Pass(const Pass &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  88
  89 public:
  90   explicit Pass(PassKind K, char &pid) : Resolver(0), PassID(&pid), Kind(K) { }
  91   virtual ~Pass();
  92
  93
  94   PassKind getPassKind() const { return Kind; }
  95
  96   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
  97   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
  98   /// Registration templates, but can be overloaded directly.
  99   ///
 100   virtual const char *getPassName() const;
 101
 102   /// getPassID - Return the PassID number that corresponds to this pass.
 103   AnalysisID getPassID() const {
 104     return PassID;
 105   }
 106
 107   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
 108   /// any necessary initialization before any pass is run.
 109   ///
 110   virtual bool doInitialization(Module &)  { return false; }
 111
 112   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any
 113   /// necessary clean up after all passes have run.
 114   ///
 115   virtual bool doFinalization(Module &) { return false; }
 116
 117   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
 118   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
 119   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
 120   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
 121   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
 122   /// ignored.
 123   ///
 124   virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
 125   void dump() const; // dump - Print to stderr.
 126
 127   /// createPrinterPass - Get a Pass appropriate to print the IR this
 128   /// pass operates on (Module, Function or MachineFunction).
 129   virtual Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
 130                                   const std::string &Banner) const = 0;
 131
 132   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
 133   /// PMS is the stack of available pass manager.
 134   virtual void assignPassManager(PMStack &,
 135                                  PassManagerType) {}
 136   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
 137   virtual void preparePassManager(PMStack &);
 138
 139   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 140   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 141
 142   // Access AnalysisResolver
 143   void setResolver(AnalysisResolver *AR);
 144   AnalysisResolver *getResolver() const { return Resolver; }
 145
 146   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
 147   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
 148   /// particular analysis result to this function, it can then use the
 149   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
 150   ///
 151   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const;
 152
 153   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
 154   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
 155   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
 156   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
 157   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
 158   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
 159   /// free memory when it is unused.
 160   ///
 161   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
 162   /// longer used.
 163   ///
 164   virtual void releaseMemory();
 165
 166   /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
 167   /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
 168   /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
 169   /// info.
 170   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(AnalysisID ID);
 171   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass();
 172   virtual PMDataManager *getAsPMDataManager();
 173
 174   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
 175   /// check state of analysis information.
 176   virtual void verifyAnalysis() const;
 177
 178   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
 179   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
 180
 181   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
 182   // or null if it is not known.
 183   static const PassInfo *lookupPassInfo(const void *TI);
 184
 185   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
 186   // argument string, or null if it is not known.
 187   static const PassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
 188
 189   // createPass - Create a object for the specified pass class,
 190   // or null if it is not known.
 191   static Pass *createPass(AnalysisID ID);
 192
 193   /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
 194   /// get analysis information that might be around, for example to update it.
 195   /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
 196   /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
 197   /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
 198   /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
 199   /// the transform is performed.
 200   ///
 201   template<typename AnalysisType> AnalysisType *
 202     getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 203
 204   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
 205   /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
 206   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
 207   /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
 208   /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
 209   ///
 210   bool mustPreserveAnalysisID(char &AID) const;
 211
 212   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
 213   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
 214   /// getAnalysisUsage function.
 215   ///
 216   template<typename AnalysisType>
 217   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 218
 219   template<typename AnalysisType>
 220   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
 221
 222   template<typename AnalysisType>
 223   AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI) const;
 224
 225   template<typename AnalysisType>
 226   AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI, Function &F);
 227 };
 228
 229
 230 //===----------------------------------------------------------------------===//
 231 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
 232 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
 233 /// they want to the program.
 234 ///
 235 class ModulePass : public Pass {
 236 public:
 237   /// createPrinterPass - Get a module printer pass.
 238   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
 239
 240   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
 241   /// being operated on.
 242   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
 243
 244   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS,
 245                                  PassManagerType T);
 246
 247   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 248   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 249
 250   explicit ModulePass(char &pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
 251   // Force out-of-line virtual method.
 252   virtual ~ModulePass();
 253 };
 254
 255
 256 //===----------------------------------------------------------------------===//
 257 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
 258 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
 259 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
 260 ///
 261 class ImmutablePass : public ModulePass {
 262 public:
 263   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
 264   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
 265   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
 266   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
 267   /// these passes with getAnalysis<>.
 268   ///
 269   virtual void initializePass();
 270
 271   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return this; }
 272
 273   /// ImmutablePasses are never run.
 274   ///
 275   bool runOnModule(Module &) { return false; }
 276
 277   explicit ImmutablePass(char &pid)
 278   : ModulePass(pid) {}
 279
 280   // Force out-of-line virtual method.
 281   virtual ~ImmutablePass();
 282 };
 283
 284 //===----------------------------------------------------------------------===//
 285 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
 286 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
 287 /// following constraints:
 288 ///
 289 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
 290 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
 291 ///     functions in the module
 292 ///
 293 class FunctionPass : public Pass {
 294 public:
 295   explicit FunctionPass(char &pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
 296
 297   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
 298   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
 299
 300   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
 301   /// per-function processing of the pass.
 302   ///
 303   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
 304
 305   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS,
 306                                  PassManagerType T);
 307
 308   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 309   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 310
 311 protected:
 312   /// skipOptnoneFunction - This function has Attribute::OptimizeNone
 313   /// and most transformation passes should skip it.
 314   bool skipOptnoneFunction(const Function &F) const;
 315 };
 316
 317
 318
 319 //===----------------------------------------------------------------------===//
 320 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
 321 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
 322 /// meet the following constraints:
 323 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
 324 ///      instruction at a time.
 325 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
 326 ///      other basic block in the function.
 327 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
 328 ///
 329 class BasicBlockPass : public Pass {
 330 public:
 331   explicit BasicBlockPass(char &pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
 332
 333   /// createPrinterPass - Get a basic block printer pass.
 334   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
 335
 336   using llvm::Pass::doInitialization;
 337   using llvm::Pass::doFinalization;
 338
 339   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
 340   /// to do any necessary per-function initialization.
 341   ///
 342   virtual bool doInitialization(Function &);
 343
 344   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
 345   /// per-basicblock processing of the pass.
 346   ///
 347   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
 348
 349   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
 350   /// do any post processing needed after all passes have run.
 351   ///
 352   virtual bool doFinalization(Function &);
 353
 354   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS,
 355                                  PassManagerType T);
 356
 357   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 358   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 359
 360 protected:
 361   /// skipOptnoneFunction - Containing function has Attribute::OptimizeNone
 362   /// and most transformation passes should skip it.
 363   bool skipOptnoneFunction(const BasicBlock &BB) const;
 364 };
 365
 366 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
 367 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
 368 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
 369 extern bool TimePassesIsEnabled;
 370
 371 } // End llvm namespace
 372
 373 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
 374 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
 375 //
 376 #include "llvm/PassSupport.h"
 377 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
 378
 379 #endif