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