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