Add preparePassManager() hook. This allows each pass to check whether
[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 was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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/Support/Streams.h"
33 #include <vector>
34 #include <deque>
35 #include <map>
36 #include <iosfwd>
37 #include <typeinfo>
38 #include <cassert>
39
40 namespace llvm {
41
42 class Value;
43 class BasicBlock;
44 class Function;
45 class Module;
46 class AnalysisUsage;
47 class PassInfo;
48 class ImmutablePass;
49 class BasicBlockPassManager;
50 class ModulePassManager;
51 class PMStack;
52 class AnalysisResolver;
53 class PMDataManager;
54
55 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
56 typedef const PassInfo* AnalysisID;
57
58 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
59 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
60 /// Ordering of pass manager types is important here.
61 enum PassManagerType {
62   PMT_Unknown = 0,
63   PMT_ModulePassManager = 1, /// MPPassManager 
64   PMT_CallGraphPassManager,  /// CGPassManager
65   PMT_FunctionPassManager,   /// FPPassManager
66   PMT_LoopPassManager,       /// LPPassManager
67   PMT_BasicBlockPassManager  /// BBPassManager
68 };
69
70 typedef enum PassManagerType PassManagerType;
71
72 //===----------------------------------------------------------------------===//
73 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
74 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
75 /// constrained passes described below.
76 ///
77 class Pass {
78   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
79   const PassInfo *PassInfoCache;
80
81   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
82   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
83   //
84   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
85
86   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
87   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
88 public:
89   Pass() : Resolver(0), PassInfoCache(0) {}
90   virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
91
92   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
93   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
94   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
95   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
96   /// intelligible name for the pass.
97   ///
98   virtual const char *getPassName() const;
99
100   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
101   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
102   ///
103   const PassInfo *getPassInfo() const;
104
105   /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
106   /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
107   ///
108   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
109   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
110
111   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
112   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
113   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
114   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
115   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
116   /// ignored.
117   ///
118   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
119   void print(std::ostream *O, const Module *M) const { if (O) print(*O, M); }
120   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
121
122   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
123   /// PMS is the stack of available pass manager. 
124   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
125                                  PassManagerType T = PMT_Unknown) {}
126   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
127   virtual void preparePassManager(PMStack &PMS) {}
128
129   // Access AnalysisResolver
130   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { Resolver = AR; }
131   inline AnalysisResolver *getResolver() { return Resolver; }
132
133   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
134   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
135   /// particular analysis result to this function, it can then use the
136   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
137   ///
138   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
139     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
140   }
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   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
156   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
157
158   template<typename AnalysisClass>
159   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
160     return lookupPassInfo(typeid(AnalysisClass));
161   }
162
163   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
164   // or null if it is not known.
165   static const PassInfo *lookupPassInfo(const std::type_info &TI);
166
167   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
168   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
169   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
170   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
171   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
172   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
173   /// automatically as the transform is performed.
174   ///
175   template<typename AnalysisType>
176   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
177
178   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
179   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
180   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
181   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
182   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
183   ///
184   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
185
186   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
187   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
188   /// getAnalysisUsage function.
189   ///
190   template<typename AnalysisType>
191   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
192
193   template<typename AnalysisType>
194   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
195     
196 };
197
198 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
199   P.print(OS, 0); return OS;
200 }
201
202 //===----------------------------------------------------------------------===//
203 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
204 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
205 /// they want to the program.
206 ///
207 class ModulePass : public Pass {
208 public:
209   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
210   /// being operated on.
211   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
212
213   virtual bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
214   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
215
216   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
217                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
218   // Force out-of-line virtual method.
219   virtual ~ModulePass();
220 };
221
222
223 //===----------------------------------------------------------------------===//
224 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
225 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
226 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
227 ///
228 class ImmutablePass : public ModulePass {
229 public:
230   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
231   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
232   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
233   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
234   /// these passes with getAnalysis<>.
235   ///
236   virtual void initializePass() {}
237
238   /// ImmutablePasses are never run.
239   ///
240   virtual bool runOnModule(Module &M) { return false; }
241
242   // Force out-of-line virtual method.
243   virtual ~ImmutablePass();
244 };
245
246 //===----------------------------------------------------------------------===//
247 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
248 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
249 /// following constraints:
250 ///
251 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
252 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
253 ///     functions in the module
254 ///
255 class FunctionPass : public Pass {
256 public:
257   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
258   /// any necessary per-module initialization.
259   ///
260   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
261
262   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
263   /// per-function processing of the pass.
264   ///
265   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
266
267   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
268   /// processing needed after all passes have run.
269   ///
270   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
271
272   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
273   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
274   /// finalizing.
275   ///
276   virtual bool runOnModule(Module &M);
277
278   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
279   /// finalize.
280   ///
281   bool run(Function &F);
282
283   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
284                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
285 };
286
287
288
289 //===----------------------------------------------------------------------===//
290 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
291 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
292 /// meet the following constraints:
293 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
294 ///      instruction at a time.
295 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
296 ///      other basic block in the function.
297 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
298 ///
299 class BasicBlockPass : public Pass {
300 public:
301   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
302   /// any necessary per-module initialization.
303   ///
304   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
305
306   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
307   /// to do any necessary per-function initialization.
308   ///
309   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
310
311   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
312   /// per-basicblock processing of the pass.
313   ///
314   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
315
316   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
317   /// do any post processing needed after all passes have run.
318   ///
319   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
320
321   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
322   /// processing needed after all passes have run.
323   ///
324   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
325
326
327   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
328   // each function.
329   //
330   bool runOnFunction(Function &F);
331
332   /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
333   /// finalize.
334   ///
335   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
336   virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
337
338   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
339                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
340 };
341
342 /// PMStack
343 /// Top level pass manager (see PasManager.cpp) maintains active Pass Managers 
344 /// using PMStack. Each Pass implements assignPassManager() to connect itself
345 /// with appropriate manager. assignPassManager() walks PMStack to find
346 /// suitable manager.
347 ///
348 /// PMStack is just a wrapper around standard deque that overrides pop() and
349 /// push() methods.
350 class PMStack {
351 public:
352   typedef std::deque<PMDataManager *>::reverse_iterator iterator;
353   iterator begin() { return S.rbegin(); }
354   iterator end() { return S.rend(); }
355
356   void handleLastUserOverflow();
357
358   void pop();
359   inline PMDataManager *top() { return S.back(); }
360   void push(Pass *P);
361   inline bool empty() { return S.empty(); }
362
363   void dump();
364 private:
365   std::deque<PMDataManager *> S;
366 };
367
368
369 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
370 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
371 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
372 extern bool TimePassesIsEnabled;
373
374 } // End llvm namespace
375
376 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
377 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
378 //
379 #include "llvm/PassSupport.h"
380 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
381
382 #endif