Include DataTypes.h to provide intptr_t type. This fixes OpenBSD compilation of this...
[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/DataTypes.h"
33 #include "llvm/Support/Streams.h"
34 #include <vector>
35 #include <deque>
36 #include <map>
37 #include <iosfwd>
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 PMStack;
50 class AnalysisResolver;
51 class PMDataManager;
52
53 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
54 typedef const PassInfo* AnalysisID;
55
56 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
57 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
58 /// Ordering of pass manager types is important here.
59 enum PassManagerType {
60   PMT_Unknown = 0,
61   PMT_ModulePassManager = 1, /// MPPassManager 
62   PMT_CallGraphPassManager,  /// CGPassManager
63   PMT_FunctionPassManager,   /// FPPassManager
64   PMT_LoopPassManager,       /// LPPassManager
65   PMT_BasicBlockPassManager, /// BBPassManager
66   PMT_Last
67 };
68
69 typedef enum PassManagerType PassManagerType;
70
71 //===----------------------------------------------------------------------===//
72 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
73 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
74 /// constrained passes described below.
75 ///
76 class Pass {
77   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
78   intptr_t PassID;
79
80   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
81   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
82   //
83   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
84
85   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
86   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
87 public:
88   explicit Pass(intptr_t pid) : Resolver(0), PassID(pid) {}
89   virtual ~Pass();
90
91   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
92   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
93   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
94   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
95   /// intelligible name for the pass.
96   ///
97   virtual const char *getPassName() const;
98
99   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
100   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
101   ///
102   const PassInfo *getPassInfo() const;
103
104   /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
105   /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
106   ///
107   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
108   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
109
110   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
111   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
112   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
113   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
114   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
115   /// ignored.
116   ///
117   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
118   void print(std::ostream *O, const Module *M) const { if (O) print(*O, M); }
119   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 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 &PMS, 
124                                  PassManagerType T = PMT_Unknown) {}
125   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
126   virtual void preparePassManager(PMStack &PMS) {}
127   
128   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
129   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
130     return PMT_Unknown; 
131   }
132
133   // Access AnalysisResolver
134   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { 
135     assert (!Resolver && "Resolver is already set");
136     Resolver = AR; 
137   }
138   inline AnalysisResolver *getResolver() { 
139     assert (Resolver && "Resolver is not set");
140     return Resolver; 
141   }
142
143   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
144   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
145   /// particular analysis result to this function, it can then use the
146   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
147   ///
148   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
149     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
150   }
151
152   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
153   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
154   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
155   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
156   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
157   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
158   /// free memory when it is unused.
159   ///
160   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
161   /// longer used.
162   ///
163   virtual void releaseMemory() {}
164
165   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
166   /// check state of analysis information. 
167   virtual void verifyAnalysis() const {}
168
169   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
170   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
171
172   template<typename AnalysisClass>
173   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
174     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
175   }
176
177   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
178   // or null if it is not known.
179   static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
180
181   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
182   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
183   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
184   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
185   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
186   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
187   /// automatically as the transform is performed.
188   ///
189   template<typename AnalysisType>
190   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
191
192   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
193   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
194   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
195   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
196   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
197   ///
198   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
199
200   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
201   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
202   /// getAnalysisUsage function.
203   ///
204   template<typename AnalysisType>
205   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
206
207   template<typename AnalysisType>
208   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassanalysisSupport.h
209
210   template<typename AnalysisType>
211   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
212
213   template<typename AnalysisType>
214   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
215 };
216
217 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
218   P.print(OS, 0); return OS;
219 }
220
221 //===----------------------------------------------------------------------===//
222 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
223 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
224 /// they want to the program.
225 ///
226 class ModulePass : public Pass {
227 public:
228   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
229   /// being operated on.
230   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
231
232   virtual bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
233   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
234
235   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
236                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
237
238   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
239   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
240     return PMT_ModulePassManager;
241   }
242
243   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
244   // Force out-of-line virtual method.
245   virtual ~ModulePass();
246 };
247
248
249 //===----------------------------------------------------------------------===//
250 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
251 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
252 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
253 ///
254 class ImmutablePass : public ModulePass {
255 public:
256   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
257   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
258   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
259   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
260   /// these passes with getAnalysis<>.
261   ///
262   virtual void initializePass() {}
263
264   /// ImmutablePasses are never run.
265   ///
266   bool runOnModule(Module &M) { return false; }
267
268   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
269   // Force out-of-line virtual method.
270   virtual ~ImmutablePass();
271 };
272
273 //===----------------------------------------------------------------------===//
274 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
275 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
276 /// following constraints:
277 ///
278 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
279 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
280 ///     functions in the module
281 ///
282 class FunctionPass : public Pass {
283 public:
284   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
285
286   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
287   /// any necessary per-module initialization.
288   ///
289   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
290
291   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
292   /// per-function processing of the pass.
293   ///
294   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
295
296   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
297   /// processing needed after all passes have run.
298   ///
299   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
300
301   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
302   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
303   /// finalizing.
304   ///
305   virtual bool runOnModule(Module &M);
306
307   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
308   /// finalize.
309   ///
310   bool run(Function &F);
311
312   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
313                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
314
315   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
316   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
317     return PMT_FunctionPassManager;
318   }
319 };
320
321
322
323 //===----------------------------------------------------------------------===//
324 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
325 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
326 /// meet the following constraints:
327 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
328 ///      instruction at a time.
329 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
330 ///      other basic block in the function.
331 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
332 ///
333 class BasicBlockPass : public Pass {
334 public:
335   explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
336
337   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
338   /// any necessary per-module initialization.
339   ///
340   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
341
342   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
343   /// to do any necessary per-function initialization.
344   ///
345   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
346
347   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
348   /// per-basicblock processing of the pass.
349   ///
350   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
351
352   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
353   /// do any post processing needed after all passes have run.
354   ///
355   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
356
357   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
358   /// processing needed after all passes have run.
359   ///
360   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
361
362
363   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
364   // each function.
365   //
366   bool runOnFunction(Function &F);
367
368   /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
369   /// finalize.
370   ///
371   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
372   virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
373
374   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
375                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
376
377   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
378   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
379     return PMT_BasicBlockPassManager; 
380   }
381 };
382
383 /// PMStack
384 /// Top level pass manager (see PasManager.cpp) maintains active Pass Managers 
385 /// using PMStack. Each Pass implements assignPassManager() to connect itself
386 /// with appropriate manager. assignPassManager() walks PMStack to find
387 /// suitable manager.
388 ///
389 /// PMStack is just a wrapper around standard deque that overrides pop() and
390 /// push() methods.
391 class PMStack {
392 public:
393   typedef std::deque<PMDataManager *>::reverse_iterator iterator;
394   iterator begin() { return S.rbegin(); }
395   iterator end() { return S.rend(); }
396
397   void handleLastUserOverflow();
398
399   void pop();
400   inline PMDataManager *top() { return S.back(); }
401   void push(Pass *P);
402   inline bool empty() { return S.empty(); }
403
404   void dump();
405 private:
406   std::deque<PMDataManager *> S;
407 };
408
409
410 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
411 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
412 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
413 extern bool TimePassesIsEnabled;
414
415 } // End llvm namespace
416
417 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
418 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
419 //
420 #include "llvm/PassSupport.h"
421 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
422
423 #endif