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/Support/DataTypes.h"
  33 #include "llvm/Support/Streams.h"
  34 #include <vector>
  35 #include <utility>
  36 #include <iosfwd>
  37 #include <cassert>
  38
  39 namespace llvm {
  40
  41 class Value;
  42 class BasicBlock;
  43 class Function;
  44 class Module;
  45 class AnalysisUsage;
  46 class PassInfo;
  47 class ImmutablePass;
  48 class PMStack;
  49 class AnalysisResolver;
  50 class PMDataManager;
  51
  52 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
  53 typedef const PassInfo* AnalysisID;
  54
  55 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
  56 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
  57 /// Ordering of pass manager types is important here.
  58 enum PassManagerType {
  59   PMT_Unknown = 0,
  60   PMT_ModulePassManager = 1, /// MPPassManager
  61   PMT_CallGraphPassManager,  /// CGPassManager
  62   PMT_FunctionPassManager,   /// FPPassManager
  63   PMT_LoopPassManager,       /// LPPassManager
  64   PMT_BasicBlockPassManager, /// BBPassManager
  65   PMT_Last
  66 };
  67
  68 //===----------------------------------------------------------------------===//
  69 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
  70 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
  71 /// constrained passes described below.
  72 ///
  73 class Pass {
  74   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
  75   intptr_t PassID;
  76   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
  77   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
  78   //
  79   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
  80
  81   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
  82   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
  83 public:
  84   explicit Pass(intptr_t pid) : Resolver(0), PassID(pid) {}
  85   explicit Pass(const void *pid) : Resolver(0), PassID((intptr_t)pid) {}
  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(std::ostream &O, const Module *M) const;
 107   void print(std::ostream *O, const Module *M) const { if (O) print(*O, M); }
 108   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
 109
 110   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
 111   /// PMS is the stack of available pass manager.
 112   virtual void assignPassManager(PMStack &,
 113                                  PassManagerType = PMT_Unknown) {}
 114   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
 115   virtual void preparePassManager(PMStack &) {}
 116
 117   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 118   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
 119     return PMT_Unknown;
 120   }
 121
 122   // Access AnalysisResolver
 123   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) {
 124     assert (!Resolver && "Resolver is already set");
 125     Resolver = AR;
 126   }
 127   inline AnalysisResolver *getResolver() {
 128     return Resolver;
 129   }
 130
 131   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
 132   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
 133   /// particular analysis result to this function, it can then use the
 134   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
 135   ///
 136   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const {
 137     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
 138   }
 139
 140   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
 141   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
 142   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
 143   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
 144   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
 145   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
 146   /// free memory when it is unused.
 147   ///
 148   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
 149   /// longer used.
 150   ///
 151   virtual void releaseMemory() {}
 152
 153   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
 154   /// check state of analysis information.
 155   virtual void verifyAnalysis() const {}
 156
 157   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
 158   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
 159
 160   template<typename AnalysisClass>
 161   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
 162     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
 163   }
 164
 165   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
 166   // or null if it is not known.
 167   static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
 168
 169   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
 170   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
 171   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
 172   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
 173   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
 174   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
 175   /// automatically as the transform is performed.
 176   ///
 177   template<typename AnalysisType>
 178   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 179
 180   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
 181   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
 182   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
 183   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
 184   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
 185   ///
 186   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
 187
 188   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
 189   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
 190   /// getAnalysisUsage function.
 191   ///
 192   template<typename AnalysisType>
 193   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 194
 195   template<typename AnalysisType>
 196   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassanalysisSupport.h
 197
 198   template<typename AnalysisType>
 199   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
 200
 201   template<typename AnalysisType>
 202   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
 203 };
 204
 205 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
 206   P.print(OS, 0); return OS;
 207 }
 208
 209 //===----------------------------------------------------------------------===//
 210 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
 211 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
 212 /// they want to the program.
 213 ///
 214 class ModulePass : public Pass {
 215 public:
 216   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
 217   /// being operated on.
 218   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
 219
 220   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS,
 221                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
 222
 223   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 224   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
 225     return PMT_ModulePassManager;
 226   }
 227
 228   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
 229   explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(pid) {}
 230   // Force out-of-line virtual method.
 231   virtual ~ModulePass();
 232 };
 233
 234
 235 //===----------------------------------------------------------------------===//
 236 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
 237 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
 238 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
 239 ///
 240 class ImmutablePass : public ModulePass {
 241 public:
 242   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
 243   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
 244   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
 245   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
 246   /// these passes with getAnalysis<>.
 247   ///
 248   virtual void initializePass() {}
 249
 250   /// ImmutablePasses are never run.
 251   ///
 252   bool runOnModule(Module &) { return false; }
 253
 254   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
 255   explicit ImmutablePass(const void *pid)
 256   : ModulePass(pid) {}
 257
 258   // Force out-of-line virtual method.
 259   virtual ~ImmutablePass();
 260 };
 261
 262 //===----------------------------------------------------------------------===//
 263 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
 264 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
 265 /// following constraints:
 266 ///
 267 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
 268 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
 269 ///     functions in the module
 270 ///
 271 class FunctionPass : public Pass {
 272 public:
 273   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
 274   explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
 275
 276   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
 277   /// any necessary per-module initialization.
 278   ///
 279   virtual bool doInitialization(Module &) { return false; }
 280
 281   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
 282   /// per-function processing of the pass.
 283   ///
 284   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
 285
 286   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
 287   /// processing needed after all passes have run.
 288   ///
 289   virtual bool doFinalization(Module &) { return false; }
 290
 291   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
 292   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
 293   /// finalizing.
 294   ///
 295   virtual bool runOnModule(Module &M);
 296
 297   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
 298   /// finalize.
 299   ///
 300   bool run(Function &F);
 301
 302   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS,
 303                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
 304
 305   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
 306   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
 307     return PMT_FunctionPassManager;
 308   }
 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 &) { return false; }
 332
 333   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
 334   /// to do any necessary per-function initialization.
 335   ///
 336   virtual bool doInitialization(Function &) { return false; }
 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 &) { return false; }
 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 &) { return false; }
 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     return PMT_BasicBlockPassManager;
 365   }
 366 };
 367
 368 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
 369 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
 370 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
 371 extern bool TimePassesIsEnabled;
 372
 373 } // End llvm namespace
 374
 375 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
 376 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
 377 //
 378 #include "llvm/PassSupport.h"
 379 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
 380
 381 #endif