Ok, third time's the charm. No changes from last time except the CMake
[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 "llvm/System/DataTypes.h"
33
34 #include <cassert>
35 #include <string>
36 #include <utility>
37 #include <vector>
38
39 namespace llvm {
40
41 class BasicBlock;
42 class Function;
43 class Module;
44 class AnalysisUsage;
45 class PassInfo;
46 class ImmutablePass;
47 class PMStack;
48 class AnalysisResolver;
49 class PMDataManager;
50 class raw_ostream;
51 class StringRef;
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 // Different types of passes.
70 enum PassKind {
71   PT_BasicBlock,
72   PT_Loop,
73   PT_Function,
74   PT_CallGraphSCC,
75   PT_Module,
76   PT_PassManager
77 };
78   
79 //===----------------------------------------------------------------------===//
80 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
81 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
82 /// constrained passes described below.
83 ///
84 class Pass {
85   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
86   intptr_t PassID;
87   PassKind Kind;
88   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
89   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
90   
91 public:
92   explicit Pass(PassKind K, intptr_t pid) : Resolver(0), PassID(pid), Kind(K) {
93     assert(pid && "pid cannot be 0");
94   }
95   explicit Pass(PassKind K, const void *pid)
96     : Resolver(0), PassID((intptr_t)pid), Kind(K) {
97     assert(pid && "pid cannot be 0"); 
98   }
99   virtual ~Pass();
100
101   
102   PassKind getPassKind() const { return Kind; }
103   
104   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
105   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
106   /// Registration templates, but can be overloaded directly.
107   ///
108   virtual const char *getPassName() const;
109
110   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
111   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
112   ///
113   const PassInfo *getPassInfo() const;
114
115   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
116   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
117   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
118   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
119   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
120   /// ignored.
121   ///
122   virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
123   void dump() const; // dump - Print to stderr.
124
125   /// createPrinterPass - Get a Pass appropriate to print the IR this
126   /// pass operates one (Module, Function or MachineFunction).
127   virtual Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
128                                   const std::string &Banner) const = 0;
129
130   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
131   /// PMS is the stack of available pass manager. 
132   virtual void assignPassManager(PMStack &, 
133                                  PassManagerType = PMT_Unknown) {}
134   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
135   virtual void preparePassManager(PMStack &);
136   
137   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
138   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
139
140   // Access AnalysisResolver
141   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { 
142     assert(!Resolver && "Resolver is already set");
143     Resolver = AR; 
144   }
145   inline AnalysisResolver *getResolver() { 
146     return Resolver; 
147   }
148
149   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
150   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
151   /// particular analysis result to this function, it can then use the
152   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
153   ///
154   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const;
155
156   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
157   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
158   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
159   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
160   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
161   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
162   /// free memory when it is unused.
163   ///
164   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
165   /// longer used.
166   ///
167   virtual void releaseMemory();
168
169   /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
170   /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
171   /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
172   /// info.
173   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const PassInfo *) {
174     return this;
175   }
176   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return 0; }
177   virtual PMDataManager *getAsPMDataManager() { return 0; }
178   
179   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
180   /// check state of analysis information. 
181   virtual void verifyAnalysis() const;
182
183   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
184   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
185
186   template<typename AnalysisClass>
187   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
188     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
189   }
190
191   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
192   // or null if it is not known.
193   static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
194
195   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
196   // argument string, or null if it is not known.
197   static const PassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
198
199   /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
200   /// get analysis information that might be around, for example to update it.
201   /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
202   /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
203   /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
204   /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
205   /// the transform is performed.
206   ///
207   template<typename AnalysisType> AnalysisType *
208     getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
209
210   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
211   /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
212   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
213   /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
214   /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
215   ///
216   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
217
218   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
219   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
220   /// getAnalysisUsage function.
221   ///
222   template<typename AnalysisType>
223   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
224
225   template<typename AnalysisType>
226   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
227
228   template<typename AnalysisType>
229   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
230
231   template<typename AnalysisType>
232   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
233 };
234
235
236 //===----------------------------------------------------------------------===//
237 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
238 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
239 /// they want to the program.
240 ///
241 class ModulePass : public Pass {
242 public:
243   /// createPrinterPass - Get a module printer pass.
244   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
245
246   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
247   /// being operated on.
248   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
249
250   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
251                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
252
253   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
254   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
255
256   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
257   explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
258   // Force out-of-line virtual method.
259   virtual ~ModulePass();
260 };
261
262
263 //===----------------------------------------------------------------------===//
264 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
265 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
266 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
267 ///
268 class ImmutablePass : public ModulePass {
269 public:
270   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
271   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
272   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
273   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
274   /// these passes with getAnalysis<>.
275   ///
276   virtual void initializePass();
277
278   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return this; }
279
280   /// ImmutablePasses are never run.
281   ///
282   bool runOnModule(Module &) { return false; }
283
284   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
285   explicit ImmutablePass(const void *pid) 
286   : ModulePass(pid) {}
287   
288   // Force out-of-line virtual method.
289   virtual ~ImmutablePass();
290 };
291
292 //===----------------------------------------------------------------------===//
293 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
294 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
295 /// following constraints:
296 ///
297 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
298 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
299 ///     functions in the module
300 ///
301 class FunctionPass : public Pass {
302 public:
303   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
304   explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
305
306   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
307   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
308
309   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
310   /// any necessary per-module initialization.
311   ///
312   virtual bool doInitialization(Module &);
313   
314   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
315   /// per-function processing of the pass.
316   ///
317   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
318
319   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
320   /// processing needed after all passes have run.
321   ///
322   virtual bool doFinalization(Module &);
323
324   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
325   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
326   /// finalizing.
327   ///
328   virtual bool runOnModule(Module &M);
329
330   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
331   /// finalize.
332   ///
333   bool run(Function &F);
334
335   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
336                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
337
338   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
339   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
340 };
341
342
343
344 //===----------------------------------------------------------------------===//
345 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
346 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
347 /// meet the following constraints:
348 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
349 ///      instruction at a time.
350 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
351 ///      other basic block in the function.
352 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
353 ///
354 class BasicBlockPass : public Pass {
355 public:
356   explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
357   explicit BasicBlockPass(const void *pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
358
359   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
360   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
361
362   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
363   /// any necessary per-module initialization.
364   ///
365   virtual bool doInitialization(Module &);
366
367   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
368   /// to do any necessary per-function initialization.
369   ///
370   virtual bool doInitialization(Function &);
371
372   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
373   /// per-basicblock processing of the pass.
374   ///
375   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
376
377   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
378   /// do any post processing needed after all passes have run.
379   ///
380   virtual bool doFinalization(Function &);
381
382   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
383   /// processing needed after all passes have run.
384   ///
385   virtual bool doFinalization(Module &);
386
387
388   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
389   // each function.
390   //
391   bool runOnFunction(Function &F);
392
393   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
394                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
395
396   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
397   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
398 };
399
400 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
401 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
402 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
403 extern bool TimePassesIsEnabled;
404
405 } // End llvm namespace
406
407 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
408 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
409 //
410 #include "llvm/PassSupport.h"
411 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
412
413 #endif