eliminate a bunch of dynamic_cast's.
[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 #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   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return 0; }
156   
157   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
158   /// check state of analysis information. 
159   virtual void verifyAnalysis() const;
160
161   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
162   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
163
164   template<typename AnalysisClass>
165   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
166     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
167   }
168
169   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
170   // or null if it is not known.
171   static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
172
173   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
174   // argument string, or null if it is not known.
175   static const PassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
176
177   /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
178   /// get analysis information that might be around, for example to update it.
179   /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
180   /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
181   /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
182   /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
183   /// the transform is performed.
184   ///
185   template<typename AnalysisType> AnalysisType *
186     getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
187
188   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
189   /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
190   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
191   /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
192   /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
193   ///
194   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
195
196   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
197   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
198   /// getAnalysisUsage function.
199   ///
200   template<typename AnalysisType>
201   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
202
203   template<typename AnalysisType>
204   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
205
206   template<typename AnalysisType>
207   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
208
209   template<typename AnalysisType>
210   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
211 };
212
213
214 //===----------------------------------------------------------------------===//
215 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
216 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
217 /// they want to the program.
218 ///
219 class ModulePass : public Pass {
220 public:
221   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
222   /// being operated on.
223   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
224
225   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
226                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
227
228   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
229   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
230
231   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
232   explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(pid) {}
233   // Force out-of-line virtual method.
234   virtual ~ModulePass();
235 };
236
237
238 //===----------------------------------------------------------------------===//
239 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
240 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
241 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
242 ///
243 class ImmutablePass : public ModulePass {
244 public:
245   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
246   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
247   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
248   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
249   /// these passes with getAnalysis<>.
250   ///
251   virtual void initializePass();
252
253   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return this; }
254
255   /// ImmutablePasses are never run.
256   ///
257   bool runOnModule(Module &) { return false; }
258
259   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
260   explicit ImmutablePass(const void *pid) 
261   : ModulePass(pid) {}
262   
263   // Force out-of-line virtual method.
264   virtual ~ImmutablePass();
265 };
266
267 //===----------------------------------------------------------------------===//
268 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
269 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
270 /// following constraints:
271 ///
272 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
273 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
274 ///     functions in the module
275 ///
276 class FunctionPass : public Pass {
277 public:
278   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
279   explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
280
281   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
282   /// any necessary per-module initialization.
283   ///
284   virtual bool doInitialization(Module &);
285   
286   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
287   /// per-function processing of the pass.
288   ///
289   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
290
291   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
292   /// processing needed after all passes have run.
293   ///
294   virtual bool doFinalization(Module &);
295
296   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
297   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
298   /// finalizing.
299   ///
300   virtual bool runOnModule(Module &M);
301
302   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
303   /// finalize.
304   ///
305   bool run(Function &F);
306
307   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
308                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
309
310   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
311   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
312 };
313
314
315
316 //===----------------------------------------------------------------------===//
317 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
318 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
319 /// meet the following constraints:
320 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
321 ///      instruction at a time.
322 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
323 ///      other basic block in the function.
324 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
325 ///
326 class BasicBlockPass : public Pass {
327 public:
328   explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
329   explicit BasicBlockPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
330
331   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
332   /// any necessary per-module initialization.
333   ///
334   virtual bool doInitialization(Module &);
335
336   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
337   /// to do any necessary per-function initialization.
338   ///
339   virtual bool doInitialization(Function &);
340
341   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
342   /// per-basicblock processing of the pass.
343   ///
344   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
345
346   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
347   /// do any post processing needed after all passes have run.
348   ///
349   virtual bool doFinalization(Function &);
350
351   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
352   /// processing needed after all passes have run.
353   ///
354   virtual bool doFinalization(Module &);
355
356
357   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
358   // each function.
359   //
360   bool runOnFunction(Function &F);
361
362   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
363                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
364
365   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
366   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
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