Proivde getAnalysis<FPAnalysis>(Func) support.
[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   PMT_Last
69 };
70
71 typedef enum PassManagerType PassManagerType;
72
73 //===----------------------------------------------------------------------===//
74 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
75 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
76 /// constrained passes described below.
77 ///
78 class Pass {
79   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
80   const PassInfo *PassInfoCache;
81
82   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
83   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
84   //
85   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
86
87   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
88   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
89 public:
90   Pass() : Resolver(0), PassInfoCache(0) {}
91   virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
92
93   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
94   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
95   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
96   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
97   /// intelligible name for the pass.
98   ///
99   virtual const char *getPassName() const;
100
101   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
102   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
103   ///
104   const PassInfo *getPassInfo() const;
105
106   /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
107   /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
108   ///
109   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
110   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
111
112   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
113   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
114   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
115   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
116   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
117   /// ignored.
118   ///
119   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
120   void print(std::ostream *O, const Module *M) const { if (O) print(*O, M); }
121   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
122
123   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
124   /// PMS is the stack of available pass manager. 
125   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
126                                  PassManagerType T = PMT_Unknown) {}
127   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
128   virtual void preparePassManager(PMStack &PMS) {}
129   
130   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
131   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
132     return PMT_Unknown; 
133   }
134
135   // Access AnalysisResolver
136   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { Resolver = AR; }
137   inline AnalysisResolver *getResolver() { return Resolver; }
138
139   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
140   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
141   /// particular analysis result to this function, it can then use the
142   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
143   ///
144   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
145     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
146   }
147
148   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
149   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
150   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
151   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
152   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
153   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
154   /// free memory when it is unused.
155   ///
156   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
157   /// longer used.
158   ///
159   virtual void releaseMemory() {}
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(typeid(AnalysisClass));
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(const std::type_info &TI);
172
173   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
174   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
175   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
176   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
177   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
178   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
179   /// automatically as the transform is performed.
180   ///
181   template<typename AnalysisType>
182   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
183
184   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
185   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
186   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
187   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
188   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
189   ///
190   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
191
192   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
193   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
194   /// getAnalysisUsage function.
195   ///
196   template<typename AnalysisType>
197   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
198
199   template<typename AnalysisType>
200   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassanalysisSupport.h
201
202   template<typename AnalysisType>
203   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
204
205   template<typename AnalysisType>
206   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
207 };
208
209 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
210   P.print(OS, 0); return OS;
211 }
212
213 //===----------------------------------------------------------------------===//
214 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
215 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
216 /// they want to the program.
217 ///
218 class ModulePass : public Pass {
219 public:
220   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
221   /// being operated on.
222   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
223
224   virtual bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
225   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
226
227   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
228                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
229
230   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
231   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
232     return PMT_ModulePassManager;
233   }
234
235   // Force out-of-line virtual method.
236   virtual ~ModulePass();
237 };
238
239
240 //===----------------------------------------------------------------------===//
241 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
242 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
243 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
244 ///
245 class ImmutablePass : public ModulePass {
246 public:
247   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
248   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
249   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
250   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
251   /// these passes with getAnalysis<>.
252   ///
253   virtual void initializePass() {}
254
255   /// ImmutablePasses are never run.
256   ///
257   virtual bool runOnModule(Module &M) { return false; }
258
259   // Force out-of-line virtual method.
260   virtual ~ImmutablePass();
261 };
262
263 //===----------------------------------------------------------------------===//
264 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
265 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
266 /// following constraints:
267 ///
268 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
269 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
270 ///     functions in the module
271 ///
272 class FunctionPass : public Pass {
273 public:
274   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
275   /// any necessary per-module initialization.
276   ///
277   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
278
279   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
280   /// per-function processing of the pass.
281   ///
282   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
283
284   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
285   /// processing needed after all passes have run.
286   ///
287   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
288
289   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
290   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
291   /// finalizing.
292   ///
293   virtual bool runOnModule(Module &M);
294
295   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
296   /// finalize.
297   ///
298   bool run(Function &F);
299
300   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
301                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
302
303   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
304   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
305     return PMT_FunctionPassManager;
306   }
307 };
308
309
310
311 //===----------------------------------------------------------------------===//
312 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
313 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
314 /// meet the following constraints:
315 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
316 ///      instruction at a time.
317 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
318 ///      other basic block in the function.
319 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
320 ///
321 class BasicBlockPass : public Pass {
322 public:
323   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
324   /// any necessary per-module initialization.
325   ///
326   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
327
328   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
329   /// to do any necessary per-function initialization.
330   ///
331   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
332
333   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
334   /// per-basicblock processing of the pass.
335   ///
336   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
337
338   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
339   /// do any post processing needed after all passes have run.
340   ///
341   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
342
343   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
344   /// processing needed after all passes have run.
345   ///
346   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
347
348
349   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
350   // each function.
351   //
352   bool runOnFunction(Function &F);
353
354   /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
355   /// finalize.
356   ///
357   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
358   virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
359
360   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
361                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
362
363   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
364   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
365     return PMT_BasicBlockPassManager; 
366   }
367 };
368
369 /// PMStack
370 /// Top level pass manager (see PasManager.cpp) maintains active Pass Managers 
371 /// using PMStack. Each Pass implements assignPassManager() to connect itself
372 /// with appropriate manager. assignPassManager() walks PMStack to find
373 /// suitable manager.
374 ///
375 /// PMStack is just a wrapper around standard deque that overrides pop() and
376 /// push() methods.
377 class PMStack {
378 public:
379   typedef std::deque<PMDataManager *>::reverse_iterator iterator;
380   iterator begin() { return S.rbegin(); }
381   iterator end() { return S.rend(); }
382
383   void handleLastUserOverflow();
384
385   void pop();
386   inline PMDataManager *top() { return S.back(); }
387   void push(Pass *P);
388   inline bool empty() { return S.empty(); }
389
390   void dump();
391 private:
392   std::deque<PMDataManager *> S;
393 };
394
395
396 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
397 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
398 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
399 extern bool TimePassesIsEnabled;
400
401 } // End llvm namespace
402
403 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
404 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
405 //
406 #include "llvm/PassSupport.h"
407 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
408
409 #endif