Fix a typo in a comment.
[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/Support/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
50 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
51 typedef const PassInfo* AnalysisID;
52
53 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
54 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
55 /// Ordering of pass manager types is important here.
56 enum PassManagerType {
57   PMT_Unknown = 0,
58   PMT_ModulePassManager = 1, /// MPPassManager 
59   PMT_CallGraphPassManager,  /// CGPassManager
60   PMT_FunctionPassManager,   /// FPPassManager
61   PMT_LoopPassManager,       /// LPPassManager
62   PMT_BasicBlockPassManager, /// BBPassManager
63   PMT_Last
64 };
65
66 //===----------------------------------------------------------------------===//
67 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
68 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
69 /// constrained passes described below.
70 ///
71 class Pass {
72   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
73   intptr_t PassID;
74
75   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
76   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
77   
78 public:
79   explicit Pass(intptr_t pid) : Resolver(0), PassID(pid) {
80     assert(pid && "pid cannot be 0");
81   }
82   explicit Pass(const void *pid) : Resolver(0), PassID((intptr_t)pid) {
83     assert(pid && "pid cannot be 0"); 
84   }
85   virtual ~Pass();
86
87   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
88   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
89   /// Registration templates, but can be overloaded directly.
90   ///
91   virtual const char *getPassName() const;
92
93   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
94   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
95   ///
96   const PassInfo *getPassInfo() const;
97
98   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
99   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
100   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
101   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
102   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
103   /// ignored.
104   ///
105   virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
106   void dump() const; // dump - Print to stderr.
107
108   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
109   /// PMS is the stack of available pass manager. 
110   virtual void assignPassManager(PMStack &, 
111                                  PassManagerType = PMT_Unknown) {}
112   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
113   virtual void preparePassManager(PMStack &) {}
114   
115   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
116   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
117     return PMT_Unknown; 
118   }
119
120   // Access AnalysisResolver
121   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { 
122     assert (!Resolver && "Resolver is already set");
123     Resolver = AR; 
124   }
125   inline AnalysisResolver *getResolver() { 
126     return Resolver; 
127   }
128
129   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
130   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
131   /// particular analysis result to this function, it can then use the
132   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
133   ///
134   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const {
135     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
136   }
137
138   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
139   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
140   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
141   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
142   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
143   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
144   /// free memory when it is unused.
145   ///
146   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
147   /// longer used.
148   ///
149   virtual void releaseMemory() {}
150
151   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
152   /// check state of analysis information. 
153   virtual void verifyAnalysis() const {}
154
155   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
156   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
157
158   template<typename AnalysisClass>
159   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
160     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
161   }
162
163   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
164   // or null if it is not known.
165   static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
166
167   /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
168   /// get analysis information that might be around, for example to update it.
169   /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
170   /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
171   /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
172   /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
173   /// the transform is performed.
174   ///
175   template<typename AnalysisType> AnalysisType *
176     getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
177
178   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
179   /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
180   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
181   /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
182   /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
183   ///
184   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
185
186   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
187   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
188   /// getAnalysisUsage function.
189   ///
190   template<typename AnalysisType>
191   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
192
193   template<typename AnalysisType>
194   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
195
196   template<typename AnalysisType>
197   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
198
199   template<typename AnalysisType>
200   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
201 };
202
203
204 //===----------------------------------------------------------------------===//
205 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
206 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
207 /// they want to the program.
208 ///
209 class ModulePass : public Pass {
210 public:
211   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
212   /// being operated on.
213   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
214
215   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
216                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
217
218   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
219   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
220     return PMT_ModulePassManager;
221   }
222
223   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
224   explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(pid) {}
225   // Force out-of-line virtual method.
226   virtual ~ModulePass();
227 };
228
229
230 //===----------------------------------------------------------------------===//
231 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
232 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
233 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
234 ///
235 class ImmutablePass : public ModulePass {
236 public:
237   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
238   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
239   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
240   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
241   /// these passes with getAnalysis<>.
242   ///
243   virtual void initializePass() {}
244
245   /// ImmutablePasses are never run.
246   ///
247   bool runOnModule(Module &) { return false; }
248
249   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
250   explicit ImmutablePass(const void *pid) 
251   : ModulePass(pid) {}
252   
253   // Force out-of-line virtual method.
254   virtual ~ImmutablePass();
255 };
256
257 //===----------------------------------------------------------------------===//
258 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
259 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
260 /// following constraints:
261 ///
262 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
263 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
264 ///     functions in the module
265 ///
266 class FunctionPass : public Pass {
267 public:
268   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
269   explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
270
271   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
272   /// any necessary per-module initialization.
273   ///
274   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
275   
276   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
277   /// per-function processing of the pass.
278   ///
279   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
280
281   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
282   /// processing needed after all passes have run.
283   ///
284   virtual bool doFinalization(Module &) { return false; }
285
286   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
287   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
288   /// finalizing.
289   ///
290   virtual bool runOnModule(Module &M);
291
292   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
293   /// finalize.
294   ///
295   bool run(Function &F);
296
297   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
298                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
299
300   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
301   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
302     return PMT_FunctionPassManager;
303   }
304 };
305
306
307
308 //===----------------------------------------------------------------------===//
309 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
310 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
311 /// meet the following constraints:
312 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
313 ///      instruction at a time.
314 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
315 ///      other basic block in the function.
316 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
317 ///
318 class BasicBlockPass : public Pass {
319 public:
320   explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(pid) {}
321   explicit BasicBlockPass(const void *pid) : Pass(pid) {}
322
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 &) { 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 &) { 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 &) { 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   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
355                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
356
357   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
358   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const {
359     return PMT_BasicBlockPassManager; 
360   }
361 };
362
363 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
364 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
365 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
366 extern bool TimePassesIsEnabled;
367
368 } // End llvm namespace
369
370 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
371 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
372 //
373 #include "llvm/PassSupport.h"
374 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
375
376 #endif