Speculatively revert r108813, in an attempt to get the self-host buildbots working...
[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 <string>
35 #include <utility>
36 #include <vector>
37
38 namespace llvm {
39
40 class BasicBlock;
41 class Function;
42 class Module;
43 class AnalysisUsage;
44 class PassInfo;
45 class ImmutablePass;
46 class PMStack;
47 class AnalysisResolver;
48 class PMDataManager;
49 class raw_ostream;
50 class StringRef;
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 // Different types of passes.
69 enum PassKind {
70   PT_BasicBlock,
71   PT_Loop,
72   PT_Function,
73   PT_CallGraphSCC,
74   PT_Module,
75   PT_PassManager
76 };
77   
78 //===----------------------------------------------------------------------===//
79 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
80 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
81 /// constrained passes described below.
82 ///
83 class Pass {
84   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
85   intptr_t PassID;
86   PassKind Kind;
87   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
88   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
89   
90 public:
91   explicit Pass(PassKind K, intptr_t pid);
92   explicit Pass(PassKind K, const void *pid);
93   virtual ~Pass();
94
95   
96   PassKind getPassKind() const { return Kind; }
97   
98   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
99   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
100   /// Registration templates, but can be overloaded directly.
101   ///
102   virtual const char *getPassName() const;
103
104   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
105   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
106   ///
107   const PassInfo *getPassInfo() const;
108
109   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
110   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
111   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
112   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
113   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
114   /// ignored.
115   ///
116   virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
117   void dump() const; // dump - Print to stderr.
118
119   /// createPrinterPass - Get a Pass appropriate to print the IR this
120   /// pass operates one (Module, Function or MachineFunction).
121   virtual Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
122                                   const std::string &Banner) const = 0;
123
124   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
125   /// PMS is the stack of available pass manager. 
126   virtual void assignPassManager(PMStack &, 
127                                  PassManagerType = PMT_Unknown) {}
128   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
129   virtual void preparePassManager(PMStack &);
130   
131   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
132   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
133
134   // Access AnalysisResolver
135   void setResolver(AnalysisResolver *AR);
136   AnalysisResolver *getResolver() const { return Resolver; }
137
138   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
139   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
140   /// particular analysis result to this function, it can then use the
141   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
142   ///
143   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const;
144
145   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
146   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
147   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
148   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
149   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
150   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
151   /// free memory when it is unused.
152   ///
153   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
154   /// longer used.
155   ///
156   virtual void releaseMemory();
157
158   /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
159   /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
160   /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
161   /// info.
162   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const PassInfo *);
163   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass();
164   virtual PMDataManager *getAsPMDataManager();
165   
166   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
167   /// check state of analysis information. 
168   virtual void verifyAnalysis() const;
169
170   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
171   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
172
173   template<typename AnalysisClass>
174   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
175     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
176   }
177
178   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
179   // or null if it is not known.
180   static const PassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
181
182   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
183   // argument string, or null if it is not known.
184   static const PassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
185
186   /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
187   /// get analysis information that might be around, for example to update it.
188   /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
189   /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
190   /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
191   /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
192   /// the transform is performed.
193   ///
194   template<typename AnalysisType> AnalysisType *
195     getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
196
197   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
198   /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
199   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
200   /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
201   /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
202   ///
203   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
204
205   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
206   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
207   /// getAnalysisUsage function.
208   ///
209   template<typename AnalysisType>
210   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
211
212   template<typename AnalysisType>
213   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
214
215   template<typename AnalysisType>
216   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
217
218   template<typename AnalysisType>
219   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI, Function &F);
220 };
221
222
223 //===----------------------------------------------------------------------===//
224 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
225 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
226 /// they want to the program.
227 ///
228 class ModulePass : public Pass {
229 public:
230   /// createPrinterPass - Get a module printer pass.
231   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
232
233   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
234   /// being operated on.
235   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
236
237   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
238                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
239
240   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
241   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
242
243   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
244   explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
245   // Force out-of-line virtual method.
246   virtual ~ModulePass();
247 };
248
249
250 //===----------------------------------------------------------------------===//
251 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
252 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
253 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
254 ///
255 class ImmutablePass : public ModulePass {
256 public:
257   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
258   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
259   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
260   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
261   /// these passes with getAnalysis<>.
262   ///
263   virtual void initializePass();
264
265   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return this; }
266
267   /// ImmutablePasses are never run.
268   ///
269   bool runOnModule(Module &) { return false; }
270
271   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
272   explicit ImmutablePass(const void *pid) 
273   : ModulePass(pid) {}
274   
275   // Force out-of-line virtual method.
276   virtual ~ImmutablePass();
277 };
278
279 //===----------------------------------------------------------------------===//
280 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
281 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
282 /// following constraints:
283 ///
284 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
285 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
286 ///     functions in the module
287 ///
288 class FunctionPass : public Pass {
289 public:
290   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
291   explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
292
293   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
294   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
295
296   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
297   /// any necessary per-module initialization.
298   ///
299   virtual bool doInitialization(Module &);
300   
301   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
302   /// per-function processing of the pass.
303   ///
304   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
305
306   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
307   /// processing needed after all passes have run.
308   ///
309   virtual bool doFinalization(Module &);
310
311   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
312   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
313   /// finalizing.
314   ///
315   virtual bool runOnModule(Module &M);
316
317   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
318   /// finalize.
319   ///
320   bool run(Function &F);
321
322   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
323                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
324
325   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
326   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
327 };
328
329
330
331 //===----------------------------------------------------------------------===//
332 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
333 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
334 /// meet the following constraints:
335 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
336 ///      instruction at a time.
337 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
338 ///      other basic block in the function.
339 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
340 ///
341 class BasicBlockPass : public Pass {
342 public:
343   explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
344   explicit BasicBlockPass(const void *pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
345
346   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
347   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
348
349   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
350   /// any necessary per-module initialization.
351   ///
352   virtual bool doInitialization(Module &);
353
354   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
355   /// to do any necessary per-function initialization.
356   ///
357   virtual bool doInitialization(Function &);
358
359   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
360   /// per-basicblock processing of the pass.
361   ///
362   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
363
364   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
365   /// do any post processing needed after all passes have run.
366   ///
367   virtual bool doFinalization(Function &);
368
369   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
370   /// processing needed after all passes have run.
371   ///
372   virtual bool doFinalization(Module &);
373
374
375   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
376   // each function.
377   //
378   bool runOnFunction(Function &F);
379
380   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
381                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
382
383   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
384   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
385 };
386
387 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
388 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
389 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
390 extern bool TimePassesIsEnabled;
391
392 } // End llvm namespace
393
394 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
395 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
396 //
397 #include "llvm/PassSupport.h"
398 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
399
400 #endif