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