Reapply r108794, a fix for the failing test from last time.
[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 StaticPassInfo;
45 class PassInfo;
46 class ImmutablePass;
47 class PMStack;
48 class AnalysisResolver;
49 class PMDataManager;
50 class raw_ostream;
51 class StringRef;
52
53 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
54 typedef const StaticPassInfo* AnalysisID;
55
56 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
57 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
58 /// Ordering of pass manager types is important here.
59 enum PassManagerType {
60   PMT_Unknown = 0,
61   PMT_ModulePassManager = 1, ///< MPPassManager 
62   PMT_CallGraphPassManager,  ///< CGPassManager
63   PMT_FunctionPassManager,   ///< FPPassManager
64   PMT_LoopPassManager,       ///< LPPassManager
65   PMT_BasicBlockPassManager, ///< BBPassManager
66   PMT_Last
67 };
68
69 // Different types of passes.
70 enum PassKind {
71   PT_BasicBlock,
72   PT_Loop,
73   PT_Function,
74   PT_CallGraphSCC,
75   PT_Module,
76   PT_PassManager
77 };
78   
79 //===----------------------------------------------------------------------===//
80 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
81 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
82 /// constrained passes described below.
83 ///
84 class Pass {
85   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
86   intptr_t PassID;
87   PassKind Kind;
88   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
89   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
90   
91 public:
92   explicit Pass(PassKind K, intptr_t pid);
93   explicit Pass(PassKind K, const void *pid);
94   virtual ~Pass();
95
96   
97   PassKind getPassKind() const { return Kind; }
98   
99   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
100   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
101   /// Registration templates, but can be overloaded directly.
102   ///
103   virtual const char *getPassName() const;
104
105   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
106   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
107   ///
108   const StaticPassInfo *getPassInfo() const;
109
110   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
111   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
112   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
113   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
114   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
115   /// ignored.
116   ///
117   virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
118   void dump() const; // dump - Print to stderr.
119
120   /// createPrinterPass - Get a Pass appropriate to print the IR this
121   /// pass operates one (Module, Function or MachineFunction).
122   virtual Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
123                                   const std::string &Banner) const = 0;
124
125   /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
126   /// PMS is the stack of available pass manager. 
127   virtual void assignPassManager(PMStack &, 
128                                  PassManagerType = PMT_Unknown) {}
129   /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
130   virtual void preparePassManager(PMStack &);
131   
132   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
133   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
134
135   // Access AnalysisResolver
136   void setResolver(AnalysisResolver *AR);
137   AnalysisResolver *getResolver() const { 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 &) const;
145
146   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
147   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
148   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
149   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
150   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
151   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
152   /// free memory when it is unused.
153   ///
154   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
155   /// longer used.
156   ///
157   virtual void releaseMemory();
158
159   /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
160   /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
161   /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
162   /// info.
163   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const StaticPassInfo *);
164   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass();
165   virtual PMDataManager *getAsPMDataManager();
166   
167   /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
168   /// check state of analysis information. 
169   virtual void verifyAnalysis() const;
170
171   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
172   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
173
174   template<typename AnalysisClass>
175   static const StaticPassInfo *getClassPassInfo() {
176     return lookupPassInfo(intptr_t(&AnalysisClass::ID));
177   }
178
179   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
180   // or null if it is not known.
181   static const StaticPassInfo *lookupPassInfo(intptr_t TI);
182
183   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
184   // argument string, or null if it is not known.
185   static const StaticPassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
186
187   /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
188   /// get analysis information that might be around, for example to update it.
189   /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
190   /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
191   /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
192   /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
193   /// the transform is performed.
194   ///
195   template<typename AnalysisType> AnalysisType *
196     getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
197
198   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
199   /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
200   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
201   /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
202   /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
203   ///
204   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
205
206   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
207   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
208   /// getAnalysisUsage function.
209   ///
210   template<typename AnalysisType>
211   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
212
213   template<typename AnalysisType>
214   AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
215
216   template<typename AnalysisType>
217   AnalysisType &getAnalysisID(const StaticPassInfo *PI) const;
218
219   template<typename AnalysisType>
220   AnalysisType &getAnalysisID(const StaticPassInfo *PI, Function &F);
221 };
222
223
224 //===----------------------------------------------------------------------===//
225 /// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
226 /// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
227 /// they want to the program.
228 ///
229 class ModulePass : public Pass {
230 public:
231   /// createPrinterPass - Get a module printer pass.
232   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
233
234   /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
235   /// being operated on.
236   virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
237
238   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
239                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
240
241   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
242   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
243
244   explicit ModulePass(intptr_t pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
245   explicit ModulePass(const void *pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
246   // Force out-of-line virtual method.
247   virtual ~ModulePass();
248 };
249
250
251 //===----------------------------------------------------------------------===//
252 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
253 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
254 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
255 ///
256 class ImmutablePass : public ModulePass {
257 public:
258   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
259   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
260   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
261   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
262   /// these passes with getAnalysis<>.
263   ///
264   virtual void initializePass();
265
266   virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass() { return this; }
267
268   /// ImmutablePasses are never run.
269   ///
270   bool runOnModule(Module &) { return false; }
271
272   explicit ImmutablePass(intptr_t pid) : ModulePass(pid) {}
273   explicit ImmutablePass(const void *pid) 
274   : ModulePass(pid) {}
275   
276   // Force out-of-line virtual method.
277   virtual ~ImmutablePass();
278 };
279
280 //===----------------------------------------------------------------------===//
281 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
282 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
283 /// following constraints:
284 ///
285 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
286 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
287 ///     functions in the module
288 ///
289 class FunctionPass : public Pass {
290 public:
291   explicit FunctionPass(intptr_t pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
292   explicit FunctionPass(const void *pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
293
294   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
295   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
296
297   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
298   /// any necessary per-module initialization.
299   ///
300   virtual bool doInitialization(Module &);
301   
302   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
303   /// per-function processing of the pass.
304   ///
305   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
306
307   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
308   /// processing needed after all passes have run.
309   ///
310   virtual bool doFinalization(Module &);
311
312   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
313   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
314   /// finalizing.
315   ///
316   virtual bool runOnModule(Module &M);
317
318   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
319   /// finalize.
320   ///
321   bool run(Function &F);
322
323   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
324                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
325
326   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
327   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
328 };
329
330
331
332 //===----------------------------------------------------------------------===//
333 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
334 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
335 /// meet the following constraints:
336 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
337 ///      instruction at a time.
338 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
339 ///      other basic block in the function.
340 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
341 ///
342 class BasicBlockPass : public Pass {
343 public:
344   explicit BasicBlockPass(intptr_t pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
345   explicit BasicBlockPass(const void *pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
346
347   /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
348   Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O, const std::string &Banner) const;
349
350   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
351   /// any necessary per-module initialization.
352   ///
353   virtual bool doInitialization(Module &);
354
355   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
356   /// to do any necessary per-function initialization.
357   ///
358   virtual bool doInitialization(Function &);
359
360   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
361   /// per-basicblock processing of the pass.
362   ///
363   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
364
365   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
366   /// do any post processing needed after all passes have run.
367   ///
368   virtual bool doFinalization(Function &);
369
370   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
371   /// processing needed after all passes have run.
372   ///
373   virtual bool doFinalization(Module &);
374
375
376   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
377   // each function.
378   //
379   bool runOnFunction(Function &F);
380
381   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
382                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
383
384   ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
385   virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
386 };
387
388 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
389 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
390 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
391 extern bool TimePassesIsEnabled;
392
393 } // End llvm namespace
394
395 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
396 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
397 //
398 #include "llvm/PassSupport.h"
399 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
400
401 #endif