Update assignPassManager() signature to allow selection of preferred
[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 template<class Trait> class PassManagerT;
50 class BasicBlockPassManager;
51 class FunctionPassManagerT;
52 class ModulePassManager;
53 class PMStack;
54 class AnalysisResolver;
55 class PMDataManager;
56
57 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
58 typedef const PassInfo* AnalysisID;
59
60 /// Different types of internal pass managers. External pass managers
61 /// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
62 /// Ordering of pass manager types is important here.
63 enum PassManagerType {
64   PMT_Unknown = 0,
65   PMT_ModulePassManager = 1, /// MPPassManager 
66   PMT_CallGraphPassManager,  /// CGPassManager
67   PMT_FunctionPassManager,   /// FPPassManager
68   PMT_LoopPassManager,       /// LPPassManager
69   PMT_BasicBlockPassManager  /// BBPassManager
70 };
71
72 typedef enum PassManagerType PassManagerType;
73
74 //===----------------------------------------------------------------------===//
75 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
76 /// interprocedural optimization or you do not fit into any of the more
77 /// constrained passes described below.
78 ///
79 class Pass {
80   AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
81   const PassInfo *PassInfoCache;
82
83   // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
84   // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
85   //
86   std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
87
88   void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
89   Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
90 public:
91   Pass() : Resolver(0), PassInfoCache(0) {}
92   virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
93
94   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
95   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
96   /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
97   /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
98   /// intelligible name for the pass.
99   ///
100   virtual const char *getPassName() const;
101
102   /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
103   /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
104   ///
105   const PassInfo *getPassInfo() const;
106
107   /// runPass - Run this pass, returning true if a modification was made to the
108   /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
109   ///
110   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
111   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
112
113   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
114   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
115   /// necessary to implement this method.  Beware that the module pointer MAY be
116   /// null.  This automatically forwards to a virtual function that does not
117   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
118   /// ignored.
119   ///
120   virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const;
121   void print(std::ostream *O, const Module *M) const { if (O) print(*O, M); }
122   void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
123
124   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
125                                  PassManagerType T = PMT_Unknown) {}
126   // Access AnalysisResolver
127   inline void setResolver(AnalysisResolver *AR) { Resolver = AR; }
128   inline AnalysisResolver *getResolver() { return Resolver; }
129
130   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
131   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
132   /// particular analysis result to this function, it can then use the
133   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
134   ///
135   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
136     // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
137   }
138
139   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
140   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
141   /// behavior of passes is to hold onto memory for the entire duration of their
142   /// lifetime (which is the entire compile time).  For pipelined passes, this
143   /// is not a big deal because that memory gets recycled every time the pass is
144   /// invoked on another program unit.  For IP passes, it is more important to
145   /// free memory when it is unused.
146   ///
147   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
148   /// longer used.
149   ///
150   virtual void releaseMemory() {}
151
152   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
153   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
154
155   template<typename AnalysisClass>
156   static const PassInfo *getClassPassInfo() {
157     return lookupPassInfo(typeid(AnalysisClass));
158   }
159
160   // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
161   // or null if it is not known.
162   static const PassInfo *lookupPassInfo(const std::type_info &TI);
163
164   /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
165   /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
166   /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
167   /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
168   /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
169   /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
170   /// automatically as the transform is performed.
171   ///
172   template<typename AnalysisType>
173   AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
174
175   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
176   /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
177   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
178   /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
179   /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
180   ///
181   bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
182
183   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
184   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
185   /// getAnalysisUsage function.
186   ///
187   template<typename AnalysisType>
188   AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
189
190   template<typename AnalysisType>
191   AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const;
192     
193 private:
194   template<typename Trait> friend class PassManagerT;
195   friend class ModulePassManager;
196   friend class FunctionPassManagerT;
197   friend class BasicBlockPassManager;
198 };
199
200 inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
201   P.print(OS, 0); return OS;
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 bool runPass(Module &M) { return runOnModule(M); }
216   virtual bool runPass(BasicBlock&) { return false; }
217
218   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
219                                  PassManagerType T = PMT_ModulePassManager);
220   // Force out-of-line virtual method.
221   virtual ~ModulePass();
222 };
223
224
225 //===----------------------------------------------------------------------===//
226 /// ImmutablePass class - This class is used to provide information that does
227 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
228 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
229 ///
230 class ImmutablePass : public ModulePass {
231 public:
232   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
233   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
234   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
235   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
236   /// these passes with getAnalysis<>.
237   ///
238   virtual void initializePass() {}
239
240   /// ImmutablePasses are never run.
241   ///
242   virtual bool runOnModule(Module &M) { return false; }
243
244   // Force out-of-line virtual method.
245   virtual ~ImmutablePass();
246 };
247
248 //===----------------------------------------------------------------------===//
249 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
250 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they meet the
251 /// following constraints:
252 ///
253 ///  1. Optimizations are organized globally, i.e., a function at a time
254 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
255 ///     functions in the module
256 ///
257 class FunctionPass : public ModulePass {
258 public:
259   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
260   /// any necessary per-module initialization.
261   ///
262   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
263
264   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
265   /// per-function processing of the pass.
266   ///
267   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
268
269   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
270   /// processing needed after all passes have run.
271   ///
272   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
273
274   /// runOnModule - On a module, we run this pass by initializing,
275   /// ronOnFunction'ing once for every function in the module, then by
276   /// finalizing.
277   ///
278   virtual bool runOnModule(Module &M);
279
280   /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
281   /// finalize.
282   ///
283   bool run(Function &F);
284
285   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
286                                  PassManagerType T = PMT_FunctionPassManager);
287 };
288
289
290
291 //===----------------------------------------------------------------------===//
292 /// BasicBlockPass class - This class is used to implement most local
293 /// optimizations.  Optimizations should subclass this class if they
294 /// meet the following constraints:
295 ///   1. Optimizations are local, operating on either a basic block or
296 ///      instruction at a time.
297 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
298 ///      other basic block in the function.
299 ///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
300 ///
301 class BasicBlockPass : public FunctionPass {
302 public:
303   /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
304   /// any necessary per-module initialization.
305   ///
306   virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
307
308   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
309   /// to do any necessary per-function initialization.
310   ///
311   virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
312
313   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
314   /// per-basicblock processing of the pass.
315   ///
316   virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) = 0;
317
318   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
319   /// do any post processing needed after all passes have run.
320   ///
321   virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
322
323   /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
324   /// processing needed after all passes have run.
325   ///
326   virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
327
328
329   // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
330   // each function.
331   //
332   bool runOnFunction(Function &F);
333
334   /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
335   /// finalize.
336   ///
337   virtual bool runPass(Module &M) { return false; }
338   virtual bool runPass(BasicBlock &BB);
339
340   virtual void assignPassManager(PMStack &PMS, 
341                                  PassManagerType T = PMT_BasicBlockPassManager);
342 };
343
344 /// PMStack
345 /// Top level pass manager (see PasManager.cpp) maintains active Pass Managers 
346 /// using PMStack. Each Pass implements assignPassManager() to connect itself
347 /// with appropriate manager. assignPassManager() walks PMStack to find
348 /// suitable manager.
349 ///
350 /// PMStack is just a wrapper around standard deque that overrides pop() and
351 /// push() methods.
352 class PMStack {
353 public:
354   typedef std::deque<PMDataManager *>::reverse_iterator iterator;
355   iterator begin() { return S.rbegin(); }
356   iterator end() { return S.rend(); }
357
358   void handleLastUserOverflow();
359
360   void pop();
361   inline PMDataManager *top() { return S.back(); }
362   void push(Pass *P);
363   inline bool empty() { return S.empty(); }
364
365   void dump();
366 private:
367   std::deque<PMDataManager *> S;
368 };
369
370
371 /// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
372 /// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
373 /// @brief This is the storage for the -time-passes option.
374 extern bool TimePassesIsEnabled;
375
376 } // End llvm namespace
377
378 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,
379 // but that we want to separate out to make it easier to read the header files.
380 //
381 #include "llvm/PassSupport.h"
382 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
383
384 #endif