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