PM: Print the IR unit's name in debug output. NFC
[oota-llvm.git] / include / llvm / IR / PassManager.h
index 6e2a01fbb2cb2b2b2589d5805a0a8f7b15cf5914..2ceb53d21b7a91ed2a1fa4e90ade26a400286e1b 100644 (file)
 ///
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef LLVM_IR_PASS_MANAGER_H
-#define LLVM_IR_PASS_MANAGER_H
+#ifndef LLVM_IR_PASSMANAGER_H
+#define LLVM_IR_PASSMANAGER_H
 
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/IR/PassManagerInternal.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Support/type_traits.h"
 #include <list>
 #include <memory>
@@ -64,6 +68,22 @@ class Function;
 /// the IR is not mutated at all.
 class PreservedAnalyses {
 public:
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  PreservedAnalyses() {}
+  PreservedAnalyses(const PreservedAnalyses &Arg)
+      : PreservedPassIDs(Arg.PreservedPassIDs) {}
+  PreservedAnalyses(PreservedAnalyses &&Arg)
+      : PreservedPassIDs(std::move(Arg.PreservedPassIDs)) {}
+  friend void swap(PreservedAnalyses &LHS, PreservedAnalyses &RHS) {
+    using std::swap;
+    swap(LHS.PreservedPassIDs, RHS.PreservedPassIDs);
+  }
+  PreservedAnalyses &operator=(PreservedAnalyses RHS) {
+    swap(*this, RHS);
+    return *this;
+  }
+
   /// \brief Convenience factory function for the empty preserved set.
   static PreservedAnalyses none() { return PreservedAnalyses(); }
 
@@ -74,19 +94,13 @@ public:
     return PA;
   }
 
-  PreservedAnalyses &operator=(PreservedAnalyses Arg) {
-    swap(Arg);
-    return *this;
-  }
-
-  void swap(PreservedAnalyses &Arg) {
-    PreservedPassIDs.swap(Arg.PreservedPassIDs);
-  }
-
   /// \brief Mark a particular pass as preserved, adding it to the set.
-  template <typename PassT> void preserve() {
+  template <typename PassT> void preserve() { preserve(PassT::ID()); }
+
+  /// \brief Mark an abstract PassID as preserved, adding it to the set.
+  void preserve(void *PassID) {
     if (!areAllPreserved())
-      PreservedPassIDs.insert(PassT::ID());
+      PreservedPassIDs.insert(PassID);
   }
 
   /// \brief Intersect this set with another in place.
@@ -100,11 +114,9 @@ public:
       PreservedPassIDs = Arg.PreservedPassIDs;
       return;
     }
-    for (SmallPtrSet<void *, 2>::const_iterator I = PreservedPassIDs.begin(),
-                                                E = PreservedPassIDs.end();
-         I != E; ++I)
-      if (!Arg.PreservedPassIDs.count(*I))
-        PreservedPassIDs.erase(*I);
+    for (void *P : PreservedPassIDs)
+      if (!Arg.PreservedPassIDs.count(P))
+        PreservedPassIDs.erase(P);
   }
 
   /// \brief Intersect this set with a temporary other set in place.
@@ -118,11 +130,9 @@ public:
       PreservedPassIDs = std::move(Arg.PreservedPassIDs);
       return;
     }
-    for (SmallPtrSet<void *, 2>::const_iterator I = PreservedPassIDs.begin(),
-                                                E = PreservedPassIDs.end();
-         I != E; ++I)
-      if (!Arg.PreservedPassIDs.count(*I))
-        PreservedPassIDs.erase(*I);
+    for (void *P : PreservedPassIDs)
+      if (!Arg.PreservedPassIDs.count(P))
+        PreservedPassIDs.erase(P);
   }
 
   /// \brief Query whether a pass is marked as preserved by this set.
@@ -137,305 +147,116 @@ public:
            PreservedPassIDs.count(PassID);
   }
 
+  /// \brief Test whether all passes are preserved.
+  ///
+  /// This is used primarily to optimize for the case of no changes which will
+  /// common in many scenarios.
+  bool areAllPreserved() const {
+    return PreservedPassIDs.count((void *)AllPassesID);
+  }
+
 private:
   // Note that this must not be -1 or -2 as those are already used by the
   // SmallPtrSet.
-  static const uintptr_t AllPassesID = (intptr_t)-3;
-
-  bool areAllPreserved() const { return PreservedPassIDs.count((void *)AllPassesID); }
+  static const uintptr_t AllPassesID = (intptr_t)(-3);
 
   SmallPtrSet<void *, 2> PreservedPassIDs;
 };
 
-inline void swap(PreservedAnalyses &LHS, PreservedAnalyses &RHS) {
-  LHS.swap(RHS);
-}
-
-/// \brief Implementation details of the pass manager interfaces.
-namespace detail {
-
-/// \brief Template for the abstract base class used to dispatch
-/// polymorphically over pass objects.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT> struct PassConcept {
-  // Boiler plate necessary for the container of derived classes.
-  virtual ~PassConcept() {}
-
-  /// \brief The polymorphic API which runs the pass over a given IR entity.
-  ///
-  /// Note that actual pass object can omit the analysis manager argument if
-  /// desired. Also that the analysis manager may be null if there is no
-  /// analysis manager in the pass pipeline.
-  virtual PreservedAnalyses run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) = 0;
-
-  /// \brief Polymorphic method to access the name of a pass.
-  virtual StringRef name() = 0;
-};
-
-/// \brief SFINAE metafunction for computing whether \c PassT has a run method
-/// accepting an \c AnalysisManagerT.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT,
-          typename ResultT>
-class PassRunAcceptsAnalysisManager {
-  typedef char SmallType;
-  struct BigType { char a, b; };
-
-  template <typename T, ResultT (T::*)(IRUnitT, AnalysisManagerT *)>
-  struct Checker;
-
-  template <typename T> static SmallType f(Checker<T, &T::run> *);
-  template <typename T> static BigType f(...);
+// Forward declare the analysis manager template.
+template <typename IRUnitT> class AnalysisManager;
 
-public:
-  enum { Value = sizeof(f<PassT>(0)) == sizeof(SmallType) };
-};
-
-/// \brief A template wrapper used to implement the polymorphic API.
+/// \brief Manages a sequence of passes over units of IR.
 ///
-/// Can be instantiated for any object which provides a \c run method accepting
-/// an \c IRUnitT. It requires the pass to be a copyable object. When the
-/// \c run method also accepts an \c AnalysisManagerT*, we pass it along.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT,
-          bool AcceptsAnalysisManager = PassRunAcceptsAnalysisManager<
-              IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT, PreservedAnalyses>::Value>
-struct PassModel;
-
-/// \brief Specialization of \c PassModel for passes that accept an analyis
-/// manager.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
-struct PassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
-                 true> : PassConcept<IRUnitT, AnalysisManagerT> {
-  PassModel(PassT Pass) : Pass(std::move(Pass)) {}
-  PreservedAnalyses run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) override {
-    return Pass.run(IR, AM);
-  }
-  StringRef name() override { return PassT::name(); }
-  PassT Pass;
-};
-
-/// \brief Specialization of \c PassModel for passes that accept an analyis
-/// manager.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
-struct PassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
-                 false> : PassConcept<IRUnitT, AnalysisManagerT> {
-  PassModel(PassT Pass) : Pass(std::move(Pass)) {}
-  PreservedAnalyses run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) override {
-    return Pass.run(IR);
-  }
-  StringRef name() override { return PassT::name(); }
-  PassT Pass;
-};
-
-/// \brief Abstract concept of an analysis result.
+/// A pass manager contains a sequence of passes to run over units of IR. It is
+/// itself a valid pass over that unit of IR, and when over some given IR will
+/// run each pass in sequence. This is the primary and most basic building
+/// block of a pass pipeline.
 ///
-/// This concept is parameterized over the IR unit that this result pertains
-/// to.
-template <typename IRUnitT> struct AnalysisResultConcept {
-  virtual ~AnalysisResultConcept() {}
-
-  /// \brief Method to try and mark a result as invalid.
-  ///
-  /// When the outer analysis manager detects a change in some underlying
-  /// unit of the IR, it will call this method on all of the results cached.
-  ///
-  /// This method also receives a set of preserved analyses which can be used
-  /// to avoid invalidation because the pass which changed the underlying IR
-  /// took care to update or preserve the analysis result in some way.
-  ///
-  /// \returns true if the result is indeed invalid (the default).
-  virtual bool invalidate(IRUnitT IR, const PreservedAnalyses &PA) = 0;
-};
-
-/// \brief SFINAE metafunction for computing whether \c ResultT provides an
-/// \c invalidate member function.
-template <typename IRUnitT, typename ResultT> class ResultHasInvalidateMethod {
-  typedef char SmallType;
-  struct BigType { char a, b; };
-
-  template <typename T, bool (T::*)(IRUnitT, const PreservedAnalyses &)>
-  struct Checker;
-
-  template <typename T> static SmallType f(Checker<T, &T::invalidate> *);
-  template <typename T> static BigType f(...);
-
+/// If it is run with an \c AnalysisManager<IRUnitT> argument, it will propagate
+/// that analysis manager to each pass it runs, as well as calling the analysis
+/// manager's invalidation routine with the PreservedAnalyses of each pass it
+/// runs.
+template <typename IRUnitT> class PassManager {
 public:
-  enum { Value = sizeof(f<ResultT>(0)) == sizeof(SmallType) };
-};
-
-/// \brief Wrapper to model the analysis result concept.
-///
-/// By default, this will implement the invalidate method with a trivial
-/// implementation so that the actual analysis result doesn't need to provide
-/// an invalidation handler. It is only selected when the invalidation handler
-/// is not part of the ResultT's interface.
-template <typename IRUnitT, typename PassT, typename ResultT,
-          bool HasInvalidateHandler =
-              ResultHasInvalidateMethod<IRUnitT, ResultT>::Value>
-struct AnalysisResultModel;
-
-/// \brief Specialization of \c AnalysisResultModel which provides the default
-/// invalidate functionality.
-template <typename IRUnitT, typename PassT, typename ResultT>
-struct AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, ResultT,
-                           false> : AnalysisResultConcept<IRUnitT> {
-  AnalysisResultModel(ResultT Result) : Result(std::move(Result)) {}
-
-  /// \brief The model bases invalidation solely on being in the preserved set.
-  //
-  // FIXME: We should actually use two different concepts for analysis results
-  // rather than two different models, and avoid the indirect function call for
-  // ones that use the trivial behavior.
-  bool invalidate(IRUnitT, const PreservedAnalyses &PA) override {
-    return !PA.preserved(PassT::ID());
-  }
-
-  ResultT Result;
-};
-
-/// \brief Specialization of \c AnalysisResultModel which delegates invalidate
-/// handling to \c ResultT.
-template <typename IRUnitT, typename PassT, typename ResultT>
-struct AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, ResultT,
-                           true> : AnalysisResultConcept<IRUnitT> {
-  AnalysisResultModel(ResultT Result) : Result(std::move(Result)) {}
-
-  /// \brief The model delegates to the \c ResultT method.
-  bool invalidate(IRUnitT IR, const PreservedAnalyses &PA) override {
-    return Result.invalidate(IR, PA);
-  }
-
-  ResultT Result;
-};
-
-/// \brief Abstract concept of an analysis pass.
-///
-/// This concept is parameterized over the IR unit that it can run over and
-/// produce an analysis result.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT>
-struct AnalysisPassConcept {
-  virtual ~AnalysisPassConcept() {}
-
-  /// \brief Method to run this analysis over a unit of IR.
-  /// \returns A unique_ptr to the analysis result object to be queried by
-  /// users.
-  virtual std::unique_ptr<AnalysisResultConcept<IRUnitT>>
-      run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) = 0;
-};
-
-/// \brief Wrapper to model the analysis pass concept.
-///
-/// Can wrap any type which implements a suitable \c run method. The method
-/// must accept the IRUnitT as an argument and produce an object which can be
-/// wrapped in a \c AnalysisResultModel.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT,
-          bool AcceptsAnalysisManager = PassRunAcceptsAnalysisManager<
-              IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
-              typename PassT::Result>::Value> struct AnalysisPassModel;
-
-/// \brief Specialization of \c AnalysisPassModel which passes an
-/// \c AnalysisManager to PassT's run method.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
-struct AnalysisPassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
-                         true> : AnalysisPassConcept<IRUnitT,
-                                                     AnalysisManagerT> {
-  AnalysisPassModel(PassT Pass) : Pass(std::move(Pass)) {}
-
-  // FIXME: Replace PassT::Result with type traits when we use C++11.
-  typedef AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
-      ResultModelT;
-
-  /// \brief The model delegates to the \c PassT::run method.
+  /// \brief Construct a pass manager.
   ///
-  /// The return is wrapped in an \c AnalysisResultModel.
-  std::unique_ptr<AnalysisResultConcept<IRUnitT>>
-  run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *AM) override {
-    return make_unique<ResultModelT>(Pass.run(IR, AM));
+  /// It can be passed a flag to get debug logging as the passes are run.
+  PassManager(bool DebugLogging = false) : DebugLogging(DebugLogging) {}
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  PassManager(PassManager &&Arg)
+      : Passes(std::move(Arg.Passes)),
+        DebugLogging(std::move(Arg.DebugLogging)) {}
+  PassManager &operator=(PassManager &&RHS) {
+    Passes = std::move(RHS.Passes);
+    DebugLogging = std::move(RHS.DebugLogging);
+    return *this;
   }
 
-  PassT Pass;
-};
+  /// \brief Run all of the passes in this manager over the IR.
+  PreservedAnalyses run(IRUnitT &IR, AnalysisManager<IRUnitT> *AM = nullptr) {
+    PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
 
-/// \brief Specialization of \c AnalysisPassModel which does not pass an
-/// \c AnalysisManager to PassT's run method.
-template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename PassT>
-struct AnalysisPassModel<IRUnitT, AnalysisManagerT, PassT,
-                         false> : AnalysisPassConcept<IRUnitT,
-                                                     AnalysisManagerT> {
-  AnalysisPassModel(PassT Pass) : Pass(std::move(Pass)) {}
+    if (DebugLogging)
+      dbgs() << "Starting pass manager run.\n";
 
-  // FIXME: Replace PassT::Result with type traits when we use C++11.
-  typedef AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
-      ResultModelT;
+    for (unsigned Idx = 0, Size = Passes.size(); Idx != Size; ++Idx) {
+      if (DebugLogging)
+        dbgs() << "Running pass: " << Passes[Idx]->name() << " on "
+               << IR.getName() << "\n";
 
-  /// \brief The model delegates to the \c PassT::run method.
-  ///
-  /// The return is wrapped in an \c AnalysisResultModel.
-  std::unique_ptr<AnalysisResultConcept<IRUnitT>>
-  run(IRUnitT IR, AnalysisManagerT *) override {
-    return make_unique<ResultModelT>(Pass.run(IR));
-  }
+      PreservedAnalyses PassPA = Passes[Idx]->run(IR, AM);
 
-  PassT Pass;
-};
+      // If we have an active analysis manager at this level we want to ensure
+      // we update it as each pass runs and potentially invalidates analyses.
+      // We also update the preserved set of analyses based on what analyses we
+      // have already handled the invalidation for here and don't need to
+      // invalidate when finished.
+      if (AM)
+        PassPA = AM->invalidate(IR, std::move(PassPA));
 
-}
+      // Finally, we intersect the final preserved analyses to compute the
+      // aggregate preserved set for this pass manager.
+      PA.intersect(std::move(PassPA));
 
-class ModuleAnalysisManager;
+      // FIXME: Historically, the pass managers all called the LLVM context's
+      // yield function here. We don't have a generic way to acquire the
+      // context and it isn't yet clear what the right pattern is for yielding
+      // in the new pass manager so it is currently omitted.
+      //IR.getContext().yield();
+    }
 
-class ModulePassManager {
-public:
-  /// \brief Run all of the module passes in this module pass manager over
-  /// a module.
-  ///
-  /// This method should only be called for a single module as there is the
-  /// expectation that the lifetime of a pass is bounded to that of a module.
-  PreservedAnalyses run(Module *M, ModuleAnalysisManager *AM = 0);
+    if (DebugLogging)
+      dbgs() << "Finished pass manager run.\n";
 
-  template <typename ModulePassT> void addPass(ModulePassT Pass) {
-    Passes.emplace_back(new ModulePassModel<ModulePassT>(std::move(Pass)));
+    return PA;
   }
 
-  static StringRef name() { return "ModulePassManager"; }
-
-private:
-  // Pull in the concept type and model template specialized for modules.
-  typedef detail::PassConcept<Module *, ModuleAnalysisManager> ModulePassConcept;
-  template <typename PassT>
-  struct ModulePassModel
-      : detail::PassModel<Module *, ModuleAnalysisManager, PassT> {
-    ModulePassModel(PassT Pass)
-        : detail::PassModel<Module *, ModuleAnalysisManager, PassT>(
-              std::move(Pass)) {}
-  };
+  template <typename PassT> void addPass(PassT Pass) {
+    typedef detail::PassModel<IRUnitT, PassT> PassModelT;
+    Passes.emplace_back(new PassModelT(std::move(Pass)));
+  }
 
-  std::vector<std::unique_ptr<ModulePassConcept>> Passes;
-};
+  static StringRef name() { return "PassManager"; }
 
-class FunctionAnalysisManager;
+private:
+  typedef detail::PassConcept<IRUnitT> PassConceptT;
 
-class FunctionPassManager {
-public:
-  template <typename FunctionPassT> void addPass(FunctionPassT Pass) {
-    Passes.emplace_back(new FunctionPassModel<FunctionPassT>(std::move(Pass)));
-  }
+  PassManager(const PassManager &) = delete;
+  PassManager &operator=(const PassManager &) = delete;
 
-  PreservedAnalyses run(Function *F, FunctionAnalysisManager *AM = 0);
+  std::vector<std::unique_ptr<PassConceptT>> Passes;
 
-  static StringRef name() { return "FunctionPassManager"; }
+  /// \brief Flag indicating whether we should do debug logging.
+  bool DebugLogging;
+};
 
-private:
-  // Pull in the concept type and model template specialized for functions.
-  typedef detail::PassConcept<Function *, FunctionAnalysisManager>
-      FunctionPassConcept;
-  template <typename PassT>
-  struct FunctionPassModel
-      : detail::PassModel<Function *, FunctionAnalysisManager, PassT> {
-    FunctionPassModel(PassT Pass)
-        : detail::PassModel<Function *, FunctionAnalysisManager, PassT>(
-              std::move(Pass)) {}
-  };
+/// \brief Convenience typedef for a pass manager over modules.
+typedef PassManager<Module> ModulePassManager;
 
-  std::vector<std::unique_ptr<FunctionPassConcept>> Passes;
-};
+/// \brief Convenience typedef for a pass manager over functions.
+typedef PassManager<Function> FunctionPassManager;
 
 namespace detail {
 
@@ -450,24 +271,45 @@ namespace detail {
 /// - invalidateImpl
 ///
 /// The details of the call pattern are within.
-template <typename DerivedT, typename IRUnitT>
-class AnalysisManagerBase {
+///
+/// Note that there is also a generic analysis manager template which implements
+/// the above required functions along with common datastructures used for
+/// managing analyses. This base class is factored so that if you need to
+/// customize the handling of a specific IR unit, you can do so without
+/// replicating *all* of the boilerplate.
+template <typename DerivedT, typename IRUnitT> class AnalysisManagerBase {
   DerivedT *derived_this() { return static_cast<DerivedT *>(this); }
-  const DerivedT *derived_this() const { return static_cast<const DerivedT *>(this); }
+  const DerivedT *derived_this() const {
+    return static_cast<const DerivedT *>(this);
+  }
+
+  AnalysisManagerBase(const AnalysisManagerBase &) = delete;
+  AnalysisManagerBase &
+  operator=(const AnalysisManagerBase &) = delete;
 
 protected:
   typedef detail::AnalysisResultConcept<IRUnitT> ResultConceptT;
-  typedef detail::AnalysisPassConcept<IRUnitT, DerivedT> PassConceptT;
+  typedef detail::AnalysisPassConcept<IRUnitT> PassConceptT;
 
   // FIXME: Provide template aliases for the models when we're using C++11 in
   // a mode supporting them.
 
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  AnalysisManagerBase() {}
+  AnalysisManagerBase(AnalysisManagerBase &&Arg)
+      : AnalysisPasses(std::move(Arg.AnalysisPasses)) {}
+  AnalysisManagerBase &operator=(AnalysisManagerBase &&RHS) {
+    AnalysisPasses = std::move(RHS.AnalysisPasses);
+    return *this;
+  }
+
 public:
   /// \brief Get the result of an analysis pass for this module.
   ///
   /// If there is not a valid cached result in the manager already, this will
   /// re-run the analysis to produce a valid result.
-  template <typename PassT> typename PassT::Result &getResult(IRUnitT IR) {
+  template <typename PassT> typename PassT::Result &getResult(IRUnitT &IR) {
     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 
@@ -484,14 +326,14 @@ public:
   ///
   /// \returns null if there is no cached result.
   template <typename PassT>
-  typename PassT::Result *getCachedResult(IRUnitT IR) const {
+  typename PassT::Result *getCachedResult(IRUnitT &IR) const {
     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
 
     ResultConceptT *ResultConcept =
         derived_this()->getCachedResultImpl(PassT::ID(), IR);
     if (!ResultConcept)
-      return 0;
+      return nullptr;
 
     typedef detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result>
         ResultModelT;
@@ -506,25 +348,28 @@ public:
   template <typename PassT> void registerPass(PassT Pass) {
     assert(!AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
            "Registered the same analysis pass twice!");
-    typedef detail::AnalysisPassModel<IRUnitT, DerivedT, PassT> PassModelT;
+    typedef detail::AnalysisPassModel<IRUnitT, PassT> PassModelT;
     AnalysisPasses[PassT::ID()].reset(new PassModelT(std::move(Pass)));
   }
 
   /// \brief Invalidate a specific analysis pass for an IR module.
   ///
   /// Note that the analysis result can disregard invalidation.
-  template <typename PassT> void invalidate(Module *M) {
+  template <typename PassT> void invalidate(IRUnitT &IR) {
     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
            "This analysis pass was not registered prior to being invalidated");
-    derived_this()->invalidateImpl(PassT::ID(), M);
+    derived_this()->invalidateImpl(PassT::ID(), IR);
   }
 
   /// \brief Invalidate analyses cached for an IR unit.
   ///
   /// Walk through all of the analyses pertaining to this unit of IR and
   /// invalidate them unless they are preserved by the PreservedAnalyses set.
-  void invalidate(IRUnitT IR, const PreservedAnalyses &PA) {
-    derived_this()->invalidateImpl(IR, PA);
+  /// We accept the PreservedAnalyses set by value and update it with each
+  /// analyis pass which has been successfully invalidated and thus can be
+  /// preserved going forward. The updated set is returned.
+  PreservedAnalyses invalidate(IRUnitT &IR, PreservedAnalyses PA) {
+    return derived_this()->invalidateImpl(IR, std::move(PA));
   }
 
 protected:
@@ -552,77 +397,161 @@ private:
   AnalysisPassMapT AnalysisPasses;
 };
 
-}
+} // End namespace detail
 
-/// \brief A module analysis pass manager with lazy running and caching of
+/// \brief A generic analysis pass manager with lazy running and caching of
 /// results.
-class ModuleAnalysisManager
-    : public detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module *> {
-  friend class detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module *>;
-  typedef detail::AnalysisManagerBase<ModuleAnalysisManager, Module *> BaseT;
-  typedef BaseT::ResultConceptT ResultConceptT;
-  typedef BaseT::PassConceptT PassConceptT;
-
-public:
-  // Public methods provided by the base class.
-
-private:
-  /// \brief Get a module pass result, running the pass if necessary.
-  ResultConceptT &getResultImpl(void *PassID, Module *M);
-
-  /// \brief Get a cached module pass result or return null.
-  ResultConceptT *getCachedResultImpl(void *PassID, Module *M) const;
-
-  /// \brief Invalidate a module pass result.
-  void invalidateImpl(void *PassID, Module *M);
-
-  /// \brief Invalidate results across a module.
-  void invalidateImpl(Module *M, const PreservedAnalyses &PA);
-
-  /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass result concept pointer.
-  typedef DenseMap<void *,
-                   std::unique_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Module *>>>
-      ModuleAnalysisResultMapT;
-
-  /// \brief Cache of computed module analysis results for this module.
-  ModuleAnalysisResultMapT ModuleAnalysisResults;
-};
-
-/// \brief A function analysis manager to coordinate and cache analyses run over
-/// a module.
-class FunctionAnalysisManager
-    : public detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function *> {
-  friend class detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function *>;
-  typedef detail::AnalysisManagerBase<FunctionAnalysisManager, Function *> BaseT;
-  typedef BaseT::ResultConceptT ResultConceptT;
-  typedef BaseT::PassConceptT PassConceptT;
+///
+/// This analysis manager can be used for any IR unit where the address of the
+/// IR unit sufficies as its identity. It manages the cache for a unit of IR via
+/// the address of each unit of IR cached.
+template <typename IRUnitT>
+class AnalysisManager
+    : public detail::AnalysisManagerBase<AnalysisManager<IRUnitT>, IRUnitT> {
+  friend class detail::AnalysisManagerBase<AnalysisManager<IRUnitT>, IRUnitT>;
+  typedef detail::AnalysisManagerBase<AnalysisManager<IRUnitT>, IRUnitT> BaseT;
+  typedef typename BaseT::ResultConceptT ResultConceptT;
+  typedef typename BaseT::PassConceptT PassConceptT;
 
 public:
   // Most public APIs are inherited from the CRTP base class.
 
+  /// \brief Construct an empty analysis manager.
+  ///
+  /// A flag can be passed to indicate that the manager should perform debug
+  /// logging.
+  AnalysisManager(bool DebugLogging = false) : DebugLogging(DebugLogging) {}
+
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  AnalysisManager(AnalysisManager &&Arg)
+      : BaseT(std::move(static_cast<BaseT &>(Arg))),
+        AnalysisResults(std::move(Arg.AnalysisResults)),
+        DebugLogging(std::move(Arg.DebugLogging)) {}
+  AnalysisManager &operator=(AnalysisManager &&RHS) {
+    BaseT::operator=(std::move(static_cast<BaseT &>(RHS)));
+    AnalysisResults = std::move(RHS.AnalysisResults);
+    DebugLogging = std::move(RHS.DebugLogging);
+    return *this;
+  }
+
   /// \brief Returns true if the analysis manager has an empty results cache.
-  bool empty() const;
+  bool empty() const {
+    assert(AnalysisResults.empty() == AnalysisResultLists.empty() &&
+           "The storage and index of analysis results disagree on how many "
+           "there are!");
+    return AnalysisResults.empty();
+  }
 
-  /// \brief Clear the function analysis result cache.
+  /// \brief Clear the analysis result cache.
   ///
-  /// This routine allows cleaning up when the set of functions itself has
+  /// This routine allows cleaning up when the set of IR units itself has
   /// potentially changed, and thus we can't even look up a a result and
-  /// invalidate it directly. Notably, this does *not* call invalidate
-  /// functions as there is nothing to be done for them.
-  void clear();
+  /// invalidate it directly. Notably, this does *not* call invalidate functions
+  /// as there is nothing to be done for them.
+  void clear() {
+    AnalysisResults.clear();
+    AnalysisResultLists.clear();
+  }
 
 private:
-  /// \brief Get a function pass result, running the pass if necessary.
-  ResultConceptT &getResultImpl(void *PassID, Function *F);
+  AnalysisManager(const AnalysisManager &) = delete;
+  AnalysisManager &operator=(const AnalysisManager &) = delete;
+
+  /// \brief Get an analysis result, running the pass if necessary.
+  ResultConceptT &getResultImpl(void *PassID, IRUnitT &IR) {
+    typename AnalysisResultMapT::iterator RI;
+    bool Inserted;
+    std::tie(RI, Inserted) = AnalysisResults.insert(std::make_pair(
+        std::make_pair(PassID, &IR), typename AnalysisResultListT::iterator()));
+
+    // If we don't have a cached result for this function, look up the pass and
+    // run it to produce a result, which we then add to the cache.
+    if (Inserted) {
+      auto &P = this->lookupPass(PassID);
+      if (DebugLogging)
+        dbgs() << "Running analysis: " << P.name() << "\n";
+      AnalysisResultListT &ResultList = AnalysisResultLists[&IR];
+      ResultList.emplace_back(PassID, P.run(IR, this));
+
+      // P.run may have inserted elements into AnalysisResults and invalidated
+      // RI.
+      RI = AnalysisResults.find(std::make_pair(PassID, &IR));
+      assert(RI != AnalysisResults.end() && "we just inserted it!");
+
+      RI->second = std::prev(ResultList.end());
+    }
 
-  /// \brief Get a cached function pass result or return null.
-  ResultConceptT *getCachedResultImpl(void *PassID, Function *F) const;
+    return *RI->second->second;
+  }
+
+  /// \brief Get a cached analysis result or return null.
+  ResultConceptT *getCachedResultImpl(void *PassID, IRUnitT &IR) const {
+    typename AnalysisResultMapT::const_iterator RI =
+        AnalysisResults.find(std::make_pair(PassID, &IR));
+    return RI == AnalysisResults.end() ? nullptr : &*RI->second->second;
+  }
 
   /// \brief Invalidate a function pass result.
-  void invalidateImpl(void *PassID, Function *F);
+  void invalidateImpl(void *PassID, IRUnitT &IR) {
+    typename AnalysisResultMapT::iterator RI =
+        AnalysisResults.find(std::make_pair(PassID, &IR));
+    if (RI == AnalysisResults.end())
+      return;
+
+    if (DebugLogging)
+      dbgs() << "Invalidating analysis: " << this->lookupPass(PassID).name()
+             << "\n";
+    AnalysisResultLists[&IR].erase(RI->second);
+    AnalysisResults.erase(RI);
+  }
 
   /// \brief Invalidate the results for a function..
-  void invalidateImpl(Function *F, const PreservedAnalyses &PA);
+  PreservedAnalyses invalidateImpl(IRUnitT &IR, PreservedAnalyses PA) {
+    // Short circuit for a common case of all analyses being preserved.
+    if (PA.areAllPreserved())
+      return PA;
+
+    if (DebugLogging)
+      dbgs() << "Invalidating all non-preserved analyses for: "
+             << IR.getName() << "\n";
+
+    // Clear all the invalidated results associated specifically with this
+    // function.
+    SmallVector<void *, 8> InvalidatedPassIDs;
+    AnalysisResultListT &ResultsList = AnalysisResultLists[&IR];
+    for (typename AnalysisResultListT::iterator I = ResultsList.begin(),
+                                                E = ResultsList.end();
+         I != E;) {
+      void *PassID = I->first;
+
+      // Pass the invalidation down to the pass itself to see if it thinks it is
+      // necessary. The analysis pass can return false if no action on the part
+      // of the analysis manager is required for this invalidation event.
+      if (I->second->invalidate(IR, PA)) {
+        if (DebugLogging)
+          dbgs() << "Invalidating analysis: " << this->lookupPass(PassID).name()
+                 << "\n";
+
+        InvalidatedPassIDs.push_back(I->first);
+        I = ResultsList.erase(I);
+      } else {
+        ++I;
+      }
+
+      // After handling each pass, we mark it as preserved. Once we've
+      // invalidated any stale results, the rest of the system is allowed to
+      // start preserving this analysis again.
+      PA.preserve(PassID);
+    }
+    while (!InvalidatedPassIDs.empty())
+      AnalysisResults.erase(
+          std::make_pair(InvalidatedPassIDs.pop_back_val(), &IR));
+    if (ResultsList.empty())
+      AnalysisResultLists.erase(&IR);
+
+    return PA;
+  }
 
   /// \brief List of function analysis pass IDs and associated concept pointers.
   ///
@@ -630,30 +559,37 @@ private:
   /// erases. Provides both the pass ID and concept pointer such that it is
   /// half of a bijection and provides storage for the actual result concept.
   typedef std::list<std::pair<
-      void *, std::unique_ptr<detail::AnalysisResultConcept<Function *>>>>
-  FunctionAnalysisResultListT;
+      void *, std::unique_ptr<detail::AnalysisResultConcept<IRUnitT>>>>
+      AnalysisResultListT;
 
   /// \brief Map type from function pointer to our custom list type.
-  typedef DenseMap<Function *, FunctionAnalysisResultListT>
-  FunctionAnalysisResultListMapT;
+  typedef DenseMap<IRUnitT *, AnalysisResultListT> AnalysisResultListMapT;
 
   /// \brief Map from function to a list of function analysis results.
   ///
   /// Provides linear time removal of all analysis results for a function and
   /// the ultimate storage for a particular cached analysis result.
-  FunctionAnalysisResultListMapT FunctionAnalysisResultLists;
+  AnalysisResultListMapT AnalysisResultLists;
 
   /// \brief Map type from a pair of analysis ID and function pointer to an
   /// iterator into a particular result list.
-  typedef DenseMap<std::pair<void *, Function *>,
-                   FunctionAnalysisResultListT::iterator>
-      FunctionAnalysisResultMapT;
+  typedef DenseMap<std::pair<void *, IRUnitT *>,
+                   typename AnalysisResultListT::iterator> AnalysisResultMapT;
 
   /// \brief Map from an analysis ID and function to a particular cached
   /// analysis result.
-  FunctionAnalysisResultMapT FunctionAnalysisResults;
+  AnalysisResultMapT AnalysisResults;
+
+  /// \brief A flag indicating whether debug logging is enabled.
+  bool DebugLogging;
 };
 
+/// \brief Convenience typedef for the Module analysis manager.
+typedef AnalysisManager<Module> ModuleAnalysisManager;
+
+/// \brief Convenience typedef for the Function analysis manager.
+typedef AnalysisManager<Function> FunctionAnalysisManager;
+
 /// \brief A module analysis which acts as a proxy for a function analysis
 /// manager.
 ///
@@ -668,7 +604,22 @@ public:
 
   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 
-  FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManager &FAM) : FAM(FAM) {}
+  static StringRef name() { return "FunctionAnalysisManagerModuleProxy"; }
+
+  explicit FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManager &FAM)
+      : FAM(&FAM) {}
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  FunctionAnalysisManagerModuleProxy(
+      const FunctionAnalysisManagerModuleProxy &Arg)
+      : FAM(Arg.FAM) {}
+  FunctionAnalysisManagerModuleProxy(FunctionAnalysisManagerModuleProxy &&Arg)
+      : FAM(std::move(Arg.FAM)) {}
+  FunctionAnalysisManagerModuleProxy &
+  operator=(FunctionAnalysisManagerModuleProxy RHS) {
+    std::swap(FAM, RHS.FAM);
+    return *this;
+  }
 
   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
   ///
@@ -679,12 +630,12 @@ public:
   /// In debug builds, it will also assert that the analysis manager is empty
   /// as no queries should arrive at the function analysis manager prior to
   /// this analysis being requested.
-  Result run(Module *M);
+  Result run(Module &M);
 
 private:
   static char PassID;
 
-  FunctionAnalysisManager &FAM;
+  FunctionAnalysisManager *FAM;
 };
 
 /// \brief The result proxy object for the
@@ -693,11 +644,19 @@ private:
 /// See its documentation for more information.
 class FunctionAnalysisManagerModuleProxy::Result {
 public:
-  Result(FunctionAnalysisManager &FAM) : FAM(FAM) {}
+  explicit Result(FunctionAnalysisManager &FAM) : FAM(&FAM) {}
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  Result(const Result &Arg) : FAM(Arg.FAM) {}
+  Result(Result &&Arg) : FAM(std::move(Arg.FAM)) {}
+  Result &operator=(Result RHS) {
+    std::swap(FAM, RHS.FAM);
+    return *this;
+  }
   ~Result();
 
   /// \brief Accessor for the \c FunctionAnalysisManager.
-  FunctionAnalysisManager &getManager() { return FAM; }
+  FunctionAnalysisManager &getManager() { return *FAM; }
 
   /// \brief Handler for invalidation of the module.
   ///
@@ -709,10 +668,10 @@ public:
   /// Regardless of whether this analysis is marked as preserved, all of the
   /// analyses in the \c FunctionAnalysisManager are potentially invalidated
   /// based on the set of preserved analyses.
-  bool invalidate(Module *M, const PreservedAnalyses &PA);
+  bool invalidate(Module &M, const PreservedAnalyses &PA);
 
 private:
-  FunctionAnalysisManager &FAM;
+  FunctionAnalysisManager *FAM;
 };
 
 /// \brief A function analysis which acts as a proxy for a module analysis
@@ -732,31 +691,53 @@ public:
   /// \brief Result proxy object for \c ModuleAnalysisManagerFunctionProxy.
   class Result {
   public:
-    Result(const ModuleAnalysisManager &MAM) : MAM(MAM) {}
+    explicit Result(const ModuleAnalysisManager &MAM) : MAM(&MAM) {}
+    // We have to explicitly define all the special member functions because
+    // MSVC refuses to generate them.
+    Result(const Result &Arg) : MAM(Arg.MAM) {}
+    Result(Result &&Arg) : MAM(std::move(Arg.MAM)) {}
+    Result &operator=(Result RHS) {
+      std::swap(MAM, RHS.MAM);
+      return *this;
+    }
 
-    const ModuleAnalysisManager &getManager() const { return MAM; }
+    const ModuleAnalysisManager &getManager() const { return *MAM; }
 
     /// \brief Handle invalidation by ignoring it, this pass is immutable.
-    bool invalidate(Function *) { return false; }
+    bool invalidate(Function &) { return false; }
 
   private:
-    const ModuleAnalysisManager &MAM;
+    const ModuleAnalysisManager *MAM;
   };
 
   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 
+  static StringRef name() { return "ModuleAnalysisManagerFunctionProxy"; }
+
   ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(const ModuleAnalysisManager &MAM)
-      : MAM(MAM) {}
+      : MAM(&MAM) {}
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(
+      const ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &Arg)
+      : MAM(Arg.MAM) {}
+  ModuleAnalysisManagerFunctionProxy(ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &&Arg)
+      : MAM(std::move(Arg.MAM)) {}
+  ModuleAnalysisManagerFunctionProxy &
+  operator=(ModuleAnalysisManagerFunctionProxy RHS) {
+    std::swap(MAM, RHS.MAM);
+    return *this;
+  }
 
   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
   /// Nothing to see here, it just forwards the \c MAM reference into the
   /// result.
-  Result run(Function *) { return Result(MAM); }
+  Result run(Function &) { return Result(*MAM); }
 
 private:
   static char PassID;
 
-  const ModuleAnalysisManager &MAM;
+  const ModuleAnalysisManager *MAM;
 };
 
 /// \brief Trivial adaptor that maps from a module to its functions.
@@ -767,28 +748,61 @@ private:
 /// \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy analysis prior to running the function
 /// pass over the module to enable a \c FunctionAnalysisManager to be used
 /// within this run safely.
-template <typename FunctionPassT>
-class ModuleToFunctionPassAdaptor {
+///
+/// Function passes run within this adaptor can rely on having exclusive access
+/// to the function they are run over. They should not read or modify any other
+/// functions! Other threads or systems may be manipulating other functions in
+/// the module, and so their state should never be relied on.
+/// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
+/// violate this principle.
+///
+/// Function passes can also read the module containing the function, but they
+/// should not modify that module outside of the use lists of various globals.
+/// For example, a function pass is not permitted to add functions to the
+/// module.
+/// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
+/// violate this principle.
+template <typename FunctionPassT> class ModuleToFunctionPassAdaptor {
 public:
   explicit ModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass)
       : Pass(std::move(Pass)) {}
+  // We have to explicitly define all the special member functions because MSVC
+  // refuses to generate them.
+  ModuleToFunctionPassAdaptor(const ModuleToFunctionPassAdaptor &Arg)
+      : Pass(Arg.Pass) {}
+  ModuleToFunctionPassAdaptor(ModuleToFunctionPassAdaptor &&Arg)
+      : Pass(std::move(Arg.Pass)) {}
+  friend void swap(ModuleToFunctionPassAdaptor &LHS,
+                   ModuleToFunctionPassAdaptor &RHS) {
+    using std::swap;
+    swap(LHS.Pass, RHS.Pass);
+  }
+  ModuleToFunctionPassAdaptor &operator=(ModuleToFunctionPassAdaptor RHS) {
+    swap(*this, RHS);
+    return *this;
+  }
 
   /// \brief Runs the function pass across every function in the module.
-  PreservedAnalyses run(Module *M, ModuleAnalysisManager *AM) {
-    FunctionAnalysisManager *FAM = 0;
+  PreservedAnalyses run(Module &M, ModuleAnalysisManager *AM) {
+    FunctionAnalysisManager *FAM = nullptr;
     if (AM)
       // Setup the function analysis manager from its proxy.
       FAM = &AM->getResult<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>(M).getManager();
 
     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
-    for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I) {
-      PreservedAnalyses PassPA = Pass.run(I, FAM);
+    for (Function &F : M) {
+      if (F.isDeclaration())
+        continue;
+
+      PreservedAnalyses PassPA = Pass.run(F, FAM);
 
       // We know that the function pass couldn't have invalidated any other
       // function's analyses (that's the contract of a function pass), so
-      // directly handle the function analysis manager's invalidation here.
+      // directly handle the function analysis manager's invalidation here and
+      // update our preserved set to reflect that these have already been
+      // handled.
       if (FAM)
-        FAM->invalidate(I, PassPA);
+        PassPA = FAM->invalidate(F, std::move(PassPA));
 
       // Then intersect the preserved set so that invalidation of module
       // analyses will eventually occur when the module pass completes.
@@ -814,9 +828,69 @@ private:
 template <typename FunctionPassT>
 ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>
 createModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass) {
-  return std::move(ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>(std::move(Pass)));
+  return ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>(std::move(Pass));
 }
 
+/// \brief A template utility pass to force an analysis result to be available.
+///
+/// This is a no-op pass which simply forces a specific analysis pass's result
+/// to be available when it is run.
+template <typename AnalysisT> struct RequireAnalysisPass {
+  /// \brief Run this pass over some unit of IR.
+  ///
+  /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
+  /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
+  /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
+  /// context requires.
+  template <typename IRUnitT>
+  PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManager<IRUnitT> *AM) {
+    if (AM)
+      (void)AM->template getResult<AnalysisT>(Arg);
+
+    return PreservedAnalyses::all();
+  }
+
+  static StringRef name() { return "RequireAnalysisPass"; }
+};
+
+/// \brief A template utility pass to force an analysis result to be
+/// invalidated.
+///
+/// This is a no-op pass which simply forces a specific analysis result to be
+/// invalidated when it is run.
+template <typename AnalysisT> struct InvalidateAnalysisPass {
+  /// \brief Run this pass over some unit of IR.
+  ///
+  /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
+  /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
+  /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
+  /// context requires.
+  template <typename IRUnitT>
+  PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManager<IRUnitT> *AM) {
+    if (AM)
+      // We have to directly invalidate the analysis result as we can't
+      // enumerate all other analyses and use the preserved set to control it.
+      (void)AM->template invalidate<AnalysisT>(Arg);
+
+    return PreservedAnalyses::all();
+  }
+
+  static StringRef name() { return "InvalidateAnalysisPass"; }
+};
+
+/// \brief A utility pass that does nothing but preserves no analyses.
+///
+/// As a consequence fo not preserving any analyses, this pass will force all
+/// analysis passes to be re-run to produce fresh results if any are needed.
+struct InvalidateAllAnalysesPass {
+  /// \brief Run this pass over some unit of IR.
+  template <typename IRUnitT> PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg) {
+    return PreservedAnalyses::none();
+  }
+
+  static StringRef name() { return "InvalidateAllAnalysesPass"; }
+};
+
 }
 
 #endif