[llvm-profdata] Add SaturatingAdd/SaturatingMultiply Helper Functions
[oota-llvm.git] / include / llvm / Pass.h
index 8a10ead35ef828149f817c13a3b78c7068605216..3c4d838a465268f42e82a989e84d29bee35140e5 100644 (file)
@@ -1,19 +1,19 @@
 //===- llvm/Pass.h - Base class for Passes ----------------------*- C++ -*-===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file defines a base class that indicates that a specified class is a
 // transformation pass implementation.
 //
-// Pass's are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
+// Passes are designed this way so that it is possible to run passes in a cache
 // and organizationally optimal order without having to specify it at the front
 // end.  This allows arbitrary passes to be strung together and have them
-// executed as effeciently as possible.
+// executed as efficiently as possible.
 //
 // Passes should extend one of the classes below, depending on the guarantees
 // that it can make about what will be modified as it is run.  For example, most
 #ifndef LLVM_PASS_H
 #define LLVM_PASS_H
 
-#include <vector>
-#include <map>
-#include <iosfwd>
-#include <typeinfo>
-#include <cassert>
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include <string>
 
 namespace llvm {
 
-class Value;
 class BasicBlock;
 class Function;
 class Module;
 class AnalysisUsage;
 class PassInfo;
 class ImmutablePass;
-template<class UnitType> class PassManagerT;
-struct AnalysisResolver;
+class PMStack;
+class AnalysisResolver;
+class PMDataManager;
+class raw_ostream;
+class StringRef;
 
 // AnalysisID - Use the PassInfo to identify a pass...
-typedef const PassInfo* AnalysisID;
+typedef const void* AnalysisID;
+
+/// Different types of internal pass managers. External pass managers
+/// (PassManager and FunctionPassManager) are not represented here.
+/// Ordering of pass manager types is important here.
+enum PassManagerType {
+  PMT_Unknown = 0,
+  PMT_ModulePassManager = 1, ///< MPPassManager
+  PMT_CallGraphPassManager,  ///< CGPassManager
+  PMT_FunctionPassManager,   ///< FPPassManager
+  PMT_LoopPassManager,       ///< LPPassManager
+  PMT_RegionPassManager,     ///< RGPassManager
+  PMT_BasicBlockPassManager, ///< BBPassManager
+  PMT_Last
+};
+
+// Different types of passes.
+enum PassKind {
+  PT_BasicBlock,
+  PT_Region,
+  PT_Loop,
+  PT_Function,
+  PT_CallGraphSCC,
+  PT_Module,
+  PT_PassManager
+};
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 /// Pass interface - Implemented by all 'passes'.  Subclass this if you are an
@@ -56,38 +80,40 @@ typedef const PassInfo* AnalysisID;
 /// constrained passes described below.
 ///
 class Pass {
-  friend class AnalysisResolver;
-  AnalysisResolver *Resolver;  // AnalysisResolver this pass is owned by...
-  const PassInfo *PassInfoCache;
-
-  // AnalysisImpls - This keeps track of which passes implement the interfaces
-  // that are required by the current pass (to implement getAnalysis()).
-  //
-  std::vector<std::pair<const PassInfo*, Pass*> > AnalysisImpls;
+  AnalysisResolver *Resolver;  // Used to resolve analysis
+  const void *PassID;
+  PassKind Kind;
+  void operator=(const Pass&) = delete;
+  Pass(const Pass &) = delete;
 
-  void operator=(const Pass&);  // DO NOT IMPLEMENT
-  Pass(const Pass &);           // DO NOT IMPLEMENT
 public:
-  Pass() : Resolver(0), PassInfoCache(0) {}
-  virtual ~Pass() {} // Destructor is virtual so we can be subclassed
+  explicit Pass(PassKind K, char &pid)
+    : Resolver(nullptr), PassID(&pid), Kind(K) { }
+  virtual ~Pass();
+
+
+  PassKind getPassKind() const { return Kind; }
 
   /// getPassName - Return a nice clean name for a pass.  This usually
   /// implemented in terms of the name that is registered by one of the
-  /// Registration templates, but can be overloaded directly, and if nothing
-  /// else is available, C++ RTTI will be consulted to get a SOMEWHAT
-  /// intelligible name for the pass.
+  /// Registration templates, but can be overloaded directly.
   ///
   virtual const char *getPassName() const;
 
-  /// getPassInfo - Return the PassInfo data structure that corresponds to this
-  /// pass...  If the pass has not been registered, this will return null.
+  /// getPassID - Return the PassID number that corresponds to this pass.
+  AnalysisID getPassID() const {
+    return PassID;
+  }
+
+  /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
+  /// any necessary initialization before any pass is run.
   ///
-  const PassInfo *getPassInfo() const;
+  virtual bool doInitialization(Module &)  { return false; }
 
-  /// run - Run this pass, returning true if a modification was made to the
-  /// module argument.  This should be implemented by all concrete subclasses.
+  /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any
+  /// necessary clean up after all passes have run.
   ///
-  virtual bool run(Module &M) = 0;
+  virtual bool doFinalization(Module &) { return false; }
 
   /// print - Print out the internal state of the pass.  This is called by
   /// Analyze to print out the contents of an analysis.  Otherwise it is not
@@ -96,19 +122,34 @@ public:
   /// provide the Module* in case the analysis doesn't need it it can just be
   /// ignored.
   ///
-  virtual void print(std::ostream &O, const Module *M) const { print(O); }
-  virtual void print(std::ostream &O) const;
-  void dump() const; // dump - call print(std::cerr, 0);
+  virtual void print(raw_ostream &O, const Module *M) const;
+  void dump() const; // dump - Print to stderr.
+
+  /// createPrinterPass - Get a Pass appropriate to print the IR this
+  /// pass operates on (Module, Function or MachineFunction).
+  virtual Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
+                                  const std::string &Banner) const = 0;
+
+  /// Each pass is responsible for assigning a pass manager to itself.
+  /// PMS is the stack of available pass manager.
+  virtual void assignPassManager(PMStack &,
+                                 PassManagerType) {}
+  /// Check if available pass managers are suitable for this pass or not.
+  virtual void preparePassManager(PMStack &);
+
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  virtual PassManagerType getPotentialPassManagerType() const;
 
+  // Access AnalysisResolver
+  void setResolver(AnalysisResolver *AR);
+  AnalysisResolver *getResolver() const { return Resolver; }
 
   /// getAnalysisUsage - This function should be overriden by passes that need
   /// analysis information to do their job.  If a pass specifies that it uses a
   /// particular analysis result to this function, it can then use the
   /// getAnalysis<AnalysisType>() function, below.
   ///
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
-    // By default, no analysis results are used, all are invalidated.
-  }
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &) const;
 
   /// releaseMemory() - This member can be implemented by a pass if it wants to
   /// be able to release its memory when it is no longer needed.  The default
@@ -121,92 +162,96 @@ public:
   /// Optionally implement this function to release pass memory when it is no
   /// longer used.
   ///
-  virtual void releaseMemory() {}
+  virtual void releaseMemory();
+
+  /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
+  /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
+  /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
+  /// info.
+  virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(AnalysisID ID);
+  virtual ImmutablePass *getAsImmutablePass();
+  virtual PMDataManager *getAsPMDataManager();
+
+  /// verifyAnalysis() - This member can be implemented by a analysis pass to
+  /// check state of analysis information.
+  virtual void verifyAnalysis() const;
 
   // dumpPassStructure - Implement the -debug-passes=PassStructure option
   virtual void dumpPassStructure(unsigned Offset = 0);
 
+  // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
+  // or null if it is not known.
+  static const PassInfo *lookupPassInfo(const void *TI);
 
-  // getPassInfo - Static method to get the pass information from a class name.
-  template<typename AnalysisClass>
-  static const PassInfo *getClassPassInfo() {
-    return lookupPassInfo(typeid(AnalysisClass));
-  }
+  // lookupPassInfo - Return the pass info object for the pass with the given
+  // argument string, or null if it is not known.
+  static const PassInfo *lookupPassInfo(StringRef Arg);
 
-  // lookupPassInfo - Return the pass info object for the specified pass class,
+  // createPass - Create a object for the specified pass class,
   // or null if it is not known.
-  static const PassInfo *lookupPassInfo(const std::type_info &TI);
-
-  /// getAnalysisToUpdate<AnalysisType>() - This function is used by subclasses
-  /// to get to the analysis information that might be around that needs to be
-  /// updated.  This is different than getAnalysis in that it can fail (ie the
-  /// analysis results haven't been computed), so should only be used if you
-  /// provide the capability to update an analysis that exists.  This method is
-  /// often used by transformation APIs to update analysis results for a pass
-  /// automatically as the transform is performed.
+  static Pass *createPass(AnalysisID ID);
+
+  /// getAnalysisIfAvailable<AnalysisType>() - Subclasses use this function to
+  /// get analysis information that might be around, for example to update it.
+  /// This is different than getAnalysis in that it can fail (if the analysis
+  /// results haven't been computed), so should only be used if you can handle
+  /// the case when the analysis is not available.  This method is often used by
+  /// transformation APIs to update analysis results for a pass automatically as
+  /// the transform is performed.
   ///
-  template<typename AnalysisType>
-  AnalysisType *getAnalysisToUpdate() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
+  template<typename AnalysisType> AnalysisType *
+    getAnalysisIfAvailable() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 
   /// mustPreserveAnalysisID - This method serves the same function as
-  /// getAnalysisToUpdate, but works if you just have an AnalysisID.  This
+  /// getAnalysisIfAvailable, but works if you just have an AnalysisID.  This
   /// obviously cannot give you a properly typed instance of the class if you
-  /// don't have the class name available (use getAnalysisToUpdate if you do),
-  /// but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
+  /// don't have the class name available (use getAnalysisIfAvailable if you
+  /// do), but it can tell you if you need to preserve the pass at least.
   ///
-  bool mustPreserveAnalysisID(const PassInfo *AnalysisID) const;
+  bool mustPreserveAnalysisID(char &AID) const;
 
   /// getAnalysis<AnalysisType>() - This function is used by subclasses to get
   /// to the analysis information that they claim to use by overriding the
   /// getAnalysisUsage function.
   ///
   template<typename AnalysisType>
-  AnalysisType &getAnalysis() const {
-    assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
-    const PassInfo *PI = getClassPassInfo<AnalysisType>();
-    return getAnalysisID<AnalysisType>(PI);
-  }
+  AnalysisType &getAnalysis() const; // Defined in PassAnalysisSupport.h
 
   template<typename AnalysisType>
-  AnalysisType &getAnalysisID(const PassInfo *PI) const {
-    assert(Resolver && "Pass has not been inserted into a PassManager object!");
-    assert(PI && "getAnalysis for unregistered pass!");
-
-    // PI *must* appear in AnalysisImpls.  Because the number of passes used
-    // should be a small number, we just do a linear search over a (dense)
-    // vector.
-    Pass *ResultPass = 0;
-    for (unsigned i = 0; ; ++i) {
-      assert(i != AnalysisImpls.size() &&
-             "getAnalysis*() called on an analysis that we not "
-             "'required' by pass!");
-      if (AnalysisImpls[i].first == PI) {
-        ResultPass = AnalysisImpls[i].second;
-        break;
-      }
-    }
-
-    // Because the AnalysisType may not be a subclass of pass (for
-    // AnalysisGroups), we must use dynamic_cast here to potentially adjust the
-    // return pointer (because the class may multiply inherit, once from pass,
-    // once from AnalysisType).
-    //
-    AnalysisType *Result = dynamic_cast<AnalysisType*>(ResultPass);
-    assert(Result && "Pass does not implement interface required!");
-    return *Result;
-  }
+  AnalysisType &getAnalysis(Function &F); // Defined in PassAnalysisSupport.h
 
-private:
-  friend class PassManagerT<Module>;
-  friend class PassManagerT<Function>;
-  friend class PassManagerT<BasicBlock>;
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Module> *PM, AnalysisUsage &AU);
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI) const;
+
+  template<typename AnalysisType>
+  AnalysisType &getAnalysisID(AnalysisID PI, Function &F);
 };
 
-inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
-  P.print(OS, 0); return OS;
-}
 
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+/// ModulePass class - This class is used to implement unstructured
+/// interprocedural optimizations and analyses.  ModulePasses may do anything
+/// they want to the program.
+///
+class ModulePass : public Pass {
+public:
+  /// createPrinterPass - Get a module printer pass.
+  Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
+                          const std::string &Banner) const override;
+
+  /// runOnModule - Virtual method overriden by subclasses to process the module
+  /// being operated on.
+  virtual bool runOnModule(Module &M) = 0;
+
+  void assignPassManager(PMStack &PMS, PassManagerType T) override;
+
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  PassManagerType getPotentialPassManagerType() const override;
+
+  explicit ModulePass(char &pid) : Pass(PT_Module, pid) {}
+  // Force out-of-line virtual method.
+  ~ModulePass() override;
+};
 
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -214,24 +259,28 @@ inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const Pass &P) {
 /// not need to be run.  This is useful for things like target information and
 /// "basic" versions of AnalysisGroups.
 ///
-struct ImmutablePass : public Pass {
+class ImmutablePass : public ModulePass {
+public:
   /// initializePass - This method may be overriden by immutable passes to allow
   /// them to perform various initialization actions they require.  This is
   /// primarily because an ImmutablePass can "require" another ImmutablePass,
   /// and if it does, the overloaded version of initializePass may get access to
   /// these passes with getAnalysis<>.
   ///
-  virtual void initializePass() {}
+  virtual void initializePass();
+
+  ImmutablePass *getAsImmutablePass() override { return this; }
 
   /// ImmutablePasses are never run.
   ///
-  virtual bool run(Module &M) { return false; }
+  bool runOnModule(Module &) override { return false; }
 
-private:
-  friend class PassManagerT<Module>;
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Module> *PM, AnalysisUsage &AU);
-};
+  explicit ImmutablePass(char &pid)
+  : ModulePass(pid) {}
 
+  // Force out-of-line virtual method.
+  ~ImmutablePass() override;
+};
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 /// FunctionPass class - This class is used to implement most global
@@ -242,38 +291,28 @@ private:
 ///  2. Optimizing a function does not cause the addition or removal of any
 ///     functions in the module
 ///
-struct FunctionPass : public Pass {
-  /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
-  /// any necessary per-module initialization.
-  ///
-  virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
+class FunctionPass : public Pass {
+public:
+  explicit FunctionPass(char &pid) : Pass(PT_Function, pid) {}
+
+  /// createPrinterPass - Get a function printer pass.
+  Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
+                          const std::string &Banner) const override;
 
   /// runOnFunction - Virtual method overriden by subclasses to do the
   /// per-function processing of the pass.
   ///
   virtual bool runOnFunction(Function &F) = 0;
 
-  /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
-  /// processing needed after all passes have run.
-  ///
-  virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
+  void assignPassManager(PMStack &PMS, PassManagerType T) override;
 
-  /// run - On a module, we run this pass by initializing, ronOnFunction'ing
-  /// once for every function in the module, then by finalizing.
-  ///
-  virtual bool run(Module &M);
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  PassManagerType getPotentialPassManagerType() const override;
 
-  /// run - On a function, we simply initialize, run the function, then
-  /// finalize.
-  ///
-  bool run(Function &F);
-
-private:
-  friend class PassManagerT<Module>;
-  friend class PassManagerT<Function>;
-  friend class PassManagerT<BasicBlock>;
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Module> *PM, AnalysisUsage &AU);
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Function> *PM, AnalysisUsage &AU);
+protected:
+  /// skipOptnoneFunction - This function has Attribute::OptimizeNone
+  /// and most transformation passes should skip it.
+  bool skipOptnoneFunction(const Function &F) const;
 };
 
 
@@ -286,18 +325,23 @@ private:
 ///      instruction at a time.
 ///   2. Optimizations do not modify the CFG of the contained function, or any
 ///      other basic block in the function.
-///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPass's.
+///   3. Optimizations conform to all of the constraints of FunctionPasses.
 ///
-struct BasicBlockPass : public FunctionPass {
-  /// doInitialization - Virtual method overridden by subclasses to do
-  /// any necessary per-module initialization.
-  ///
-  virtual bool doInitialization(Module &M) { return false; }
+class BasicBlockPass : public Pass {
+public:
+  explicit BasicBlockPass(char &pid) : Pass(PT_BasicBlock, pid) {}
+
+  /// createPrinterPass - Get a basic block printer pass.
+  Pass *createPrinterPass(raw_ostream &O,
+                          const std::string &Banner) const override;
+
+  using llvm::Pass::doInitialization;
+  using llvm::Pass::doFinalization;
 
   /// doInitialization - Virtual method overridden by BasicBlockPass subclasses
   /// to do any necessary per-function initialization.
   ///
-  virtual bool doInitialization(Function &F) { return false; }
+  virtual bool doInitialization(Function &);
 
   /// runOnBasicBlock - Virtual method overriden by subclasses to do the
   /// per-basicblock processing of the pass.
@@ -307,31 +351,24 @@ struct BasicBlockPass : public FunctionPass {
   /// doFinalization - Virtual method overriden by BasicBlockPass subclasses to
   /// do any post processing needed after all passes have run.
   ///
-  virtual bool doFinalization(Function &F) { return false; }
-
-  /// doFinalization - Virtual method overriden by subclasses to do any post
-  /// processing needed after all passes have run.
-  ///
-  virtual bool doFinalization(Module &M) { return false; }
+  virtual bool doFinalization(Function &);
 
+  void assignPassManager(PMStack &PMS, PassManagerType T) override;
 
-  // To run this pass on a function, we simply call runOnBasicBlock once for
-  // each function.
-  //
-  bool runOnFunction(Function &F);
+  ///  Return what kind of Pass Manager can manage this pass.
+  PassManagerType getPotentialPassManagerType() const override;
 
-  /// To run directly on the basic block, we initialize, runOnBasicBlock, then
-  /// finalize.
-  ///
-  bool run(BasicBlock &BB);
-
-private:
-  friend class PassManagerT<Function>;
-  friend class PassManagerT<BasicBlock>;
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<Function> *PM, AnalysisUsage &AU);
-  virtual void addToPassManager(PassManagerT<BasicBlock> *PM,AnalysisUsage &AU);
+protected:
+  /// skipOptnoneFunction - Containing function has Attribute::OptimizeNone
+  /// and most transformation passes should skip it.
+  bool skipOptnoneFunction(const BasicBlock &BB) const;
 };
 
+/// If the user specifies the -time-passes argument on an LLVM tool command line
+/// then the value of this boolean will be true, otherwise false.
+/// @brief This is the storage for the -time-passes option.
+extern bool TimePassesIsEnabled;
+
 } // End llvm namespace
 
 // Include support files that contain important APIs commonly used by Passes,