]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/include/llvm/IR/PassManager.h
Merge ^/head r320398 through r320572.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / include / llvm / IR / PassManager.h
1 //===- PassManager.h - Pass management infrastructure -----------*- 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 /// \file
10 ///
11 /// This header defines various interfaces for pass management in LLVM. There
12 /// is no "pass" interface in LLVM per se. Instead, an instance of any class
13 /// which supports a method to 'run' it over a unit of IR can be used as
14 /// a pass. A pass manager is generally a tool to collect a sequence of passes
15 /// which run over a particular IR construct, and run each of them in sequence
16 /// over each such construct in the containing IR construct. As there is no
17 /// containing IR construct for a Module, a manager for passes over modules
18 /// forms the base case which runs its managed passes in sequence over the
19 /// single module provided.
20 ///
21 /// The core IR library provides managers for running passes over
22 /// modules and functions.
23 ///
24 /// * FunctionPassManager can run over a Module, runs each pass over
25 ///   a Function.
26 /// * ModulePassManager must be directly run, runs each pass over the Module.
27 ///
28 /// Note that the implementations of the pass managers use concept-based
29 /// polymorphism as outlined in the "Value Semantics and Concept-based
30 /// Polymorphism" talk (or its abbreviated sibling "Inheritance Is The Base
31 /// Class of Evil") by Sean Parent:
32 /// * http://github.com/sean-parent/sean-parent.github.com/wiki/Papers-and-Presentations
33 /// * http://www.youtube.com/watch?v=_BpMYeUFXv8
34 /// * http://channel9.msdn.com/Events/GoingNative/2013/Inheritance-Is-The-Base-Class-of-Evil
35 ///
36 //===----------------------------------------------------------------------===//
37
38 #ifndef LLVM_IR_PASSMANAGER_H
39 #define LLVM_IR_PASSMANAGER_H
40
41 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
42 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
43 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
44 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
45 #include "llvm/IR/Function.h"
46 #include "llvm/IR/Module.h"
47 #include "llvm/IR/PassManagerInternal.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/TypeName.h"
50 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
51 #include <algorithm>
52 #include <cassert>
53 #include <cstring>
54 #include <iterator>
55 #include <list>
56 #include <memory>
57 #include <tuple>
58 #include <type_traits>
59 #include <utility>
60 #include <vector>
61
62 namespace llvm {
63
64 /// A special type used by analysis passes to provide an address that
65 /// identifies that particular analysis pass type.
66 ///
67 /// Analysis passes should have a static data member of this type and derive
68 /// from the \c AnalysisInfoMixin to get a static ID method used to identify
69 /// the analysis in the pass management infrastructure.
70 struct alignas(8) AnalysisKey {};
71
72 /// A special type used to provide an address that identifies a set of related
73 /// analyses.  These sets are primarily used below to mark sets of analyses as
74 /// preserved.
75 ///
76 /// For example, a transformation can indicate that it preserves the CFG of a
77 /// function by preserving the appropriate AnalysisSetKey.  An analysis that
78 /// depends only on the CFG can then check if that AnalysisSetKey is preserved;
79 /// if it is, the analysis knows that it itself is preserved.
80 struct alignas(8) AnalysisSetKey {};
81
82 /// This templated class represents "all analyses that operate over \<a
83 /// particular IR unit\>" (e.g. a Function or a Module) in instances of
84 /// PreservedAnalysis.
85 ///
86 /// This lets a transformation say e.g. "I preserved all function analyses".
87 ///
88 /// Note that you must provide an explicit instantiation declaration and
89 /// definition for this template in order to get the correct behavior on
90 /// Windows. Otherwise, the address of SetKey will not be stable.
91 template <typename IRUnitT> class AllAnalysesOn {
92 public:
93   static AnalysisSetKey *ID() { return &SetKey; }
94
95 private:
96   static AnalysisSetKey SetKey;
97 };
98
99 template <typename IRUnitT> AnalysisSetKey AllAnalysesOn<IRUnitT>::SetKey;
100
101 extern template class AllAnalysesOn<Module>;
102 extern template class AllAnalysesOn<Function>;
103
104 /// Represents analyses that only rely on functions' control flow.
105 ///
106 /// This can be used with \c PreservedAnalyses to mark the CFG as preserved and
107 /// to query whether it has been preserved.
108 ///
109 /// The CFG of a function is defined as the set of basic blocks and the edges
110 /// between them. Changing the set of basic blocks in a function is enough to
111 /// mutate the CFG. Mutating the condition of a branch or argument of an
112 /// invoked function does not mutate the CFG, but changing the successor labels
113 /// of those instructions does.
114 class CFGAnalyses {
115 public:
116   static AnalysisSetKey *ID() { return &SetKey; }
117
118 private:
119   static AnalysisSetKey SetKey;
120 };
121
122 /// A set of analyses that are preserved following a run of a transformation
123 /// pass.
124 ///
125 /// Transformation passes build and return these objects to communicate which
126 /// analyses are still valid after the transformation. For most passes this is
127 /// fairly simple: if they don't change anything all analyses are preserved,
128 /// otherwise only a short list of analyses that have been explicitly updated
129 /// are preserved.
130 ///
131 /// This class also lets transformation passes mark abstract *sets* of analyses
132 /// as preserved. A transformation that (say) does not alter the CFG can
133 /// indicate such by marking a particular AnalysisSetKey as preserved, and
134 /// then analyses can query whether that AnalysisSetKey is preserved.
135 ///
136 /// Finally, this class can represent an "abandoned" analysis, which is
137 /// not preserved even if it would be covered by some abstract set of analyses.
138 ///
139 /// Given a `PreservedAnalyses` object, an analysis will typically want to
140 /// figure out whether it is preserved. In the example below, MyAnalysisType is
141 /// preserved if it's not abandoned, and (a) it's explicitly marked as
142 /// preserved, (b), the set AllAnalysesOn<MyIRUnit> is preserved, or (c) both
143 /// AnalysisSetA and AnalysisSetB are preserved.
144 ///
145 /// ```
146 ///   auto PAC = PA.getChecker<MyAnalysisType>();
147 ///   if (PAC.preserved() || PAC.preservedSet<AllAnalysesOn<MyIRUnit>>() ||
148 ///       (PAC.preservedSet<AnalysisSetA>() &&
149 ///        PAC.preservedSet<AnalysisSetB>())) {
150 ///     // The analysis has been successfully preserved ...
151 ///   }
152 /// ```
153 class PreservedAnalyses {
154 public:
155   /// \brief Convenience factory function for the empty preserved set.
156   static PreservedAnalyses none() { return PreservedAnalyses(); }
157
158   /// \brief Construct a special preserved set that preserves all passes.
159   static PreservedAnalyses all() {
160     PreservedAnalyses PA;
161     PA.PreservedIDs.insert(&AllAnalysesKey);
162     return PA;
163   }
164
165   /// Mark an analysis as preserved.
166   template <typename AnalysisT> void preserve() { preserve(AnalysisT::ID()); }
167
168   /// \brief Given an analysis's ID, mark the analysis as preserved, adding it
169   /// to the set.
170   void preserve(AnalysisKey *ID) {
171     // Clear this ID from the explicit not-preserved set if present.
172     NotPreservedAnalysisIDs.erase(ID);
173
174     // If we're not already preserving all analyses (other than those in
175     // NotPreservedAnalysisIDs).
176     if (!areAllPreserved())
177       PreservedIDs.insert(ID);
178   }
179
180   /// Mark an analysis set as preserved.
181   template <typename AnalysisSetT> void preserveSet() {
182     preserveSet(AnalysisSetT::ID());
183   }
184
185   /// Mark an analysis set as preserved using its ID.
186   void preserveSet(AnalysisSetKey *ID) {
187     // If we're not already in the saturated 'all' state, add this set.
188     if (!areAllPreserved())
189       PreservedIDs.insert(ID);
190   }
191
192   /// Mark an analysis as abandoned.
193   ///
194   /// An abandoned analysis is not preserved, even if it is nominally covered
195   /// by some other set or was previously explicitly marked as preserved.
196   ///
197   /// Note that you can only abandon a specific analysis, not a *set* of
198   /// analyses.
199   template <typename AnalysisT> void abandon() { abandon(AnalysisT::ID()); }
200
201   /// Mark an analysis as abandoned using its ID.
202   ///
203   /// An abandoned analysis is not preserved, even if it is nominally covered
204   /// by some other set or was previously explicitly marked as preserved.
205   ///
206   /// Note that you can only abandon a specific analysis, not a *set* of
207   /// analyses.
208   void abandon(AnalysisKey *ID) {
209     PreservedIDs.erase(ID);
210     NotPreservedAnalysisIDs.insert(ID);
211   }
212
213   /// \brief Intersect this set with another in place.
214   ///
215   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
216   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
217   void intersect(const PreservedAnalyses &Arg) {
218     if (Arg.areAllPreserved())
219       return;
220     if (areAllPreserved()) {
221       *this = Arg;
222       return;
223     }
224     // The intersection requires the *union* of the explicitly not-preserved
225     // IDs and the *intersection* of the preserved IDs.
226     for (auto ID : Arg.NotPreservedAnalysisIDs) {
227       PreservedIDs.erase(ID);
228       NotPreservedAnalysisIDs.insert(ID);
229     }
230     for (auto ID : PreservedIDs)
231       if (!Arg.PreservedIDs.count(ID))
232         PreservedIDs.erase(ID);
233   }
234
235   /// \brief Intersect this set with a temporary other set in place.
236   ///
237   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
238   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
239   void intersect(PreservedAnalyses &&Arg) {
240     if (Arg.areAllPreserved())
241       return;
242     if (areAllPreserved()) {
243       *this = std::move(Arg);
244       return;
245     }
246     // The intersection requires the *union* of the explicitly not-preserved
247     // IDs and the *intersection* of the preserved IDs.
248     for (auto ID : Arg.NotPreservedAnalysisIDs) {
249       PreservedIDs.erase(ID);
250       NotPreservedAnalysisIDs.insert(ID);
251     }
252     for (auto ID : PreservedIDs)
253       if (!Arg.PreservedIDs.count(ID))
254         PreservedIDs.erase(ID);
255   }
256
257   /// A checker object that makes it easy to query for whether an analysis or
258   /// some set covering it is preserved.
259   class PreservedAnalysisChecker {
260     friend class PreservedAnalyses;
261
262     const PreservedAnalyses &PA;
263     AnalysisKey *const ID;
264     const bool IsAbandoned;
265
266     /// A PreservedAnalysisChecker is tied to a particular Analysis because
267     /// `preserved()` and `preservedSet()` both return false if the Analysis
268     /// was abandoned.
269     PreservedAnalysisChecker(const PreservedAnalyses &PA, AnalysisKey *ID)
270         : PA(PA), ID(ID), IsAbandoned(PA.NotPreservedAnalysisIDs.count(ID)) {}
271
272   public:
273     /// Returns true if the checker's analysis was not abandoned and either
274     ///  - the analysis is explicitly preserved or
275     ///  - all analyses are preserved.
276     bool preserved() {
277       return !IsAbandoned && (PA.PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey) ||
278                               PA.PreservedIDs.count(ID));
279     }
280
281     /// Returns true if the checker's analysis was not abandoned and either
282     ///  - \p AnalysisSetT is explicitly preserved or
283     ///  - all analyses are preserved.
284     template <typename AnalysisSetT> bool preservedSet() {
285       AnalysisSetKey *SetID = AnalysisSetT::ID();
286       return !IsAbandoned && (PA.PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey) ||
287                               PA.PreservedIDs.count(SetID));
288     }
289   };
290
291   /// Build a checker for this `PreservedAnalyses` and the specified analysis
292   /// type.
293   ///
294   /// You can use the returned object to query whether an analysis was
295   /// preserved. See the example in the comment on `PreservedAnalysis`.
296   template <typename AnalysisT> PreservedAnalysisChecker getChecker() const {
297     return PreservedAnalysisChecker(*this, AnalysisT::ID());
298   }
299
300   /// Build a checker for this `PreservedAnalyses` and the specified analysis
301   /// ID.
302   ///
303   /// You can use the returned object to query whether an analysis was
304   /// preserved. See the example in the comment on `PreservedAnalysis`.
305   PreservedAnalysisChecker getChecker(AnalysisKey *ID) const {
306     return PreservedAnalysisChecker(*this, ID);
307   }
308
309   /// Test whether all analyses are preserved (and none are abandoned).
310   ///
311   /// This is used primarily to optimize for the common case of a transformation
312   /// which makes no changes to the IR.
313   bool areAllPreserved() const {
314     return NotPreservedAnalysisIDs.empty() &&
315            PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey);
316   }
317
318   /// Directly test whether a set of analyses is preserved.
319   ///
320   /// This is only true when no analyses have been explicitly abandoned.
321   template <typename AnalysisSetT> bool allAnalysesInSetPreserved() const {
322     return allAnalysesInSetPreserved(AnalysisSetT::ID());
323   }
324
325   /// Directly test whether a set of analyses is preserved.
326   ///
327   /// This is only true when no analyses have been explicitly abandoned.
328   bool allAnalysesInSetPreserved(AnalysisSetKey *SetID) const {
329     return NotPreservedAnalysisIDs.empty() &&
330            (PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey) || PreservedIDs.count(SetID));
331   }
332
333 private:
334   /// A special key used to indicate all analyses.
335   static AnalysisSetKey AllAnalysesKey;
336
337   /// The IDs of analyses and analysis sets that are preserved.
338   SmallPtrSet<void *, 2> PreservedIDs;
339
340   /// The IDs of explicitly not-preserved analyses.
341   ///
342   /// If an analysis in this set is covered by a set in `PreservedIDs`, we
343   /// consider it not-preserved. That is, `NotPreservedAnalysisIDs` always
344   /// "wins" over analysis sets in `PreservedIDs`.
345   ///
346   /// Also, a given ID should never occur both here and in `PreservedIDs`.
347   SmallPtrSet<AnalysisKey *, 2> NotPreservedAnalysisIDs;
348 };
349
350 // Forward declare the analysis manager template.
351 template <typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs> class AnalysisManager;
352
353 /// A CRTP mix-in to automatically provide informational APIs needed for
354 /// passes.
355 ///
356 /// This provides some boilerplate for types that are passes.
357 template <typename DerivedT> struct PassInfoMixin {
358   /// Gets the name of the pass we are mixed into.
359   static StringRef name() {
360     static_assert(std::is_base_of<PassInfoMixin, DerivedT>::value,
361                   "Must pass the derived type as the template argument!");
362     StringRef Name = getTypeName<DerivedT>();
363     if (Name.startswith("llvm::"))
364       Name = Name.drop_front(strlen("llvm::"));
365     return Name;
366   }
367 };
368
369 /// A CRTP mix-in that provides informational APIs needed for analysis passes.
370 ///
371 /// This provides some boilerplate for types that are analysis passes. It
372 /// automatically mixes in \c PassInfoMixin.
373 template <typename DerivedT>
374 struct AnalysisInfoMixin : PassInfoMixin<DerivedT> {
375   /// Returns an opaque, unique ID for this analysis type.
376   ///
377   /// This ID is a pointer type that is guaranteed to be 8-byte aligned and thus
378   /// suitable for use in sets, maps, and other data structures that use the low
379   /// bits of pointers.
380   ///
381   /// Note that this requires the derived type provide a static \c AnalysisKey
382   /// member called \c Key.
383   ///
384   /// FIXME: The only reason the mixin type itself can't declare the Key value
385   /// is that some compilers cannot correctly unique a templated static variable
386   /// so it has the same addresses in each instantiation. The only currently
387   /// known platform with this limitation is Windows DLL builds, specifically
388   /// building each part of LLVM as a DLL. If we ever remove that build
389   /// configuration, this mixin can provide the static key as well.
390   static AnalysisKey *ID() {
391     static_assert(std::is_base_of<AnalysisInfoMixin, DerivedT>::value,
392                   "Must pass the derived type as the template argument!");
393     return &DerivedT::Key;
394   }
395 };
396
397 /// \brief Manages a sequence of passes over a particular unit of IR.
398 ///
399 /// A pass manager contains a sequence of passes to run over a particular unit
400 /// of IR (e.g. Functions, Modules). It is itself a valid pass over that unit of
401 /// IR, and when run over some given IR will run each of its contained passes in
402 /// sequence. Pass managers are the primary and most basic building block of a
403 /// pass pipeline.
404 ///
405 /// When you run a pass manager, you provide an \c AnalysisManager<IRUnitT>
406 /// argument. The pass manager will propagate that analysis manager to each
407 /// pass it runs, and will call the analysis manager's invalidation routine with
408 /// the PreservedAnalyses of each pass it runs.
409 template <typename IRUnitT,
410           typename AnalysisManagerT = AnalysisManager<IRUnitT>,
411           typename... ExtraArgTs>
412 class PassManager : public PassInfoMixin<
413                         PassManager<IRUnitT, AnalysisManagerT, ExtraArgTs...>> {
414 public:
415   /// \brief Construct a pass manager.
416   ///
417   /// If \p DebugLogging is true, we'll log our progress to llvm::dbgs().
418   explicit PassManager(bool DebugLogging = false) : DebugLogging(DebugLogging) {}
419
420   // FIXME: These are equivalent to the default move constructor/move
421   // assignment. However, using = default triggers linker errors due to the
422   // explicit instantiations below. Find away to use the default and remove the
423   // duplicated code here.
424   PassManager(PassManager &&Arg)
425       : Passes(std::move(Arg.Passes)),
426         DebugLogging(std::move(Arg.DebugLogging)) {}
427
428   PassManager &operator=(PassManager &&RHS) {
429     Passes = std::move(RHS.Passes);
430     DebugLogging = std::move(RHS.DebugLogging);
431     return *this;
432   }
433
434   /// \brief Run all of the passes in this manager over the given unit of IR.
435   /// ExtraArgs are passed to each pass.
436   PreservedAnalyses run(IRUnitT &IR, AnalysisManagerT &AM,
437                         ExtraArgTs... ExtraArgs) {
438     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
439
440     if (DebugLogging)
441       dbgs() << "Starting " << getTypeName<IRUnitT>() << " pass manager run.\n";
442
443     for (unsigned Idx = 0, Size = Passes.size(); Idx != Size; ++Idx) {
444       if (DebugLogging)
445         dbgs() << "Running pass: " << Passes[Idx]->name() << " on "
446                << IR.getName() << "\n";
447
448       PreservedAnalyses PassPA = Passes[Idx]->run(IR, AM, ExtraArgs...);
449
450       // Update the analysis manager as each pass runs and potentially
451       // invalidates analyses.
452       AM.invalidate(IR, PassPA);
453
454       // Finally, intersect the preserved analyses to compute the aggregate
455       // preserved set for this pass manager.
456       PA.intersect(std::move(PassPA));
457
458       // FIXME: Historically, the pass managers all called the LLVM context's
459       // yield function here. We don't have a generic way to acquire the
460       // context and it isn't yet clear what the right pattern is for yielding
461       // in the new pass manager so it is currently omitted.
462       //IR.getContext().yield();
463     }
464
465     // Invaliadtion was handled after each pass in the above loop for the
466     // current unit of IR. Therefore, the remaining analysis results in the
467     // AnalysisManager are preserved. We mark this with a set so that we don't
468     // need to inspect each one individually.
469     PA.preserveSet<AllAnalysesOn<IRUnitT>>();
470
471     if (DebugLogging)
472       dbgs() << "Finished " << getTypeName<IRUnitT>() << " pass manager run.\n";
473
474     return PA;
475   }
476
477   template <typename PassT> void addPass(PassT Pass) {
478     using PassModelT =
479         detail::PassModel<IRUnitT, PassT, PreservedAnalyses, AnalysisManagerT,
480                           ExtraArgTs...>;
481
482     Passes.emplace_back(new PassModelT(std::move(Pass)));
483   }
484
485 private:
486   using PassConceptT =
487       detail::PassConcept<IRUnitT, AnalysisManagerT, ExtraArgTs...>;
488
489   std::vector<std::unique_ptr<PassConceptT>> Passes;
490
491   /// \brief Flag indicating whether we should do debug logging.
492   bool DebugLogging;
493 };
494
495 extern template class PassManager<Module>;
496
497 /// \brief Convenience typedef for a pass manager over modules.
498 using ModulePassManager = PassManager<Module>;
499
500 extern template class PassManager<Function>;
501
502 /// \brief Convenience typedef for a pass manager over functions.
503 using FunctionPassManager = PassManager<Function>;
504
505 /// \brief A container for analyses that lazily runs them and caches their
506 /// results.
507 ///
508 /// This class can manage analyses for any IR unit where the address of the IR
509 /// unit sufficies as its identity.
510 template <typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs> class AnalysisManager {
511 public:
512   class Invalidator;
513
514 private:
515   // Now that we've defined our invalidator, we can define the concept types.
516   using ResultConceptT =
517       detail::AnalysisResultConcept<IRUnitT, PreservedAnalyses, Invalidator>;
518   using PassConceptT =
519       detail::AnalysisPassConcept<IRUnitT, PreservedAnalyses, Invalidator,
520                                   ExtraArgTs...>;
521
522   /// \brief List of analysis pass IDs and associated concept pointers.
523   ///
524   /// Requires iterators to be valid across appending new entries and arbitrary
525   /// erases. Provides the analysis ID to enable finding iterators to a given
526   /// entry in maps below, and provides the storage for the actual result
527   /// concept.
528   using AnalysisResultListT =
529       std::list<std::pair<AnalysisKey *, std::unique_ptr<ResultConceptT>>>;
530
531   /// \brief Map type from IRUnitT pointer to our custom list type.
532   using AnalysisResultListMapT = DenseMap<IRUnitT *, AnalysisResultListT>;
533
534   /// \brief Map type from a pair of analysis ID and IRUnitT pointer to an
535   /// iterator into a particular result list (which is where the actual analysis
536   /// result is stored).
537   using AnalysisResultMapT =
538       DenseMap<std::pair<AnalysisKey *, IRUnitT *>,
539                typename AnalysisResultListT::iterator>;
540
541 public:
542   /// API to communicate dependencies between analyses during invalidation.
543   ///
544   /// When an analysis result embeds handles to other analysis results, it
545   /// needs to be invalidated both when its own information isn't preserved and
546   /// when any of its embedded analysis results end up invalidated. We pass an
547   /// \c Invalidator object as an argument to \c invalidate() in order to let
548   /// the analysis results themselves define the dependency graph on the fly.
549   /// This lets us avoid building building an explicit representation of the
550   /// dependencies between analysis results.
551   class Invalidator {
552   public:
553     /// Trigger the invalidation of some other analysis pass if not already
554     /// handled and return whether it was in fact invalidated.
555     ///
556     /// This is expected to be called from within a given analysis result's \c
557     /// invalidate method to trigger a depth-first walk of all inter-analysis
558     /// dependencies. The same \p IR unit and \p PA passed to that result's \c
559     /// invalidate method should in turn be provided to this routine.
560     ///
561     /// The first time this is called for a given analysis pass, it will call
562     /// the corresponding result's \c invalidate method.  Subsequent calls will
563     /// use a cache of the results of that initial call.  It is an error to form
564     /// cyclic dependencies between analysis results.
565     ///
566     /// This returns true if the given analysis's result is invalid. Any
567     /// dependecies on it will become invalid as a result.
568     template <typename PassT>
569     bool invalidate(IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA) {
570       using ResultModelT =
571           detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result,
572                                       PreservedAnalyses, Invalidator>;
573
574       return invalidateImpl<ResultModelT>(PassT::ID(), IR, PA);
575     }
576
577     /// A type-erased variant of the above invalidate method with the same core
578     /// API other than passing an analysis ID rather than an analysis type
579     /// parameter.
580     ///
581     /// This is sadly less efficient than the above routine, which leverages
582     /// the type parameter to avoid the type erasure overhead.
583     bool invalidate(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA) {
584       return invalidateImpl<>(ID, IR, PA);
585     }
586
587   private:
588     friend class AnalysisManager;
589
590     template <typename ResultT = ResultConceptT>
591     bool invalidateImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR,
592                         const PreservedAnalyses &PA) {
593       // If we've already visited this pass, return true if it was invalidated
594       // and false otherwise.
595       auto IMapI = IsResultInvalidated.find(ID);
596       if (IMapI != IsResultInvalidated.end())
597         return IMapI->second;
598
599       // Otherwise look up the result object.
600       auto RI = Results.find({ID, &IR});
601       assert(RI != Results.end() &&
602              "Trying to invalidate a dependent result that isn't in the "
603              "manager's cache is always an error, likely due to a stale result "
604              "handle!");
605
606       auto &Result = static_cast<ResultT &>(*RI->second->second);
607
608       // Insert into the map whether the result should be invalidated and return
609       // that. Note that we cannot reuse IMapI and must do a fresh insert here,
610       // as calling invalidate could (recursively) insert things into the map,
611       // making any iterator or reference invalid.
612       bool Inserted;
613       std::tie(IMapI, Inserted) =
614           IsResultInvalidated.insert({ID, Result.invalidate(IR, PA, *this)});
615       (void)Inserted;
616       assert(Inserted && "Should not have already inserted this ID, likely "
617                          "indicates a dependency cycle!");
618       return IMapI->second;
619     }
620
621     Invalidator(SmallDenseMap<AnalysisKey *, bool, 8> &IsResultInvalidated,
622                 const AnalysisResultMapT &Results)
623         : IsResultInvalidated(IsResultInvalidated), Results(Results) {}
624
625     SmallDenseMap<AnalysisKey *, bool, 8> &IsResultInvalidated;
626     const AnalysisResultMapT &Results;
627   };
628
629   /// \brief Construct an empty analysis manager.
630   ///
631   /// If \p DebugLogging is true, we'll log our progress to llvm::dbgs().
632   AnalysisManager(bool DebugLogging = false) : DebugLogging(DebugLogging) {}
633   AnalysisManager(AnalysisManager &&) = default;
634   AnalysisManager &operator=(AnalysisManager &&) = default;
635
636   /// \brief Returns true if the analysis manager has an empty results cache.
637   bool empty() const {
638     assert(AnalysisResults.empty() == AnalysisResultLists.empty() &&
639            "The storage and index of analysis results disagree on how many "
640            "there are!");
641     return AnalysisResults.empty();
642   }
643
644   /// \brief Clear any cached analysis results for a single unit of IR.
645   ///
646   /// This doesn't invalidate, but instead simply deletes, the relevant results.
647   /// It is useful when the IR is being removed and we want to clear out all the
648   /// memory pinned for it.
649   void clear(IRUnitT &IR) {
650     if (DebugLogging)
651       dbgs() << "Clearing all analysis results for: " << IR.getName() << "\n";
652
653     auto ResultsListI = AnalysisResultLists.find(&IR);
654     if (ResultsListI == AnalysisResultLists.end())
655       return;
656     // Delete the map entries that point into the results list.
657     for (auto &IDAndResult : ResultsListI->second)
658       AnalysisResults.erase({IDAndResult.first, &IR});
659
660     // And actually destroy and erase the results associated with this IR.
661     AnalysisResultLists.erase(ResultsListI);
662   }
663
664   /// \brief Clear all analysis results cached by this AnalysisManager.
665   ///
666   /// Like \c clear(IRUnitT&), this doesn't invalidate the results; it simply
667   /// deletes them.  This lets you clean up the AnalysisManager when the set of
668   /// IR units itself has potentially changed, and thus we can't even look up a
669   /// a result and invalidate/clear it directly.
670   void clear() {
671     AnalysisResults.clear();
672     AnalysisResultLists.clear();
673   }
674
675   /// \brief Get the result of an analysis pass for a given IR unit.
676   ///
677   /// Runs the analysis if a cached result is not available.
678   template <typename PassT>
679   typename PassT::Result &getResult(IRUnitT &IR, ExtraArgTs... ExtraArgs) {
680     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
681            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
682     ResultConceptT &ResultConcept =
683         getResultImpl(PassT::ID(), IR, ExtraArgs...);
684
685     using ResultModelT =
686         detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result,
687                                     PreservedAnalyses, Invalidator>;
688
689     return static_cast<ResultModelT &>(ResultConcept).Result;
690   }
691
692   /// \brief Get the cached result of an analysis pass for a given IR unit.
693   ///
694   /// This method never runs the analysis.
695   ///
696   /// \returns null if there is no cached result.
697   template <typename PassT>
698   typename PassT::Result *getCachedResult(IRUnitT &IR) const {
699     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
700            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
701
702     ResultConceptT *ResultConcept = getCachedResultImpl(PassT::ID(), IR);
703     if (!ResultConcept)
704       return nullptr;
705
706     using ResultModelT =
707         detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result,
708                                     PreservedAnalyses, Invalidator>;
709
710     return &static_cast<ResultModelT *>(ResultConcept)->Result;
711   }
712
713   /// \brief Register an analysis pass with the manager.
714   ///
715   /// The parameter is a callable whose result is an analysis pass. This allows
716   /// passing in a lambda to construct the analysis.
717   ///
718   /// The analysis type to register is the type returned by calling the \c
719   /// PassBuilder argument. If that type has already been registered, then the
720   /// argument will not be called and this function will return false.
721   /// Otherwise, we register the analysis returned by calling \c PassBuilder(),
722   /// and this function returns true.
723   ///
724   /// (Note: Although the return value of this function indicates whether or not
725   /// an analysis was previously registered, there intentionally isn't a way to
726   /// query this directly.  Instead, you should just register all the analyses
727   /// you might want and let this class run them lazily.  This idiom lets us
728   /// minimize the number of times we have to look up analyses in our
729   /// hashtable.)
730   template <typename PassBuilderT>
731   bool registerPass(PassBuilderT &&PassBuilder) {
732     using PassT = decltype(PassBuilder());
733     using PassModelT =
734         detail::AnalysisPassModel<IRUnitT, PassT, PreservedAnalyses,
735                                   Invalidator, ExtraArgTs...>;
736
737     auto &PassPtr = AnalysisPasses[PassT::ID()];
738     if (PassPtr)
739       // Already registered this pass type!
740       return false;
741
742     // Construct a new model around the instance returned by the builder.
743     PassPtr.reset(new PassModelT(PassBuilder()));
744     return true;
745   }
746
747   /// \brief Invalidate a specific analysis pass for an IR module.
748   ///
749   /// Note that the analysis result can disregard invalidation, if it determines
750   /// it is in fact still valid.
751   template <typename PassT> void invalidate(IRUnitT &IR) {
752     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
753            "This analysis pass was not registered prior to being invalidated");
754     invalidateImpl(PassT::ID(), IR);
755   }
756
757   /// \brief Invalidate cached analyses for an IR unit.
758   ///
759   /// Walk through all of the analyses pertaining to this unit of IR and
760   /// invalidate them, unless they are preserved by the PreservedAnalyses set.
761   void invalidate(IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA) {
762     // We're done if all analyses on this IR unit are preserved.
763     if (PA.allAnalysesInSetPreserved<AllAnalysesOn<IRUnitT>>())
764       return;
765
766     if (DebugLogging)
767       dbgs() << "Invalidating all non-preserved analyses for: " << IR.getName()
768              << "\n";
769
770     // Track whether each analysis's result is invalidated in
771     // IsResultInvalidated.
772     SmallDenseMap<AnalysisKey *, bool, 8> IsResultInvalidated;
773     Invalidator Inv(IsResultInvalidated, AnalysisResults);
774     AnalysisResultListT &ResultsList = AnalysisResultLists[&IR];
775     for (auto &AnalysisResultPair : ResultsList) {
776       // This is basically the same thing as Invalidator::invalidate, but we
777       // can't call it here because we're operating on the type-erased result.
778       // Moreover if we instead called invalidate() directly, it would do an
779       // unnecessary look up in ResultsList.
780       AnalysisKey *ID = AnalysisResultPair.first;
781       auto &Result = *AnalysisResultPair.second;
782
783       auto IMapI = IsResultInvalidated.find(ID);
784       if (IMapI != IsResultInvalidated.end())
785         // This result was already handled via the Invalidator.
786         continue;
787
788       // Try to invalidate the result, giving it the Invalidator so it can
789       // recursively query for any dependencies it has and record the result.
790       // Note that we cannot reuse 'IMapI' here or pre-insert the ID, as
791       // Result.invalidate may insert things into the map, invalidating our
792       // iterator.
793       bool Inserted =
794           IsResultInvalidated.insert({ID, Result.invalidate(IR, PA, Inv)})
795               .second;
796       (void)Inserted;
797       assert(Inserted && "Should never have already inserted this ID, likely "
798                          "indicates a cycle!");
799     }
800
801     // Now erase the results that were marked above as invalidated.
802     if (!IsResultInvalidated.empty()) {
803       for (auto I = ResultsList.begin(), E = ResultsList.end(); I != E;) {
804         AnalysisKey *ID = I->first;
805         if (!IsResultInvalidated.lookup(ID)) {
806           ++I;
807           continue;
808         }
809
810         if (DebugLogging)
811           dbgs() << "Invalidating analysis: " << this->lookUpPass(ID).name()
812                  << " on " << IR.getName() << "\n";
813
814         I = ResultsList.erase(I);
815         AnalysisResults.erase({ID, &IR});
816       }
817     }
818
819     if (ResultsList.empty())
820       AnalysisResultLists.erase(&IR);
821   }
822
823 private:
824   /// \brief Look up a registered analysis pass.
825   PassConceptT &lookUpPass(AnalysisKey *ID) {
826     typename AnalysisPassMapT::iterator PI = AnalysisPasses.find(ID);
827     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
828            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
829     return *PI->second;
830   }
831
832   /// \brief Look up a registered analysis pass.
833   const PassConceptT &lookUpPass(AnalysisKey *ID) const {
834     typename AnalysisPassMapT::const_iterator PI = AnalysisPasses.find(ID);
835     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
836            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
837     return *PI->second;
838   }
839
840   /// \brief Get an analysis result, running the pass if necessary.
841   ResultConceptT &getResultImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR,
842                                 ExtraArgTs... ExtraArgs) {
843     typename AnalysisResultMapT::iterator RI;
844     bool Inserted;
845     std::tie(RI, Inserted) = AnalysisResults.insert(std::make_pair(
846         std::make_pair(ID, &IR), typename AnalysisResultListT::iterator()));
847
848     // If we don't have a cached result for this function, look up the pass and
849     // run it to produce a result, which we then add to the cache.
850     if (Inserted) {
851       auto &P = this->lookUpPass(ID);
852       if (DebugLogging)
853         dbgs() << "Running analysis: " << P.name() << " on " << IR.getName()
854                << "\n";
855       AnalysisResultListT &ResultList = AnalysisResultLists[&IR];
856       ResultList.emplace_back(ID, P.run(IR, *this, ExtraArgs...));
857
858       // P.run may have inserted elements into AnalysisResults and invalidated
859       // RI.
860       RI = AnalysisResults.find({ID, &IR});
861       assert(RI != AnalysisResults.end() && "we just inserted it!");
862
863       RI->second = std::prev(ResultList.end());
864     }
865
866     return *RI->second->second;
867   }
868
869   /// \brief Get a cached analysis result or return null.
870   ResultConceptT *getCachedResultImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR) const {
871     typename AnalysisResultMapT::const_iterator RI =
872         AnalysisResults.find({ID, &IR});
873     return RI == AnalysisResults.end() ? nullptr : &*RI->second->second;
874   }
875
876   /// \brief Invalidate a function pass result.
877   void invalidateImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR) {
878     typename AnalysisResultMapT::iterator RI =
879         AnalysisResults.find({ID, &IR});
880     if (RI == AnalysisResults.end())
881       return;
882
883     if (DebugLogging)
884       dbgs() << "Invalidating analysis: " << this->lookUpPass(ID).name()
885              << " on " << IR.getName() << "\n";
886     AnalysisResultLists[&IR].erase(RI->second);
887     AnalysisResults.erase(RI);
888   }
889
890   /// \brief Map type from module analysis pass ID to pass concept pointer.
891   using AnalysisPassMapT =
892       DenseMap<AnalysisKey *, std::unique_ptr<PassConceptT>>;
893
894   /// \brief Collection of module analysis passes, indexed by ID.
895   AnalysisPassMapT AnalysisPasses;
896
897   /// \brief Map from function to a list of function analysis results.
898   ///
899   /// Provides linear time removal of all analysis results for a function and
900   /// the ultimate storage for a particular cached analysis result.
901   AnalysisResultListMapT AnalysisResultLists;
902
903   /// \brief Map from an analysis ID and function to a particular cached
904   /// analysis result.
905   AnalysisResultMapT AnalysisResults;
906
907   /// \brief Indicates whether we log to \c llvm::dbgs().
908   bool DebugLogging;
909 };
910
911 extern template class AnalysisManager<Module>;
912
913 /// \brief Convenience typedef for the Module analysis manager.
914 using ModuleAnalysisManager = AnalysisManager<Module>;
915
916 extern template class AnalysisManager<Function>;
917
918 /// \brief Convenience typedef for the Function analysis manager.
919 using FunctionAnalysisManager = AnalysisManager<Function>;
920
921 /// \brief An analysis over an "outer" IR unit that provides access to an
922 /// analysis manager over an "inner" IR unit.  The inner unit must be contained
923 /// in the outer unit.
924 ///
925 /// Fore example, InnerAnalysisManagerProxy<FunctionAnalysisManager, Module> is
926 /// an analysis over Modules (the "outer" unit) that provides access to a
927 /// Function analysis manager.  The FunctionAnalysisManager is the "inner"
928 /// manager being proxied, and Functions are the "inner" unit.  The inner/outer
929 /// relationship is valid because each Function is contained in one Module.
930 ///
931 /// If you're (transitively) within a pass manager for an IR unit U that
932 /// contains IR unit V, you should never use an analysis manager over V, except
933 /// via one of these proxies.
934 ///
935 /// Note that the proxy's result is a move-only RAII object.  The validity of
936 /// the analyses in the inner analysis manager is tied to its lifetime.
937 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
938 class InnerAnalysisManagerProxy
939     : public AnalysisInfoMixin<
940           InnerAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT>> {
941 public:
942   class Result {
943   public:
944     explicit Result(AnalysisManagerT &InnerAM) : InnerAM(&InnerAM) {}
945
946     Result(Result &&Arg) : InnerAM(std::move(Arg.InnerAM)) {
947       // We have to null out the analysis manager in the moved-from state
948       // because we are taking ownership of the responsibilty to clear the
949       // analysis state.
950       Arg.InnerAM = nullptr;
951     }
952
953     ~Result() {
954       // InnerAM is cleared in a moved from state where there is nothing to do.
955       if (!InnerAM)
956         return;
957
958       // Clear out the analysis manager if we're being destroyed -- it means we
959       // didn't even see an invalidate call when we got invalidated.
960       InnerAM->clear();
961     }
962
963     Result &operator=(Result &&RHS) {
964       InnerAM = RHS.InnerAM;
965       // We have to null out the analysis manager in the moved-from state
966       // because we are taking ownership of the responsibilty to clear the
967       // analysis state.
968       RHS.InnerAM = nullptr;
969       return *this;
970     }
971
972     /// \brief Accessor for the analysis manager.
973     AnalysisManagerT &getManager() { return *InnerAM; }
974
975     /// \brief Handler for invalidation of the outer IR unit, \c IRUnitT.
976     ///
977     /// If the proxy analysis itself is not preserved, we assume that the set of
978     /// inner IR objects contained in IRUnit may have changed.  In this case,
979     /// we have to call \c clear() on the inner analysis manager, as it may now
980     /// have stale pointers to its inner IR objects.
981     ///
982     /// Regardless of whether the proxy analysis is marked as preserved, all of
983     /// the analyses in the inner analysis manager are potentially invalidated
984     /// based on the set of preserved analyses.
985     bool invalidate(
986         IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA,
987         typename AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...>::Invalidator &Inv);
988
989   private:
990     AnalysisManagerT *InnerAM;
991   };
992
993   explicit InnerAnalysisManagerProxy(AnalysisManagerT &InnerAM)
994       : InnerAM(&InnerAM) {}
995
996   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
997   ///
998   /// This doesn't do any interesting work; it is primarily used to insert our
999   /// proxy result object into the outer analysis cache so that we can proxy
1000   /// invalidation to the inner analysis manager.
1001   Result run(IRUnitT &IR, AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...> &AM,
1002              ExtraArgTs...) {
1003     return Result(*InnerAM);
1004   }
1005
1006 private:
1007   friend AnalysisInfoMixin<
1008       InnerAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT>>;
1009
1010   static AnalysisKey Key;
1011
1012   AnalysisManagerT *InnerAM;
1013 };
1014
1015 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
1016 AnalysisKey
1017     InnerAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>::Key;
1018
1019 /// Provide the \c FunctionAnalysisManager to \c Module proxy.
1020 using FunctionAnalysisManagerModuleProxy =
1021     InnerAnalysisManagerProxy<FunctionAnalysisManager, Module>;
1022
1023 /// Specialization of the invalidate method for the \c
1024 /// FunctionAnalysisManagerModuleProxy's result.
1025 template <>
1026 bool FunctionAnalysisManagerModuleProxy::Result::invalidate(
1027     Module &M, const PreservedAnalyses &PA,
1028     ModuleAnalysisManager::Invalidator &Inv);
1029
1030 // Ensure the \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy is provided as an extern
1031 // template.
1032 extern template class InnerAnalysisManagerProxy<FunctionAnalysisManager,
1033                                                 Module>;
1034
1035 /// \brief An analysis over an "inner" IR unit that provides access to an
1036 /// analysis manager over a "outer" IR unit.  The inner unit must be contained
1037 /// in the outer unit.
1038 ///
1039 /// For example OuterAnalysisManagerProxy<ModuleAnalysisManager, Function> is an
1040 /// analysis over Functions (the "inner" unit) which provides access to a Module
1041 /// analysis manager.  The ModuleAnalysisManager is the "outer" manager being
1042 /// proxied, and Modules are the "outer" IR unit.  The inner/outer relationship
1043 /// is valid because each Function is contained in one Module.
1044 ///
1045 /// This proxy only exposes the const interface of the outer analysis manager,
1046 /// to indicate that you cannot cause an outer analysis to run from within an
1047 /// inner pass.  Instead, you must rely on the \c getCachedResult API.
1048 ///
1049 /// This proxy doesn't manage invalidation in any way -- that is handled by the
1050 /// recursive return path of each layer of the pass manager.  A consequence of
1051 /// this is the outer analyses may be stale.  We invalidate the outer analyses
1052 /// only when we're done running passes over the inner IR units.
1053 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
1054 class OuterAnalysisManagerProxy
1055     : public AnalysisInfoMixin<
1056           OuterAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>> {
1057 public:
1058   /// \brief Result proxy object for \c OuterAnalysisManagerProxy.
1059   class Result {
1060   public:
1061     explicit Result(const AnalysisManagerT &AM) : AM(&AM) {}
1062
1063     const AnalysisManagerT &getManager() const { return *AM; }
1064
1065     /// \brief Handle invalidation by ignoring it; this pass is immutable.
1066     bool invalidate(
1067         IRUnitT &, const PreservedAnalyses &,
1068         typename AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...>::Invalidator &) {
1069       return false;
1070     }
1071
1072     /// Register a deferred invalidation event for when the outer analysis
1073     /// manager processes its invalidations.
1074     template <typename OuterAnalysisT, typename InvalidatedAnalysisT>
1075     void registerOuterAnalysisInvalidation() {
1076       AnalysisKey *OuterID = OuterAnalysisT::ID();
1077       AnalysisKey *InvalidatedID = InvalidatedAnalysisT::ID();
1078
1079       auto &InvalidatedIDList = OuterAnalysisInvalidationMap[OuterID];
1080       // Note, this is a linear scan. If we end up with large numbers of
1081       // analyses that all trigger invalidation on the same outer analysis,
1082       // this entire system should be changed to some other deterministic
1083       // data structure such as a `SetVector` of a pair of pointers.
1084       auto InvalidatedIt = std::find(InvalidatedIDList.begin(),
1085                                      InvalidatedIDList.end(), InvalidatedID);
1086       if (InvalidatedIt == InvalidatedIDList.end())
1087         InvalidatedIDList.push_back(InvalidatedID);
1088     }
1089
1090     /// Access the map from outer analyses to deferred invalidation requiring
1091     /// analyses.
1092     const SmallDenseMap<AnalysisKey *, TinyPtrVector<AnalysisKey *>, 2> &
1093     getOuterInvalidations() const {
1094       return OuterAnalysisInvalidationMap;
1095     }
1096
1097   private:
1098     const AnalysisManagerT *AM;
1099
1100     /// A map from an outer analysis ID to the set of this IR-unit's analyses
1101     /// which need to be invalidated.
1102     SmallDenseMap<AnalysisKey *, TinyPtrVector<AnalysisKey *>, 2>
1103         OuterAnalysisInvalidationMap;
1104   };
1105
1106   OuterAnalysisManagerProxy(const AnalysisManagerT &AM) : AM(&AM) {}
1107
1108   /// \brief Run the analysis pass and create our proxy result object.
1109   /// Nothing to see here, it just forwards the \c AM reference into the
1110   /// result.
1111   Result run(IRUnitT &, AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...> &,
1112              ExtraArgTs...) {
1113     return Result(*AM);
1114   }
1115
1116 private:
1117   friend AnalysisInfoMixin<
1118       OuterAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>>;
1119
1120   static AnalysisKey Key;
1121
1122   const AnalysisManagerT *AM;
1123 };
1124
1125 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
1126 AnalysisKey
1127     OuterAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>::Key;
1128
1129 extern template class OuterAnalysisManagerProxy<ModuleAnalysisManager,
1130                                                 Function>;
1131 /// Provide the \c ModuleAnalysisManager to \c Function proxy.
1132 using ModuleAnalysisManagerFunctionProxy =
1133     OuterAnalysisManagerProxy<ModuleAnalysisManager, Function>;
1134
1135 /// \brief Trivial adaptor that maps from a module to its functions.
1136 ///
1137 /// Designed to allow composition of a FunctionPass(Manager) and
1138 /// a ModulePassManager, by running the FunctionPass(Manager) over every
1139 /// function in the module.
1140 ///
1141 /// Function passes run within this adaptor can rely on having exclusive access
1142 /// to the function they are run over. They should not read or modify any other
1143 /// functions! Other threads or systems may be manipulating other functions in
1144 /// the module, and so their state should never be relied on.
1145 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
1146 /// violate this principle.
1147 ///
1148 /// Function passes can also read the module containing the function, but they
1149 /// should not modify that module outside of the use lists of various globals.
1150 /// For example, a function pass is not permitted to add functions to the
1151 /// module.
1152 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
1153 /// violate this principle.
1154 ///
1155 /// Note that although function passes can access module analyses, module
1156 /// analyses are not invalidated while the function passes are running, so they
1157 /// may be stale.  Function analyses will not be stale.
1158 template <typename FunctionPassT>
1159 class ModuleToFunctionPassAdaptor
1160     : public PassInfoMixin<ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>> {
1161 public:
1162   explicit ModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass)
1163       : Pass(std::move(Pass)) {}
1164
1165   /// \brief Runs the function pass across every function in the module.
1166   PreservedAnalyses run(Module &M, ModuleAnalysisManager &AM) {
1167     FunctionAnalysisManager &FAM =
1168         AM.getResult<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>(M).getManager();
1169
1170     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
1171     for (Function &F : M) {
1172       if (F.isDeclaration())
1173         continue;
1174
1175       PreservedAnalyses PassPA = Pass.run(F, FAM);
1176
1177       // We know that the function pass couldn't have invalidated any other
1178       // function's analyses (that's the contract of a function pass), so
1179       // directly handle the function analysis manager's invalidation here.
1180       FAM.invalidate(F, PassPA);
1181
1182       // Then intersect the preserved set so that invalidation of module
1183       // analyses will eventually occur when the module pass completes.
1184       PA.intersect(std::move(PassPA));
1185     }
1186
1187     // The FunctionAnalysisManagerModuleProxy is preserved because (we assume)
1188     // the function passes we ran didn't add or remove any functions.
1189     //
1190     // We also preserve all analyses on Functions, because we did all the
1191     // invalidation we needed to do above.
1192     PA.preserveSet<AllAnalysesOn<Function>>();
1193     PA.preserve<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>();
1194     return PA;
1195   }
1196
1197 private:
1198   FunctionPassT Pass;
1199 };
1200
1201 /// \brief A function to deduce a function pass type and wrap it in the
1202 /// templated adaptor.
1203 template <typename FunctionPassT>
1204 ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>
1205 createModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass) {
1206   return ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>(std::move(Pass));
1207 }
1208
1209 /// \brief A utility pass template to force an analysis result to be available.
1210 ///
1211 /// If there are extra arguments at the pass's run level there may also be
1212 /// extra arguments to the analysis manager's \c getResult routine. We can't
1213 /// guess how to effectively map the arguments from one to the other, and so
1214 /// this specialization just ignores them.
1215 ///
1216 /// Specific patterns of run-method extra arguments and analysis manager extra
1217 /// arguments will have to be defined as appropriate specializations.
1218 template <typename AnalysisT, typename IRUnitT,
1219           typename AnalysisManagerT = AnalysisManager<IRUnitT>,
1220           typename... ExtraArgTs>
1221 struct RequireAnalysisPass
1222     : PassInfoMixin<RequireAnalysisPass<AnalysisT, IRUnitT, AnalysisManagerT,
1223                                         ExtraArgTs...>> {
1224   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
1225   ///
1226   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
1227   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
1228   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
1229   /// context requires.
1230   PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManagerT &AM,
1231                         ExtraArgTs &&... Args) {
1232     (void)AM.template getResult<AnalysisT>(Arg,
1233                                            std::forward<ExtraArgTs>(Args)...);
1234
1235     return PreservedAnalyses::all();
1236   }
1237 };
1238
1239 /// \brief A no-op pass template which simply forces a specific analysis result
1240 /// to be invalidated.
1241 template <typename AnalysisT>
1242 struct InvalidateAnalysisPass
1243     : PassInfoMixin<InvalidateAnalysisPass<AnalysisT>> {
1244   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
1245   ///
1246   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager,
1247   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
1248   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
1249   /// context requires.
1250   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename... ExtraArgTs>
1251   PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManagerT &AM, ExtraArgTs &&...) {
1252     auto PA = PreservedAnalyses::all();
1253     PA.abandon<AnalysisT>();
1254     return PA;
1255   }
1256 };
1257
1258 /// \brief A utility pass that does nothing, but preserves no analyses.
1259 ///
1260 /// Because this preserves no analyses, any analysis passes queried after this
1261 /// pass runs will recompute fresh results.
1262 struct InvalidateAllAnalysesPass : PassInfoMixin<InvalidateAllAnalysesPass> {
1263   /// \brief Run this pass over some unit of IR.
1264   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename... ExtraArgTs>
1265   PreservedAnalyses run(IRUnitT &, AnalysisManagerT &, ExtraArgTs &&...) {
1266     return PreservedAnalyses::none();
1267   }
1268 };
1269
1270 /// A utility pass template that simply runs another pass multiple times.
1271 ///
1272 /// This can be useful when debugging or testing passes. It also serves as an
1273 /// example of how to extend the pass manager in ways beyond composition.
1274 template <typename PassT>
1275 class RepeatedPass : public PassInfoMixin<RepeatedPass<PassT>> {
1276 public:
1277   RepeatedPass(int Count, PassT P) : Count(Count), P(std::move(P)) {}
1278
1279   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename... Ts>
1280   PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManagerT &AM, Ts &&... Args) {
1281     auto PA = PreservedAnalyses::all();
1282     for (int i = 0; i < Count; ++i)
1283       PA.intersect(P.run(Arg, AM, std::forward<Ts>(Args)...));
1284     return PA;
1285   }
1286
1287 private:
1288   int Count;
1289   PassT P;
1290 };
1291
1292 template <typename PassT>
1293 RepeatedPass<PassT> createRepeatedPass(int Count, PassT P) {
1294   return RepeatedPass<PassT>(Count, std::move(P));
1295 }
1296
1297 } // end namespace llvm
1298
1299 #endif // LLVM_IR_PASSMANAGER_H