]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/llvm/include/llvm/IR/PassManager.h
MFC r355940:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / llvm / include / llvm / IR / PassManager.h
1 //===- PassManager.h - Pass management infrastructure -----------*- C++ -*-===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 /// \file
9 ///
10 /// This header defines various interfaces for pass management in LLVM. There
11 /// is no "pass" interface in LLVM per se. Instead, an instance of any class
12 /// which supports a method to 'run' it over a unit of IR can be used as
13 /// a pass. A pass manager is generally a tool to collect a sequence of passes
14 /// which run over a particular IR construct, and run each of them in sequence
15 /// over each such construct in the containing IR construct. As there is no
16 /// containing IR construct for a Module, a manager for passes over modules
17 /// forms the base case which runs its managed passes in sequence over the
18 /// single module provided.
19 ///
20 /// The core IR library provides managers for running passes over
21 /// modules and functions.
22 ///
23 /// * FunctionPassManager can run over a Module, runs each pass over
24 ///   a Function.
25 /// * ModulePassManager must be directly run, runs each pass over the Module.
26 ///
27 /// Note that the implementations of the pass managers use concept-based
28 /// polymorphism as outlined in the "Value Semantics and Concept-based
29 /// Polymorphism" talk (or its abbreviated sibling "Inheritance Is The Base
30 /// Class of Evil") by Sean Parent:
31 /// * http://github.com/sean-parent/sean-parent.github.com/wiki/Papers-and-Presentations
32 /// * http://www.youtube.com/watch?v=_BpMYeUFXv8
33 /// * http://channel9.msdn.com/Events/GoingNative/2013/Inheritance-Is-The-Base-Class-of-Evil
34 ///
35 //===----------------------------------------------------------------------===//
36
37 #ifndef LLVM_IR_PASSMANAGER_H
38 #define LLVM_IR_PASSMANAGER_H
39
40 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
41 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
42 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
43 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
44 #include "llvm/IR/Function.h"
45 #include "llvm/IR/Module.h"
46 #include "llvm/IR/PassInstrumentation.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   /// Convenience factory function for the empty preserved set.
156   static PreservedAnalyses none() { return PreservedAnalyses(); }
157
158   /// 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   /// Construct a preserved analyses object with a single preserved set.
166   template <typename AnalysisSetT>
167   static PreservedAnalyses allInSet() {
168     PreservedAnalyses PA;
169     PA.preserveSet<AnalysisSetT>();
170     return PA;
171   }
172
173   /// Mark an analysis as preserved.
174   template <typename AnalysisT> void preserve() { preserve(AnalysisT::ID()); }
175
176   /// Given an analysis's ID, mark the analysis as preserved, adding it
177   /// to the set.
178   void preserve(AnalysisKey *ID) {
179     // Clear this ID from the explicit not-preserved set if present.
180     NotPreservedAnalysisIDs.erase(ID);
181
182     // If we're not already preserving all analyses (other than those in
183     // NotPreservedAnalysisIDs).
184     if (!areAllPreserved())
185       PreservedIDs.insert(ID);
186   }
187
188   /// Mark an analysis set as preserved.
189   template <typename AnalysisSetT> void preserveSet() {
190     preserveSet(AnalysisSetT::ID());
191   }
192
193   /// Mark an analysis set as preserved using its ID.
194   void preserveSet(AnalysisSetKey *ID) {
195     // If we're not already in the saturated 'all' state, add this set.
196     if (!areAllPreserved())
197       PreservedIDs.insert(ID);
198   }
199
200   /// Mark an analysis as abandoned.
201   ///
202   /// An abandoned analysis is not preserved, even if it is nominally covered
203   /// by some other set or was previously explicitly marked as preserved.
204   ///
205   /// Note that you can only abandon a specific analysis, not a *set* of
206   /// analyses.
207   template <typename AnalysisT> void abandon() { abandon(AnalysisT::ID()); }
208
209   /// Mark an analysis as abandoned using its ID.
210   ///
211   /// An abandoned analysis is not preserved, even if it is nominally covered
212   /// by some other set or was previously explicitly marked as preserved.
213   ///
214   /// Note that you can only abandon a specific analysis, not a *set* of
215   /// analyses.
216   void abandon(AnalysisKey *ID) {
217     PreservedIDs.erase(ID);
218     NotPreservedAnalysisIDs.insert(ID);
219   }
220
221   /// Intersect this set with another in place.
222   ///
223   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
224   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
225   void intersect(const PreservedAnalyses &Arg) {
226     if (Arg.areAllPreserved())
227       return;
228     if (areAllPreserved()) {
229       *this = Arg;
230       return;
231     }
232     // The intersection requires the *union* of the explicitly not-preserved
233     // IDs and the *intersection* of the preserved IDs.
234     for (auto ID : Arg.NotPreservedAnalysisIDs) {
235       PreservedIDs.erase(ID);
236       NotPreservedAnalysisIDs.insert(ID);
237     }
238     for (auto ID : PreservedIDs)
239       if (!Arg.PreservedIDs.count(ID))
240         PreservedIDs.erase(ID);
241   }
242
243   /// Intersect this set with a temporary other set in place.
244   ///
245   /// This is a mutating operation on this preserved set, removing all
246   /// preserved passes which are not also preserved in the argument.
247   void intersect(PreservedAnalyses &&Arg) {
248     if (Arg.areAllPreserved())
249       return;
250     if (areAllPreserved()) {
251       *this = std::move(Arg);
252       return;
253     }
254     // The intersection requires the *union* of the explicitly not-preserved
255     // IDs and the *intersection* of the preserved IDs.
256     for (auto ID : Arg.NotPreservedAnalysisIDs) {
257       PreservedIDs.erase(ID);
258       NotPreservedAnalysisIDs.insert(ID);
259     }
260     for (auto ID : PreservedIDs)
261       if (!Arg.PreservedIDs.count(ID))
262         PreservedIDs.erase(ID);
263   }
264
265   /// A checker object that makes it easy to query for whether an analysis or
266   /// some set covering it is preserved.
267   class PreservedAnalysisChecker {
268     friend class PreservedAnalyses;
269
270     const PreservedAnalyses &PA;
271     AnalysisKey *const ID;
272     const bool IsAbandoned;
273
274     /// A PreservedAnalysisChecker is tied to a particular Analysis because
275     /// `preserved()` and `preservedSet()` both return false if the Analysis
276     /// was abandoned.
277     PreservedAnalysisChecker(const PreservedAnalyses &PA, AnalysisKey *ID)
278         : PA(PA), ID(ID), IsAbandoned(PA.NotPreservedAnalysisIDs.count(ID)) {}
279
280   public:
281     /// Returns true if the checker's analysis was not abandoned and either
282     ///  - the analysis is explicitly preserved or
283     ///  - all analyses are preserved.
284     bool preserved() {
285       return !IsAbandoned && (PA.PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey) ||
286                               PA.PreservedIDs.count(ID));
287     }
288
289     /// Return true if the checker's analysis was not abandoned, i.e. it was not
290     /// explicitly invalidated. Even if the analysis is not explicitly
291     /// preserved, if the analysis is known stateless, then it is preserved.
292     bool preservedWhenStateless() {
293       return !IsAbandoned;
294     }
295
296     /// Returns true if the checker's analysis was not abandoned and either
297     ///  - \p AnalysisSetT is explicitly preserved or
298     ///  - all analyses are preserved.
299     template <typename AnalysisSetT> bool preservedSet() {
300       AnalysisSetKey *SetID = AnalysisSetT::ID();
301       return !IsAbandoned && (PA.PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey) ||
302                               PA.PreservedIDs.count(SetID));
303     }
304   };
305
306   /// Build a checker for this `PreservedAnalyses` and the specified analysis
307   /// type.
308   ///
309   /// You can use the returned object to query whether an analysis was
310   /// preserved. See the example in the comment on `PreservedAnalysis`.
311   template <typename AnalysisT> PreservedAnalysisChecker getChecker() const {
312     return PreservedAnalysisChecker(*this, AnalysisT::ID());
313   }
314
315   /// Build a checker for this `PreservedAnalyses` and the specified analysis
316   /// ID.
317   ///
318   /// You can use the returned object to query whether an analysis was
319   /// preserved. See the example in the comment on `PreservedAnalysis`.
320   PreservedAnalysisChecker getChecker(AnalysisKey *ID) const {
321     return PreservedAnalysisChecker(*this, ID);
322   }
323
324   /// Test whether all analyses are preserved (and none are abandoned).
325   ///
326   /// This is used primarily to optimize for the common case of a transformation
327   /// which makes no changes to the IR.
328   bool areAllPreserved() const {
329     return NotPreservedAnalysisIDs.empty() &&
330            PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey);
331   }
332
333   /// Directly test whether a set of analyses is preserved.
334   ///
335   /// This is only true when no analyses have been explicitly abandoned.
336   template <typename AnalysisSetT> bool allAnalysesInSetPreserved() const {
337     return allAnalysesInSetPreserved(AnalysisSetT::ID());
338   }
339
340   /// Directly test whether a set of analyses is preserved.
341   ///
342   /// This is only true when no analyses have been explicitly abandoned.
343   bool allAnalysesInSetPreserved(AnalysisSetKey *SetID) const {
344     return NotPreservedAnalysisIDs.empty() &&
345            (PreservedIDs.count(&AllAnalysesKey) || PreservedIDs.count(SetID));
346   }
347
348 private:
349   /// A special key used to indicate all analyses.
350   static AnalysisSetKey AllAnalysesKey;
351
352   /// The IDs of analyses and analysis sets that are preserved.
353   SmallPtrSet<void *, 2> PreservedIDs;
354
355   /// The IDs of explicitly not-preserved analyses.
356   ///
357   /// If an analysis in this set is covered by a set in `PreservedIDs`, we
358   /// consider it not-preserved. That is, `NotPreservedAnalysisIDs` always
359   /// "wins" over analysis sets in `PreservedIDs`.
360   ///
361   /// Also, a given ID should never occur both here and in `PreservedIDs`.
362   SmallPtrSet<AnalysisKey *, 2> NotPreservedAnalysisIDs;
363 };
364
365 // Forward declare the analysis manager template.
366 template <typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs> class AnalysisManager;
367
368 /// A CRTP mix-in to automatically provide informational APIs needed for
369 /// passes.
370 ///
371 /// This provides some boilerplate for types that are passes.
372 template <typename DerivedT> struct PassInfoMixin {
373   /// Gets the name of the pass we are mixed into.
374   static StringRef name() {
375     static_assert(std::is_base_of<PassInfoMixin, DerivedT>::value,
376                   "Must pass the derived type as the template argument!");
377     StringRef Name = getTypeName<DerivedT>();
378     if (Name.startswith("llvm::"))
379       Name = Name.drop_front(strlen("llvm::"));
380     return Name;
381   }
382 };
383
384 /// A CRTP mix-in that provides informational APIs needed for analysis passes.
385 ///
386 /// This provides some boilerplate for types that are analysis passes. It
387 /// automatically mixes in \c PassInfoMixin.
388 template <typename DerivedT>
389 struct AnalysisInfoMixin : PassInfoMixin<DerivedT> {
390   /// Returns an opaque, unique ID for this analysis type.
391   ///
392   /// This ID is a pointer type that is guaranteed to be 8-byte aligned and thus
393   /// suitable for use in sets, maps, and other data structures that use the low
394   /// bits of pointers.
395   ///
396   /// Note that this requires the derived type provide a static \c AnalysisKey
397   /// member called \c Key.
398   ///
399   /// FIXME: The only reason the mixin type itself can't declare the Key value
400   /// is that some compilers cannot correctly unique a templated static variable
401   /// so it has the same addresses in each instantiation. The only currently
402   /// known platform with this limitation is Windows DLL builds, specifically
403   /// building each part of LLVM as a DLL. If we ever remove that build
404   /// configuration, this mixin can provide the static key as well.
405   static AnalysisKey *ID() {
406     static_assert(std::is_base_of<AnalysisInfoMixin, DerivedT>::value,
407                   "Must pass the derived type as the template argument!");
408     return &DerivedT::Key;
409   }
410 };
411
412 namespace detail {
413
414 /// Actual unpacker of extra arguments in getAnalysisResult,
415 /// passes only those tuple arguments that are mentioned in index_sequence.
416 template <typename PassT, typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT,
417           typename... ArgTs, size_t... Ns>
418 typename PassT::Result
419 getAnalysisResultUnpackTuple(AnalysisManagerT &AM, IRUnitT &IR,
420                              std::tuple<ArgTs...> Args,
421                              llvm::index_sequence<Ns...>) {
422   (void)Args;
423   return AM.template getResult<PassT>(IR, std::get<Ns>(Args)...);
424 }
425
426 /// Helper for *partial* unpacking of extra arguments in getAnalysisResult.
427 ///
428 /// Arguments passed in tuple come from PassManager, so they might have extra
429 /// arguments after those AnalysisManager's ExtraArgTs ones that we need to
430 /// pass to getResult.
431 template <typename PassT, typename IRUnitT, typename... AnalysisArgTs,
432           typename... MainArgTs>
433 typename PassT::Result
434 getAnalysisResult(AnalysisManager<IRUnitT, AnalysisArgTs...> &AM, IRUnitT &IR,
435                   std::tuple<MainArgTs...> Args) {
436   return (getAnalysisResultUnpackTuple<
437           PassT, IRUnitT>)(AM, IR, Args,
438                            llvm::index_sequence_for<AnalysisArgTs...>{});
439 }
440
441 } // namespace detail
442
443 // Forward declare the pass instrumentation analysis explicitly queried in
444 // generic PassManager code.
445 // FIXME: figure out a way to move PassInstrumentationAnalysis into its own
446 // header.
447 class PassInstrumentationAnalysis;
448
449 /// Manages a sequence of passes over a particular unit of IR.
450 ///
451 /// A pass manager contains a sequence of passes to run over a particular unit
452 /// of IR (e.g. Functions, Modules). It is itself a valid pass over that unit of
453 /// IR, and when run over some given IR will run each of its contained passes in
454 /// sequence. Pass managers are the primary and most basic building block of a
455 /// pass pipeline.
456 ///
457 /// When you run a pass manager, you provide an \c AnalysisManager<IRUnitT>
458 /// argument. The pass manager will propagate that analysis manager to each
459 /// pass it runs, and will call the analysis manager's invalidation routine with
460 /// the PreservedAnalyses of each pass it runs.
461 template <typename IRUnitT,
462           typename AnalysisManagerT = AnalysisManager<IRUnitT>,
463           typename... ExtraArgTs>
464 class PassManager : public PassInfoMixin<
465                         PassManager<IRUnitT, AnalysisManagerT, ExtraArgTs...>> {
466 public:
467   /// Construct a pass manager.
468   ///
469   /// If \p DebugLogging is true, we'll log our progress to llvm::dbgs().
470   explicit PassManager(bool DebugLogging = false) : DebugLogging(DebugLogging) {}
471
472   // FIXME: These are equivalent to the default move constructor/move
473   // assignment. However, using = default triggers linker errors due to the
474   // explicit instantiations below. Find away to use the default and remove the
475   // duplicated code here.
476   PassManager(PassManager &&Arg)
477       : Passes(std::move(Arg.Passes)),
478         DebugLogging(std::move(Arg.DebugLogging)) {}
479
480   PassManager &operator=(PassManager &&RHS) {
481     Passes = std::move(RHS.Passes);
482     DebugLogging = std::move(RHS.DebugLogging);
483     return *this;
484   }
485
486   /// Run all of the passes in this manager over the given unit of IR.
487   /// ExtraArgs are passed to each pass.
488   PreservedAnalyses run(IRUnitT &IR, AnalysisManagerT &AM,
489                         ExtraArgTs... ExtraArgs) {
490     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
491
492     // Request PassInstrumentation from analysis manager, will use it to run
493     // instrumenting callbacks for the passes later.
494     // Here we use std::tuple wrapper over getResult which helps to extract
495     // AnalysisManager's arguments out of the whole ExtraArgs set.
496     PassInstrumentation PI =
497         detail::getAnalysisResult<PassInstrumentationAnalysis>(
498             AM, IR, std::tuple<ExtraArgTs...>(ExtraArgs...));
499
500     if (DebugLogging)
501       dbgs() << "Starting " << getTypeName<IRUnitT>() << " pass manager run.\n";
502
503     for (unsigned Idx = 0, Size = Passes.size(); Idx != Size; ++Idx) {
504       auto *P = Passes[Idx].get();
505       if (DebugLogging)
506         dbgs() << "Running pass: " << P->name() << " on " << IR.getName()
507                << "\n";
508
509       // Check the PassInstrumentation's BeforePass callbacks before running the
510       // pass, skip its execution completely if asked to (callback returns
511       // false).
512       if (!PI.runBeforePass<IRUnitT>(*P, IR))
513         continue;
514
515       PreservedAnalyses PassPA = P->run(IR, AM, ExtraArgs...);
516
517       // Call onto PassInstrumentation's AfterPass callbacks immediately after
518       // running the pass.
519       PI.runAfterPass<IRUnitT>(*P, IR);
520
521       // Update the analysis manager as each pass runs and potentially
522       // invalidates analyses.
523       AM.invalidate(IR, PassPA);
524
525       // Finally, intersect the preserved analyses to compute the aggregate
526       // preserved set for this pass manager.
527       PA.intersect(std::move(PassPA));
528
529       // FIXME: Historically, the pass managers all called the LLVM context's
530       // yield function here. We don't have a generic way to acquire the
531       // context and it isn't yet clear what the right pattern is for yielding
532       // in the new pass manager so it is currently omitted.
533       //IR.getContext().yield();
534     }
535
536     // Invalidation was handled after each pass in the above loop for the
537     // current unit of IR. Therefore, the remaining analysis results in the
538     // AnalysisManager are preserved. We mark this with a set so that we don't
539     // need to inspect each one individually.
540     PA.preserveSet<AllAnalysesOn<IRUnitT>>();
541
542     if (DebugLogging)
543       dbgs() << "Finished " << getTypeName<IRUnitT>() << " pass manager run.\n";
544
545     return PA;
546   }
547
548   template <typename PassT> void addPass(PassT Pass) {
549     using PassModelT =
550         detail::PassModel<IRUnitT, PassT, PreservedAnalyses, AnalysisManagerT,
551                           ExtraArgTs...>;
552
553     Passes.emplace_back(new PassModelT(std::move(Pass)));
554   }
555
556 private:
557   using PassConceptT =
558       detail::PassConcept<IRUnitT, AnalysisManagerT, ExtraArgTs...>;
559
560   std::vector<std::unique_ptr<PassConceptT>> Passes;
561
562   /// Flag indicating whether we should do debug logging.
563   bool DebugLogging;
564 };
565
566 extern template class PassManager<Module>;
567
568 /// Convenience typedef for a pass manager over modules.
569 using ModulePassManager = PassManager<Module>;
570
571 extern template class PassManager<Function>;
572
573 /// Convenience typedef for a pass manager over functions.
574 using FunctionPassManager = PassManager<Function>;
575
576 /// Pseudo-analysis pass that exposes the \c PassInstrumentation to pass
577 /// managers. Goes before AnalysisManager definition to provide its
578 /// internals (e.g PassInstrumentationAnalysis::ID) for use there if needed.
579 /// FIXME: figure out a way to move PassInstrumentationAnalysis into its own
580 /// header.
581 class PassInstrumentationAnalysis
582     : public AnalysisInfoMixin<PassInstrumentationAnalysis> {
583   friend AnalysisInfoMixin<PassInstrumentationAnalysis>;
584   static AnalysisKey Key;
585
586   PassInstrumentationCallbacks *Callbacks;
587
588 public:
589   /// PassInstrumentationCallbacks object is shared, owned by something else,
590   /// not this analysis.
591   PassInstrumentationAnalysis(PassInstrumentationCallbacks *Callbacks = nullptr)
592       : Callbacks(Callbacks) {}
593
594   using Result = PassInstrumentation;
595
596   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename... ExtraArgTs>
597   Result run(IRUnitT &, AnalysisManagerT &, ExtraArgTs &&...) {
598     return PassInstrumentation(Callbacks);
599   }
600 };
601
602 /// A container for analyses that lazily runs them and caches their
603 /// results.
604 ///
605 /// This class can manage analyses for any IR unit where the address of the IR
606 /// unit sufficies as its identity.
607 template <typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs> class AnalysisManager {
608 public:
609   class Invalidator;
610
611 private:
612   // Now that we've defined our invalidator, we can define the concept types.
613   using ResultConceptT =
614       detail::AnalysisResultConcept<IRUnitT, PreservedAnalyses, Invalidator>;
615   using PassConceptT =
616       detail::AnalysisPassConcept<IRUnitT, PreservedAnalyses, Invalidator,
617                                   ExtraArgTs...>;
618
619   /// List of analysis pass IDs and associated concept pointers.
620   ///
621   /// Requires iterators to be valid across appending new entries and arbitrary
622   /// erases. Provides the analysis ID to enable finding iterators to a given
623   /// entry in maps below, and provides the storage for the actual result
624   /// concept.
625   using AnalysisResultListT =
626       std::list<std::pair<AnalysisKey *, std::unique_ptr<ResultConceptT>>>;
627
628   /// Map type from IRUnitT pointer to our custom list type.
629   using AnalysisResultListMapT = DenseMap<IRUnitT *, AnalysisResultListT>;
630
631   /// Map type from a pair of analysis ID and IRUnitT pointer to an
632   /// iterator into a particular result list (which is where the actual analysis
633   /// result is stored).
634   using AnalysisResultMapT =
635       DenseMap<std::pair<AnalysisKey *, IRUnitT *>,
636                typename AnalysisResultListT::iterator>;
637
638 public:
639   /// API to communicate dependencies between analyses during invalidation.
640   ///
641   /// When an analysis result embeds handles to other analysis results, it
642   /// needs to be invalidated both when its own information isn't preserved and
643   /// when any of its embedded analysis results end up invalidated. We pass an
644   /// \c Invalidator object as an argument to \c invalidate() in order to let
645   /// the analysis results themselves define the dependency graph on the fly.
646   /// This lets us avoid building building an explicit representation of the
647   /// dependencies between analysis results.
648   class Invalidator {
649   public:
650     /// Trigger the invalidation of some other analysis pass if not already
651     /// handled and return whether it was in fact invalidated.
652     ///
653     /// This is expected to be called from within a given analysis result's \c
654     /// invalidate method to trigger a depth-first walk of all inter-analysis
655     /// dependencies. The same \p IR unit and \p PA passed to that result's \c
656     /// invalidate method should in turn be provided to this routine.
657     ///
658     /// The first time this is called for a given analysis pass, it will call
659     /// the corresponding result's \c invalidate method.  Subsequent calls will
660     /// use a cache of the results of that initial call.  It is an error to form
661     /// cyclic dependencies between analysis results.
662     ///
663     /// This returns true if the given analysis's result is invalid. Any
664     /// dependecies on it will become invalid as a result.
665     template <typename PassT>
666     bool invalidate(IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA) {
667       using ResultModelT =
668           detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result,
669                                       PreservedAnalyses, Invalidator>;
670
671       return invalidateImpl<ResultModelT>(PassT::ID(), IR, PA);
672     }
673
674     /// A type-erased variant of the above invalidate method with the same core
675     /// API other than passing an analysis ID rather than an analysis type
676     /// parameter.
677     ///
678     /// This is sadly less efficient than the above routine, which leverages
679     /// the type parameter to avoid the type erasure overhead.
680     bool invalidate(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA) {
681       return invalidateImpl<>(ID, IR, PA);
682     }
683
684   private:
685     friend class AnalysisManager;
686
687     template <typename ResultT = ResultConceptT>
688     bool invalidateImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR,
689                         const PreservedAnalyses &PA) {
690       // If we've already visited this pass, return true if it was invalidated
691       // and false otherwise.
692       auto IMapI = IsResultInvalidated.find(ID);
693       if (IMapI != IsResultInvalidated.end())
694         return IMapI->second;
695
696       // Otherwise look up the result object.
697       auto RI = Results.find({ID, &IR});
698       assert(RI != Results.end() &&
699              "Trying to invalidate a dependent result that isn't in the "
700              "manager's cache is always an error, likely due to a stale result "
701              "handle!");
702
703       auto &Result = static_cast<ResultT &>(*RI->second->second);
704
705       // Insert into the map whether the result should be invalidated and return
706       // that. Note that we cannot reuse IMapI and must do a fresh insert here,
707       // as calling invalidate could (recursively) insert things into the map,
708       // making any iterator or reference invalid.
709       bool Inserted;
710       std::tie(IMapI, Inserted) =
711           IsResultInvalidated.insert({ID, Result.invalidate(IR, PA, *this)});
712       (void)Inserted;
713       assert(Inserted && "Should not have already inserted this ID, likely "
714                          "indicates a dependency cycle!");
715       return IMapI->second;
716     }
717
718     Invalidator(SmallDenseMap<AnalysisKey *, bool, 8> &IsResultInvalidated,
719                 const AnalysisResultMapT &Results)
720         : IsResultInvalidated(IsResultInvalidated), Results(Results) {}
721
722     SmallDenseMap<AnalysisKey *, bool, 8> &IsResultInvalidated;
723     const AnalysisResultMapT &Results;
724   };
725
726   /// Construct an empty analysis manager.
727   ///
728   /// If \p DebugLogging is true, we'll log our progress to llvm::dbgs().
729   AnalysisManager(bool DebugLogging = false) : DebugLogging(DebugLogging) {}
730   AnalysisManager(AnalysisManager &&) = default;
731   AnalysisManager &operator=(AnalysisManager &&) = default;
732
733   /// Returns true if the analysis manager has an empty results cache.
734   bool empty() const {
735     assert(AnalysisResults.empty() == AnalysisResultLists.empty() &&
736            "The storage and index of analysis results disagree on how many "
737            "there are!");
738     return AnalysisResults.empty();
739   }
740
741   /// Clear any cached analysis results for a single unit of IR.
742   ///
743   /// This doesn't invalidate, but instead simply deletes, the relevant results.
744   /// It is useful when the IR is being removed and we want to clear out all the
745   /// memory pinned for it.
746   void clear(IRUnitT &IR, llvm::StringRef Name) {
747     if (DebugLogging)
748       dbgs() << "Clearing all analysis results for: " << Name << "\n";
749
750     auto ResultsListI = AnalysisResultLists.find(&IR);
751     if (ResultsListI == AnalysisResultLists.end())
752       return;
753     // Delete the map entries that point into the results list.
754     for (auto &IDAndResult : ResultsListI->second)
755       AnalysisResults.erase({IDAndResult.first, &IR});
756
757     // And actually destroy and erase the results associated with this IR.
758     AnalysisResultLists.erase(ResultsListI);
759   }
760
761   /// Clear all analysis results cached by this AnalysisManager.
762   ///
763   /// Like \c clear(IRUnitT&), this doesn't invalidate the results; it simply
764   /// deletes them.  This lets you clean up the AnalysisManager when the set of
765   /// IR units itself has potentially changed, and thus we can't even look up a
766   /// a result and invalidate/clear it directly.
767   void clear() {
768     AnalysisResults.clear();
769     AnalysisResultLists.clear();
770   }
771
772   /// Get the result of an analysis pass for a given IR unit.
773   ///
774   /// Runs the analysis if a cached result is not available.
775   template <typename PassT>
776   typename PassT::Result &getResult(IRUnitT &IR, ExtraArgTs... ExtraArgs) {
777     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
778            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
779     ResultConceptT &ResultConcept =
780         getResultImpl(PassT::ID(), IR, ExtraArgs...);
781
782     using ResultModelT =
783         detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result,
784                                     PreservedAnalyses, Invalidator>;
785
786     return static_cast<ResultModelT &>(ResultConcept).Result;
787   }
788
789   /// Get the cached result of an analysis pass for a given IR unit.
790   ///
791   /// This method never runs the analysis.
792   ///
793   /// \returns null if there is no cached result.
794   template <typename PassT>
795   typename PassT::Result *getCachedResult(IRUnitT &IR) const {
796     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
797            "This analysis pass was not registered prior to being queried");
798
799     ResultConceptT *ResultConcept = getCachedResultImpl(PassT::ID(), IR);
800     if (!ResultConcept)
801       return nullptr;
802
803     using ResultModelT =
804         detail::AnalysisResultModel<IRUnitT, PassT, typename PassT::Result,
805                                     PreservedAnalyses, Invalidator>;
806
807     return &static_cast<ResultModelT *>(ResultConcept)->Result;
808   }
809
810   /// Register an analysis pass with the manager.
811   ///
812   /// The parameter is a callable whose result is an analysis pass. This allows
813   /// passing in a lambda to construct the analysis.
814   ///
815   /// The analysis type to register is the type returned by calling the \c
816   /// PassBuilder argument. If that type has already been registered, then the
817   /// argument will not be called and this function will return false.
818   /// Otherwise, we register the analysis returned by calling \c PassBuilder(),
819   /// and this function returns true.
820   ///
821   /// (Note: Although the return value of this function indicates whether or not
822   /// an analysis was previously registered, there intentionally isn't a way to
823   /// query this directly.  Instead, you should just register all the analyses
824   /// you might want and let this class run them lazily.  This idiom lets us
825   /// minimize the number of times we have to look up analyses in our
826   /// hashtable.)
827   template <typename PassBuilderT>
828   bool registerPass(PassBuilderT &&PassBuilder) {
829     using PassT = decltype(PassBuilder());
830     using PassModelT =
831         detail::AnalysisPassModel<IRUnitT, PassT, PreservedAnalyses,
832                                   Invalidator, ExtraArgTs...>;
833
834     auto &PassPtr = AnalysisPasses[PassT::ID()];
835     if (PassPtr)
836       // Already registered this pass type!
837       return false;
838
839     // Construct a new model around the instance returned by the builder.
840     PassPtr.reset(new PassModelT(PassBuilder()));
841     return true;
842   }
843
844   /// Invalidate a specific analysis pass for an IR module.
845   ///
846   /// Note that the analysis result can disregard invalidation, if it determines
847   /// it is in fact still valid.
848   template <typename PassT> void invalidate(IRUnitT &IR) {
849     assert(AnalysisPasses.count(PassT::ID()) &&
850            "This analysis pass was not registered prior to being invalidated");
851     invalidateImpl(PassT::ID(), IR);
852   }
853
854   /// Invalidate cached analyses for an IR unit.
855   ///
856   /// Walk through all of the analyses pertaining to this unit of IR and
857   /// invalidate them, unless they are preserved by the PreservedAnalyses set.
858   void invalidate(IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA) {
859     // We're done if all analyses on this IR unit are preserved.
860     if (PA.allAnalysesInSetPreserved<AllAnalysesOn<IRUnitT>>())
861       return;
862
863     if (DebugLogging)
864       dbgs() << "Invalidating all non-preserved analyses for: " << IR.getName()
865              << "\n";
866
867     // Track whether each analysis's result is invalidated in
868     // IsResultInvalidated.
869     SmallDenseMap<AnalysisKey *, bool, 8> IsResultInvalidated;
870     Invalidator Inv(IsResultInvalidated, AnalysisResults);
871     AnalysisResultListT &ResultsList = AnalysisResultLists[&IR];
872     for (auto &AnalysisResultPair : ResultsList) {
873       // This is basically the same thing as Invalidator::invalidate, but we
874       // can't call it here because we're operating on the type-erased result.
875       // Moreover if we instead called invalidate() directly, it would do an
876       // unnecessary look up in ResultsList.
877       AnalysisKey *ID = AnalysisResultPair.first;
878       auto &Result = *AnalysisResultPair.second;
879
880       auto IMapI = IsResultInvalidated.find(ID);
881       if (IMapI != IsResultInvalidated.end())
882         // This result was already handled via the Invalidator.
883         continue;
884
885       // Try to invalidate the result, giving it the Invalidator so it can
886       // recursively query for any dependencies it has and record the result.
887       // Note that we cannot reuse 'IMapI' here or pre-insert the ID, as
888       // Result.invalidate may insert things into the map, invalidating our
889       // iterator.
890       bool Inserted =
891           IsResultInvalidated.insert({ID, Result.invalidate(IR, PA, Inv)})
892               .second;
893       (void)Inserted;
894       assert(Inserted && "Should never have already inserted this ID, likely "
895                          "indicates a cycle!");
896     }
897
898     // Now erase the results that were marked above as invalidated.
899     if (!IsResultInvalidated.empty()) {
900       for (auto I = ResultsList.begin(), E = ResultsList.end(); I != E;) {
901         AnalysisKey *ID = I->first;
902         if (!IsResultInvalidated.lookup(ID)) {
903           ++I;
904           continue;
905         }
906
907         if (DebugLogging)
908           dbgs() << "Invalidating analysis: " << this->lookUpPass(ID).name()
909                  << " on " << IR.getName() << "\n";
910
911         I = ResultsList.erase(I);
912         AnalysisResults.erase({ID, &IR});
913       }
914     }
915
916     if (ResultsList.empty())
917       AnalysisResultLists.erase(&IR);
918   }
919
920 private:
921   /// Look up a registered analysis pass.
922   PassConceptT &lookUpPass(AnalysisKey *ID) {
923     typename AnalysisPassMapT::iterator PI = AnalysisPasses.find(ID);
924     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
925            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
926     return *PI->second;
927   }
928
929   /// Look up a registered analysis pass.
930   const PassConceptT &lookUpPass(AnalysisKey *ID) const {
931     typename AnalysisPassMapT::const_iterator PI = AnalysisPasses.find(ID);
932     assert(PI != AnalysisPasses.end() &&
933            "Analysis passes must be registered prior to being queried!");
934     return *PI->second;
935   }
936
937   /// Get an analysis result, running the pass if necessary.
938   ResultConceptT &getResultImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR,
939                                 ExtraArgTs... ExtraArgs) {
940     typename AnalysisResultMapT::iterator RI;
941     bool Inserted;
942     std::tie(RI, Inserted) = AnalysisResults.insert(std::make_pair(
943         std::make_pair(ID, &IR), typename AnalysisResultListT::iterator()));
944
945     // If we don't have a cached result for this function, look up the pass and
946     // run it to produce a result, which we then add to the cache.
947     if (Inserted) {
948       auto &P = this->lookUpPass(ID);
949       if (DebugLogging)
950         dbgs() << "Running analysis: " << P.name() << " on " << IR.getName()
951                << "\n";
952
953       PassInstrumentation PI;
954       if (ID != PassInstrumentationAnalysis::ID()) {
955         PI = getResult<PassInstrumentationAnalysis>(IR, ExtraArgs...);
956         PI.runBeforeAnalysis(P, IR);
957       }
958
959       AnalysisResultListT &ResultList = AnalysisResultLists[&IR];
960       ResultList.emplace_back(ID, P.run(IR, *this, ExtraArgs...));
961
962       PI.runAfterAnalysis(P, IR);
963
964       // P.run may have inserted elements into AnalysisResults and invalidated
965       // RI.
966       RI = AnalysisResults.find({ID, &IR});
967       assert(RI != AnalysisResults.end() && "we just inserted it!");
968
969       RI->second = std::prev(ResultList.end());
970     }
971
972     return *RI->second->second;
973   }
974
975   /// Get a cached analysis result or return null.
976   ResultConceptT *getCachedResultImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR) const {
977     typename AnalysisResultMapT::const_iterator RI =
978         AnalysisResults.find({ID, &IR});
979     return RI == AnalysisResults.end() ? nullptr : &*RI->second->second;
980   }
981
982   /// Invalidate a function pass result.
983   void invalidateImpl(AnalysisKey *ID, IRUnitT &IR) {
984     typename AnalysisResultMapT::iterator RI =
985         AnalysisResults.find({ID, &IR});
986     if (RI == AnalysisResults.end())
987       return;
988
989     if (DebugLogging)
990       dbgs() << "Invalidating analysis: " << this->lookUpPass(ID).name()
991              << " on " << IR.getName() << "\n";
992     AnalysisResultLists[&IR].erase(RI->second);
993     AnalysisResults.erase(RI);
994   }
995
996   /// Map type from module analysis pass ID to pass concept pointer.
997   using AnalysisPassMapT =
998       DenseMap<AnalysisKey *, std::unique_ptr<PassConceptT>>;
999
1000   /// Collection of module analysis passes, indexed by ID.
1001   AnalysisPassMapT AnalysisPasses;
1002
1003   /// Map from function to a list of function analysis results.
1004   ///
1005   /// Provides linear time removal of all analysis results for a function and
1006   /// the ultimate storage for a particular cached analysis result.
1007   AnalysisResultListMapT AnalysisResultLists;
1008
1009   /// Map from an analysis ID and function to a particular cached
1010   /// analysis result.
1011   AnalysisResultMapT AnalysisResults;
1012
1013   /// Indicates whether we log to \c llvm::dbgs().
1014   bool DebugLogging;
1015 };
1016
1017 extern template class AnalysisManager<Module>;
1018
1019 /// Convenience typedef for the Module analysis manager.
1020 using ModuleAnalysisManager = AnalysisManager<Module>;
1021
1022 extern template class AnalysisManager<Function>;
1023
1024 /// Convenience typedef for the Function analysis manager.
1025 using FunctionAnalysisManager = AnalysisManager<Function>;
1026
1027 /// An analysis over an "outer" IR unit that provides access to an
1028 /// analysis manager over an "inner" IR unit.  The inner unit must be contained
1029 /// in the outer unit.
1030 ///
1031 /// For example, InnerAnalysisManagerProxy<FunctionAnalysisManager, Module> is
1032 /// an analysis over Modules (the "outer" unit) that provides access to a
1033 /// Function analysis manager.  The FunctionAnalysisManager is the "inner"
1034 /// manager being proxied, and Functions are the "inner" unit.  The inner/outer
1035 /// relationship is valid because each Function is contained in one Module.
1036 ///
1037 /// If you're (transitively) within a pass manager for an IR unit U that
1038 /// contains IR unit V, you should never use an analysis manager over V, except
1039 /// via one of these proxies.
1040 ///
1041 /// Note that the proxy's result is a move-only RAII object.  The validity of
1042 /// the analyses in the inner analysis manager is tied to its lifetime.
1043 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
1044 class InnerAnalysisManagerProxy
1045     : public AnalysisInfoMixin<
1046           InnerAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT>> {
1047 public:
1048   class Result {
1049   public:
1050     explicit Result(AnalysisManagerT &InnerAM) : InnerAM(&InnerAM) {}
1051
1052     Result(Result &&Arg) : InnerAM(std::move(Arg.InnerAM)) {
1053       // We have to null out the analysis manager in the moved-from state
1054       // because we are taking ownership of the responsibilty to clear the
1055       // analysis state.
1056       Arg.InnerAM = nullptr;
1057     }
1058
1059     ~Result() {
1060       // InnerAM is cleared in a moved from state where there is nothing to do.
1061       if (!InnerAM)
1062         return;
1063
1064       // Clear out the analysis manager if we're being destroyed -- it means we
1065       // didn't even see an invalidate call when we got invalidated.
1066       InnerAM->clear();
1067     }
1068
1069     Result &operator=(Result &&RHS) {
1070       InnerAM = RHS.InnerAM;
1071       // We have to null out the analysis manager in the moved-from state
1072       // because we are taking ownership of the responsibilty to clear the
1073       // analysis state.
1074       RHS.InnerAM = nullptr;
1075       return *this;
1076     }
1077
1078     /// Accessor for the analysis manager.
1079     AnalysisManagerT &getManager() { return *InnerAM; }
1080
1081     /// Handler for invalidation of the outer IR unit, \c IRUnitT.
1082     ///
1083     /// If the proxy analysis itself is not preserved, we assume that the set of
1084     /// inner IR objects contained in IRUnit may have changed.  In this case,
1085     /// we have to call \c clear() on the inner analysis manager, as it may now
1086     /// have stale pointers to its inner IR objects.
1087     ///
1088     /// Regardless of whether the proxy analysis is marked as preserved, all of
1089     /// the analyses in the inner analysis manager are potentially invalidated
1090     /// based on the set of preserved analyses.
1091     bool invalidate(
1092         IRUnitT &IR, const PreservedAnalyses &PA,
1093         typename AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...>::Invalidator &Inv);
1094
1095   private:
1096     AnalysisManagerT *InnerAM;
1097   };
1098
1099   explicit InnerAnalysisManagerProxy(AnalysisManagerT &InnerAM)
1100       : InnerAM(&InnerAM) {}
1101
1102   /// Run the analysis pass and create our proxy result object.
1103   ///
1104   /// This doesn't do any interesting work; it is primarily used to insert our
1105   /// proxy result object into the outer analysis cache so that we can proxy
1106   /// invalidation to the inner analysis manager.
1107   Result run(IRUnitT &IR, AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...> &AM,
1108              ExtraArgTs...) {
1109     return Result(*InnerAM);
1110   }
1111
1112 private:
1113   friend AnalysisInfoMixin<
1114       InnerAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT>>;
1115
1116   static AnalysisKey Key;
1117
1118   AnalysisManagerT *InnerAM;
1119 };
1120
1121 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
1122 AnalysisKey
1123     InnerAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>::Key;
1124
1125 /// Provide the \c FunctionAnalysisManager to \c Module proxy.
1126 using FunctionAnalysisManagerModuleProxy =
1127     InnerAnalysisManagerProxy<FunctionAnalysisManager, Module>;
1128
1129 /// Specialization of the invalidate method for the \c
1130 /// FunctionAnalysisManagerModuleProxy's result.
1131 template <>
1132 bool FunctionAnalysisManagerModuleProxy::Result::invalidate(
1133     Module &M, const PreservedAnalyses &PA,
1134     ModuleAnalysisManager::Invalidator &Inv);
1135
1136 // Ensure the \c FunctionAnalysisManagerModuleProxy is provided as an extern
1137 // template.
1138 extern template class InnerAnalysisManagerProxy<FunctionAnalysisManager,
1139                                                 Module>;
1140
1141 /// An analysis over an "inner" IR unit that provides access to an
1142 /// analysis manager over a "outer" IR unit.  The inner unit must be contained
1143 /// in the outer unit.
1144 ///
1145 /// For example OuterAnalysisManagerProxy<ModuleAnalysisManager, Function> is an
1146 /// analysis over Functions (the "inner" unit) which provides access to a Module
1147 /// analysis manager.  The ModuleAnalysisManager is the "outer" manager being
1148 /// proxied, and Modules are the "outer" IR unit.  The inner/outer relationship
1149 /// is valid because each Function is contained in one Module.
1150 ///
1151 /// This proxy only exposes the const interface of the outer analysis manager,
1152 /// to indicate that you cannot cause an outer analysis to run from within an
1153 /// inner pass.  Instead, you must rely on the \c getCachedResult API.
1154 ///
1155 /// This proxy doesn't manage invalidation in any way -- that is handled by the
1156 /// recursive return path of each layer of the pass manager.  A consequence of
1157 /// this is the outer analyses may be stale.  We invalidate the outer analyses
1158 /// only when we're done running passes over the inner IR units.
1159 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
1160 class OuterAnalysisManagerProxy
1161     : public AnalysisInfoMixin<
1162           OuterAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>> {
1163 public:
1164   /// Result proxy object for \c OuterAnalysisManagerProxy.
1165   class Result {
1166   public:
1167     explicit Result(const AnalysisManagerT &AM) : AM(&AM) {}
1168
1169     const AnalysisManagerT &getManager() const { return *AM; }
1170
1171     /// When invalidation occurs, remove any registered invalidation events.
1172     bool invalidate(
1173         IRUnitT &IRUnit, const PreservedAnalyses &PA,
1174         typename AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...>::Invalidator &Inv) {
1175       // Loop over the set of registered outer invalidation mappings and if any
1176       // of them map to an analysis that is now invalid, clear it out.
1177       SmallVector<AnalysisKey *, 4> DeadKeys;
1178       for (auto &KeyValuePair : OuterAnalysisInvalidationMap) {
1179         AnalysisKey *OuterID = KeyValuePair.first;
1180         auto &InnerIDs = KeyValuePair.second;
1181         InnerIDs.erase(llvm::remove_if(InnerIDs, [&](AnalysisKey *InnerID) {
1182           return Inv.invalidate(InnerID, IRUnit, PA); }),
1183                        InnerIDs.end());
1184         if (InnerIDs.empty())
1185           DeadKeys.push_back(OuterID);
1186       }
1187
1188       for (auto OuterID : DeadKeys)
1189         OuterAnalysisInvalidationMap.erase(OuterID);
1190
1191       // The proxy itself remains valid regardless of anything else.
1192       return false;
1193     }
1194
1195     /// Register a deferred invalidation event for when the outer analysis
1196     /// manager processes its invalidations.
1197     template <typename OuterAnalysisT, typename InvalidatedAnalysisT>
1198     void registerOuterAnalysisInvalidation() {
1199       AnalysisKey *OuterID = OuterAnalysisT::ID();
1200       AnalysisKey *InvalidatedID = InvalidatedAnalysisT::ID();
1201
1202       auto &InvalidatedIDList = OuterAnalysisInvalidationMap[OuterID];
1203       // Note, this is a linear scan. If we end up with large numbers of
1204       // analyses that all trigger invalidation on the same outer analysis,
1205       // this entire system should be changed to some other deterministic
1206       // data structure such as a `SetVector` of a pair of pointers.
1207       auto InvalidatedIt = std::find(InvalidatedIDList.begin(),
1208                                      InvalidatedIDList.end(), InvalidatedID);
1209       if (InvalidatedIt == InvalidatedIDList.end())
1210         InvalidatedIDList.push_back(InvalidatedID);
1211     }
1212
1213     /// Access the map from outer analyses to deferred invalidation requiring
1214     /// analyses.
1215     const SmallDenseMap<AnalysisKey *, TinyPtrVector<AnalysisKey *>, 2> &
1216     getOuterInvalidations() const {
1217       return OuterAnalysisInvalidationMap;
1218     }
1219
1220   private:
1221     const AnalysisManagerT *AM;
1222
1223     /// A map from an outer analysis ID to the set of this IR-unit's analyses
1224     /// which need to be invalidated.
1225     SmallDenseMap<AnalysisKey *, TinyPtrVector<AnalysisKey *>, 2>
1226         OuterAnalysisInvalidationMap;
1227   };
1228
1229   OuterAnalysisManagerProxy(const AnalysisManagerT &AM) : AM(&AM) {}
1230
1231   /// Run the analysis pass and create our proxy result object.
1232   /// Nothing to see here, it just forwards the \c AM reference into the
1233   /// result.
1234   Result run(IRUnitT &, AnalysisManager<IRUnitT, ExtraArgTs...> &,
1235              ExtraArgTs...) {
1236     return Result(*AM);
1237   }
1238
1239 private:
1240   friend AnalysisInfoMixin<
1241       OuterAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>>;
1242
1243   static AnalysisKey Key;
1244
1245   const AnalysisManagerT *AM;
1246 };
1247
1248 template <typename AnalysisManagerT, typename IRUnitT, typename... ExtraArgTs>
1249 AnalysisKey
1250     OuterAnalysisManagerProxy<AnalysisManagerT, IRUnitT, ExtraArgTs...>::Key;
1251
1252 extern template class OuterAnalysisManagerProxy<ModuleAnalysisManager,
1253                                                 Function>;
1254 /// Provide the \c ModuleAnalysisManager to \c Function proxy.
1255 using ModuleAnalysisManagerFunctionProxy =
1256     OuterAnalysisManagerProxy<ModuleAnalysisManager, Function>;
1257
1258 /// Trivial adaptor that maps from a module to its functions.
1259 ///
1260 /// Designed to allow composition of a FunctionPass(Manager) and
1261 /// a ModulePassManager, by running the FunctionPass(Manager) over every
1262 /// function in the module.
1263 ///
1264 /// Function passes run within this adaptor can rely on having exclusive access
1265 /// to the function they are run over. They should not read or modify any other
1266 /// functions! Other threads or systems may be manipulating other functions in
1267 /// the module, and so their state should never be relied on.
1268 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
1269 /// violate this principle.
1270 ///
1271 /// Function passes can also read the module containing the function, but they
1272 /// should not modify that module outside of the use lists of various globals.
1273 /// For example, a function pass is not permitted to add functions to the
1274 /// module.
1275 /// FIXME: Make the above true for all of LLVM's actual passes, some still
1276 /// violate this principle.
1277 ///
1278 /// Note that although function passes can access module analyses, module
1279 /// analyses are not invalidated while the function passes are running, so they
1280 /// may be stale.  Function analyses will not be stale.
1281 template <typename FunctionPassT>
1282 class ModuleToFunctionPassAdaptor
1283     : public PassInfoMixin<ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>> {
1284 public:
1285   explicit ModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass)
1286       : Pass(std::move(Pass)) {}
1287
1288   /// Runs the function pass across every function in the module.
1289   PreservedAnalyses run(Module &M, ModuleAnalysisManager &AM) {
1290     FunctionAnalysisManager &FAM =
1291         AM.getResult<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>(M).getManager();
1292
1293     // Request PassInstrumentation from analysis manager, will use it to run
1294     // instrumenting callbacks for the passes later.
1295     PassInstrumentation PI = AM.getResult<PassInstrumentationAnalysis>(M);
1296
1297     PreservedAnalyses PA = PreservedAnalyses::all();
1298     for (Function &F : M) {
1299       if (F.isDeclaration())
1300         continue;
1301
1302       // Check the PassInstrumentation's BeforePass callbacks before running the
1303       // pass, skip its execution completely if asked to (callback returns
1304       // false).
1305       if (!PI.runBeforePass<Function>(Pass, F))
1306         continue;
1307       PreservedAnalyses PassPA = Pass.run(F, FAM);
1308
1309       PI.runAfterPass(Pass, F);
1310
1311       // We know that the function pass couldn't have invalidated any other
1312       // function's analyses (that's the contract of a function pass), so
1313       // directly handle the function analysis manager's invalidation here.
1314       FAM.invalidate(F, PassPA);
1315
1316       // Then intersect the preserved set so that invalidation of module
1317       // analyses will eventually occur when the module pass completes.
1318       PA.intersect(std::move(PassPA));
1319     }
1320
1321     // The FunctionAnalysisManagerModuleProxy is preserved because (we assume)
1322     // the function passes we ran didn't add or remove any functions.
1323     //
1324     // We also preserve all analyses on Functions, because we did all the
1325     // invalidation we needed to do above.
1326     PA.preserveSet<AllAnalysesOn<Function>>();
1327     PA.preserve<FunctionAnalysisManagerModuleProxy>();
1328     return PA;
1329   }
1330
1331 private:
1332   FunctionPassT Pass;
1333 };
1334
1335 /// A function to deduce a function pass type and wrap it in the
1336 /// templated adaptor.
1337 template <typename FunctionPassT>
1338 ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>
1339 createModuleToFunctionPassAdaptor(FunctionPassT Pass) {
1340   return ModuleToFunctionPassAdaptor<FunctionPassT>(std::move(Pass));
1341 }
1342
1343 /// A utility pass template to force an analysis result to be available.
1344 ///
1345 /// If there are extra arguments at the pass's run level there may also be
1346 /// extra arguments to the analysis manager's \c getResult routine. We can't
1347 /// guess how to effectively map the arguments from one to the other, and so
1348 /// this specialization just ignores them.
1349 ///
1350 /// Specific patterns of run-method extra arguments and analysis manager extra
1351 /// arguments will have to be defined as appropriate specializations.
1352 template <typename AnalysisT, typename IRUnitT,
1353           typename AnalysisManagerT = AnalysisManager<IRUnitT>,
1354           typename... ExtraArgTs>
1355 struct RequireAnalysisPass
1356     : PassInfoMixin<RequireAnalysisPass<AnalysisT, IRUnitT, AnalysisManagerT,
1357                                         ExtraArgTs...>> {
1358   /// Run this pass over some unit of IR.
1359   ///
1360   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager
1361   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
1362   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
1363   /// context requires.
1364   PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManagerT &AM,
1365                         ExtraArgTs &&... Args) {
1366     (void)AM.template getResult<AnalysisT>(Arg,
1367                                            std::forward<ExtraArgTs>(Args)...);
1368
1369     return PreservedAnalyses::all();
1370   }
1371 };
1372
1373 /// A no-op pass template which simply forces a specific analysis result
1374 /// to be invalidated.
1375 template <typename AnalysisT>
1376 struct InvalidateAnalysisPass
1377     : PassInfoMixin<InvalidateAnalysisPass<AnalysisT>> {
1378   /// Run this pass over some unit of IR.
1379   ///
1380   /// This pass can be run over any unit of IR and use any analysis manager,
1381   /// provided they satisfy the basic API requirements. When this pass is
1382   /// created, these methods can be instantiated to satisfy whatever the
1383   /// context requires.
1384   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename... ExtraArgTs>
1385   PreservedAnalyses run(IRUnitT &Arg, AnalysisManagerT &AM, ExtraArgTs &&...) {
1386     auto PA = PreservedAnalyses::all();
1387     PA.abandon<AnalysisT>();
1388     return PA;
1389   }
1390 };
1391
1392 /// A utility pass that does nothing, but preserves no analyses.
1393 ///
1394 /// Because this preserves no analyses, any analysis passes queried after this
1395 /// pass runs will recompute fresh results.
1396 struct InvalidateAllAnalysesPass : PassInfoMixin<InvalidateAllAnalysesPass> {
1397   /// Run this pass over some unit of IR.
1398   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename... ExtraArgTs>
1399   PreservedAnalyses run(IRUnitT &, AnalysisManagerT &, ExtraArgTs &&...) {
1400     return PreservedAnalyses::none();
1401   }
1402 };
1403
1404 /// A utility pass template that simply runs another pass multiple times.
1405 ///
1406 /// This can be useful when debugging or testing passes. It also serves as an
1407 /// example of how to extend the pass manager in ways beyond composition.
1408 template <typename PassT>
1409 class RepeatedPass : public PassInfoMixin<RepeatedPass<PassT>> {
1410 public:
1411   RepeatedPass(int Count, PassT P) : Count(Count), P(std::move(P)) {}
1412
1413   template <typename IRUnitT, typename AnalysisManagerT, typename... Ts>
1414   PreservedAnalyses run(IRUnitT &IR, AnalysisManagerT &AM, Ts &&... Args) {
1415
1416     // Request PassInstrumentation from analysis manager, will use it to run
1417     // instrumenting callbacks for the passes later.
1418     // Here we use std::tuple wrapper over getResult which helps to extract
1419     // AnalysisManager's arguments out of the whole Args set.
1420     PassInstrumentation PI =
1421         detail::getAnalysisResult<PassInstrumentationAnalysis>(
1422             AM, IR, std::tuple<Ts...>(Args...));
1423
1424     auto PA = PreservedAnalyses::all();
1425     for (int i = 0; i < Count; ++i) {
1426       // Check the PassInstrumentation's BeforePass callbacks before running the
1427       // pass, skip its execution completely if asked to (callback returns
1428       // false).
1429       if (!PI.runBeforePass<IRUnitT>(P, IR))
1430         continue;
1431       PA.intersect(P.run(IR, AM, std::forward<Ts>(Args)...));
1432       PI.runAfterPass(P, IR);
1433     }
1434     return PA;
1435   }
1436
1437 private:
1438   int Count;
1439   PassT P;
1440 };
1441
1442 template <typename PassT>
1443 RepeatedPass<PassT> createRepeatedPass(int Count, PassT P) {
1444   return RepeatedPass<PassT>(Count, std::move(P));
1445 }
1446
1447 } // end namespace llvm
1448
1449 #endif // LLVM_IR_PASSMANAGER_H