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1 # Interfaces
3 MLIR is a generic and extensible framework, representing different dialects with
4 their own attributes, operations, types, and so on. MLIR Dialects can express
5 operations with a wide variety of semantics and different levels of abstraction.
6 The downside to this is that MLIR transformations and analyses need to be able
7 to account for the semantics of every operation, or be overly conservative.
8 Without care, this can result in code with special-cases for each supported
9 operation type. To combat this, MLIR provides a concept of `interfaces`.
11 [TOC]
13 ## Motivation
15 Interfaces provide a generic way of interacting with the IR. The goal is to be
16 able to express transformations/analyses in terms of these interfaces without
17 encoding specific knowledge about the exact operation or dialect involved. This
18 makes the compiler more easily extensible by allowing the addition of new
19 dialects and operations in a decoupled way with respect to the implementation of
20 transformations/analyses.
22 ### Dialect Interfaces
24 Dialect interfaces are generally useful for transformation passes or analyses
25 that want to operate generically on a set of attributes/operations/types, which
26 may be defined in different dialects. These interfaces generally involve wide
27 coverage over an entire dialect and are only used for a handful of analyses or
28 transformations. In these cases, registering the interface directly on each
29 operation is overly complex and cumbersome. The interface is not core to the
30 operation, just to the specific transformation. An example of where this type of
31 interface would be used is inlining. Inlining generally queries high-level
32 information about the operations within a dialect, like cost modeling and
33 legality, that often is not specific to one operation.
35 A dialect interface can be defined by inheriting from the
36 [CRTP](https://en.wikipedia.org/wiki/Curiously_recurring_template_pattern) base
37 class `DialectInterfaceBase::Base<>`. This class provides the necessary
38 utilities for registering an interface with a dialect so that it can be
39 referenced later. Once the interface has been defined, dialects can override it
40 using dialect-specific information. The interfaces defined by a dialect are
41 registered via `addInterfaces<>`, a similar mechanism to Attributes, Operations,
42 Types, etc.
44 ```c++
45 /// Define a base inlining interface class to allow for dialects to opt-in to
46 /// the inliner.
47 class DialectInlinerInterface :
48     public DialectInterface::Base<DialectInlinerInterface> {
49 public:
50   /// Returns true if the given region 'src' can be inlined into the region
51   /// 'dest' that is attached to an operation registered to the current dialect.
52   /// 'valueMapping' contains any remapped values from within the 'src' region.
53   /// This can be used to examine what values will replace entry arguments into
54   /// the 'src' region, for example.
55   virtual bool isLegalToInline(Region *dest, Region *src,
56                                IRMapping &valueMapping) const {
57     return false;
58   }
61 /// Override the inliner interface to add support for the AffineDialect to
62 /// enable inlining affine operations.
63 struct AffineInlinerInterface : public DialectInlinerInterface {
64   /// Affine structures have specific inlining constraints.
65   bool isLegalToInline(Region *dest, Region *src,
66                        IRMapping &valueMapping) const final {
67     ...
68   }
71 /// Register the interface with the dialect.
72 AffineDialect::AffineDialect(MLIRContext *context) ... {
73   addInterfaces<AffineInlinerInterface>();
75 ```
77 Once registered, these interfaces can be queried from the dialect by an analysis
78 or transformation without the need to determine the specific dialect subclass:
80 ```c++
81 Dialect *dialect = ...;
82 if (DialectInlinerInterface *interface = dyn_cast<DialectInlinerInterface>(dialect)) {
83   // The dialect has provided an implementation of this interface.
84   ...
86 ```
88 #### DialectInterfaceCollection
90 An additional utility is provided via `DialectInterfaceCollection`. This class
91 allows collecting all of the dialects that have registered a given interface
92 within an instance of the `MLIRContext`. This can be useful to hide and optimize
93 the lookup of a registered dialect interface.
95 ```c++
96 class InlinerInterface : public
97     DialectInterfaceCollection<DialectInlinerInterface> {
98   /// The hooks for this class mirror the hooks for the DialectInlinerInterface,
99   /// with default implementations that call the hook on the interface for a
100   /// given dialect.
101   virtual bool isLegalToInline(Region *dest, Region *src,
102                                IRMapping &valueMapping) const {
103     auto *handler = getInterfaceFor(dest->getContainingOp());
104     return handler ? handler->isLegalToInline(dest, src, valueMapping) : false;
105   }
108 MLIRContext *ctx = ...;
109 InlinerInterface interface(ctx);
110 if(!interface.isLegalToInline(...))
111    ...
114 ### Attribute/Operation/Type Interfaces
116 Attribute/Operation/Type interfaces, as the names suggest, are those registered
117 at the level of a specific attribute/operation/type. These interfaces provide
118 access to derived objects by providing a virtual interface that must be
119 implemented. As an example, many analyses and transformations want to reason
120 about the side effects of an operation to improve performance and correctness.
121 The side effects of an operation are generally tied to the semantics of a
122 specific operation, for example an `affine.load` operation has a `read` effect
123 (as the name may suggest).
125 These interfaces are defined by overriding the
126 [CRTP](https://en.wikipedia.org/wiki/Curiously_recurring_template_pattern) class
127 for the specific IR entity; `AttrInterface`, `OpInterface`, or `TypeInterface`
128 respectively. These classes take, as a template parameter, a `Traits` class that
129 defines a `Concept` and a `Model` class. These classes provide an implementation
130 of concept-based polymorphism, where the `Concept` defines a set of virtual
131 methods that are overridden by the `Model` that is templated on the concrete
132 entity type. It is important to note that these classes should be pure, and
133 should not contain non-static data members or other mutable data. To attach an
134 interface to an object, the base interface classes provide a
135 [`Trait`](Traits) class that can be appended to the trait list of that
136 object.
138 ```c++
139 struct ExampleOpInterfaceTraits {
140   /// Define a base concept class that specifies the virtual interface to be
141   /// implemented.
142   struct Concept {
143     virtual ~Concept();
145     /// This is an example of a non-static hook to an operation.
146     virtual unsigned exampleInterfaceHook(Operation *op) const = 0;
148     /// This is an example of a static hook to an operation. A static hook does
149     /// not require a concrete instance of the operation. The implementation is
150     /// a virtual hook, the same as the non-static case, because the
151     /// implementation of the hook itself still requires indirection.
152     virtual unsigned exampleStaticInterfaceHook() const = 0;
153   };
155   /// Define a model class that specializes a concept on a given operation type.
156   template <typename ConcreteOp>
157   struct Model : public Concept {
158     /// Override the method to dispatch on the concrete operation.
159     unsigned exampleInterfaceHook(Operation *op) const final {
160       return llvm::cast<ConcreteOp>(op).exampleInterfaceHook();
161     }
163     /// Override the static method to dispatch to the concrete operation type.
164     unsigned exampleStaticInterfaceHook() const final {
165       return ConcreteOp::exampleStaticInterfaceHook();
166     }
167   };
170 /// Define the main interface class that analyses and transformations will
171 /// interface with.
172 class ExampleOpInterface : public OpInterface<ExampleOpInterface,
173                                               ExampleOpInterfaceTraits> {
174 public:
175   /// Inherit the base class constructor to support LLVM-style casting.
176   using OpInterface<ExampleOpInterface, ExampleOpInterfaceTraits>::OpInterface;
178   /// The interface dispatches to 'getImpl()', a method provided by the base
179   /// `OpInterface` class that returns an instance of the concept.
180   unsigned exampleInterfaceHook() const {
181     return getImpl()->exampleInterfaceHook(getOperation());
182   }
183   unsigned exampleStaticInterfaceHook() const {
184     return getImpl()->exampleStaticInterfaceHook(getOperation()->getName());
185   }
190 Once the interface has been defined, it is registered to an operation by adding
191 the provided trait `ExampleOpInterface::Trait` as described earlier. Using this
192 interface is just like using any other derived operation type, i.e. casting:
194 ```c++
195 /// When defining the operation, the interface is registered via the nested
196 /// 'Trait' class provided by the 'OpInterface<>' base class.
197 class MyOp : public Op<MyOp, ExampleOpInterface::Trait> {
198 public:
199   /// The definition of the interface method on the derived operation.
200   unsigned exampleInterfaceHook() { return ...; }
201   static unsigned exampleStaticInterfaceHook() { return ...; }
204 /// Later, we can query if a specific operation(like 'MyOp') overrides the given
205 /// interface.
206 Operation *op = ...;
207 if (ExampleOpInterface example = dyn_cast<ExampleOpInterface>(op))
208   llvm::errs() << "hook returned = " << example.exampleInterfaceHook() << "\n";
211 #### External Models for Attribute, Operation and Type Interfaces
213 It may be desirable to provide an interface implementation for an IR object
214 without modifying the definition of said object. Notably, this allows to
215 implement interfaces for attributes, operations and types outside of the dialect
216 that defines them, for example, to provide interfaces for built-in types.
218 This is achieved by extending the concept-based polymorphism model with two more
219 classes derived from `Concept` as follows.
221 ```c++
222 struct ExampleTypeInterfaceTraits {
223   struct Concept {
224     virtual unsigned exampleInterfaceHook(Type type) const = 0;
225     virtual unsigned exampleStaticInterfaceHook() const = 0;
226   };
228   template <typename ConcreteType>
229   struct Model : public Concept { /*...*/ };
231   /// Unlike `Model`, `FallbackModel` passes the type object through to the
232   /// hook, making it accessible in the method body even if the method is not
233   /// defined in the class itself and thus has no `this` access. ODS
234   /// automatically generates this class for all interfaces.
235   template <typename ConcreteType>
236   struct FallbackModel : public Concept {
237     unsigned exampleInterfaceHook(Type type) const override {
238       getImpl()->exampleInterfaceHook(type);
239     }
240     unsigned exampleStaticInterfaceHook() const override {
241       ConcreteType::exampleStaticInterfaceHook();
242     }
243   };
245   /// `ExternalModel` provides a place for default implementations of interface
246   /// methods by explicitly separating the model class, which implements the
247   /// interface, from the type class, for which the interface is being
248   /// implemented. Default implementations can be then defined generically
249   /// making use of `cast<ConcreteType>`. If `ConcreteType` does not provide
250   /// the APIs required by the default implementation, custom implementations
251   /// may use `FallbackModel` directly to override the default implementation.
252   /// Being located in a class template, it never gets instantiated and does not
253   /// lead to compilation errors. ODS automatically generates this class and
254   /// places default method implementations in it.
255   template <typename ConcreteModel, typename ConcreteType>
256   struct ExternalModel : public FallbackModel<ConcreteModel> {
257     unsigned exampleInterfaceHook(Type type) const override {
258       // Default implementation can be provided here.
259       return type.cast<ConcreteType>().callSomeTypeSpecificMethod();
260     }
261   };
265 External models can be provided for attribute, operation and type interfaces by
266 deriving either `FallbackModel` or `ExternalModel` and by registering the model
267 class with the relevant class in a given context. Other contexts will not see
268 the interface unless registered.
270 ```c++
271 /// External interface implementation for a concrete class. This does not
272 /// require modifying the definition of the type class itself.
273 struct ExternalModelExample
274     : public ExampleTypeInterface::ExternalModel<ExternalModelExample,
275                                                  IntegerType> {
276   static unsigned exampleStaticInterfaceHook() {
277     // Implementation is provided here.
278     return IntegerType::someStaticMethod();
279   }
281   // No need to define `exampleInterfaceHook` that has a default implementation
282   // in `ExternalModel`. But it can be overridden if desired.
285 int main() {
286   MLIRContext context;
287   /* ... */;
289   // Attach the interface model to the type in the given context before
290   // using it. The dialect containing the type is expected to have been loaded
291   // at this point.
292   IntegerType::attachInterface<ExternalModelExample>(context);
296 Note: It is strongly encouraged to only use this mechanism if you "own" the
297 interface being externally applied. This prevents a situation where neither the
298 owner of the dialect containing the object nor the owner of the interface are
299 aware of an interface implementation, which can lead to duplicate or
300 diverging implementations.
302 Forgetting to register an external model can lead to bugs which are hard to
303 track down. The `declarePromisedInterface` function can be used to declare that
304 an external model implementation for an operation must eventually be provided.
307   void MyDialect::initialize() {
308     declarePromisedInterface<SomeInterface, SomeOp>();
309      ...
310   }
313 Now attempting to use the interface, e.g in a cast, without a prior registration
314 of the external model will lead to a runtime error that will look similar to
315 this:
318 LLVM ERROR: checking for an interface (`SomeInterface`) that was promised by dialect 'mydialect' but never implemented. This is generally an indication that the dialect extension implementing the interface was never registered.
321 If you encounter this error for a dialect and an interface provided by MLIR, you
322 may look for a method that will be named like
323 `register<Dialect><Interface>ExternalModels(DialectRegistry &registry);` ; try
324 to find it with `git grep 'register.*SomeInterface.*Model' mlir`.
326 #### Dialect Fallback for OpInterface
328 Some dialects have an open ecosystem and don't register all of the possible
329 operations. In such cases it is still possible to provide support for
330 implementing an `OpInterface` for these operation. When an operation isn't
331 registered or does not provide an implementation for an interface, the query
332 will fallback to the dialect itself.
334 A second model is used for such cases and automatically generated when using ODS
335 (see below) with the name `FallbackModel`. This model can be implemented for a
336 particular dialect:
338 ```c++
339 // This is the implementation of a dialect fallback for `ExampleOpInterface`.
340 struct FallbackExampleOpInterface
341     : public ExampleOpInterface::FallbackModel<
342           FallbackExampleOpInterface> {
343   static bool classof(Operation *op) { return true; }
345   unsigned exampleInterfaceHook(Operation *op) const;
346   unsigned exampleStaticInterfaceHook() const;
350 A dialect can then instantiate this implementation and returns it on specific
351 operations by overriding the `getRegisteredInterfaceForOp` method :
353 ```c++
354 void *TestDialect::getRegisteredInterfaceForOp(TypeID typeID,
355                                                StringAttr opName) {
356   if (typeID == TypeID::get<ExampleOpInterface>()) {
357     if (isSupported(opName))
358       return fallbackExampleOpInterface;
359     return nullptr;
360   }
361   return nullptr;
365 #### Utilizing the ODS Framework
367 Note: Before reading this section, the reader should have some familiarity with
368 the concepts described in the
369 [`Operation Definition Specification`](DefiningDialects/Operations.md) documentation.
371 As detailed above, [Interfaces](#attributeoperationtype-interfaces) allow for
372 attributes, operations, and types to expose method calls without requiring that
373 the caller know the specific derived type. The downside to this infrastructure,
374 is that it requires a bit of boiler plate to connect all of the pieces together.
375 MLIR provides a mechanism with which to defines interfaces declaratively in ODS,
376 and have the C++ definitions auto-generated.
378 As an example, using the ODS framework would allow for defining the example
379 interface above as:
381 ```tablegen
382 def ExampleOpInterface : OpInterface<"ExampleOpInterface"> {
383   let description = [{
384     This is an example interface definition.
385   }];
387   let methods = [
388     InterfaceMethod<
389       "This is an example of a non-static hook to an operation.",
390       "unsigned", "exampleInterfaceHook"
391     >,
392     StaticInterfaceMethod<
393       "This is an example of a static hook to an operation.",
394       "unsigned", "exampleStaticInterfaceHook"
395     >,
396   ];
400 Providing a definition of the `AttrInterface`, `OpInterface`, or `TypeInterface`
401 class will auto-generate the C++ classes for the interface. Interfaces are
402 comprised of the following components:
404 *   C++ Class Name (Provided via template parameter)
405     -   The name of the C++ interface class.
406 *   Interface Base Classes
407     -   A set of interfaces that the interface class should derived from. See
408         [Interface Inheritance](#interface-inheritance) below for more details.
409 *   Description (`description`)
410     -   A string description of the interface, its invariants, example usages,
411         etc.
412 *   C++ Namespace (`cppNamespace`)
413     -   The C++ namespace that the interface class should be generated in.
414 *   Methods (`methods`)
415     -   The list of interface hook methods that are defined by the IR object.
416     -   The structure of these methods is defined below.
417 *   Extra Class Declarations (Optional: `extraClassDeclaration`)
418     -   Additional C++ code that is generated in the declaration of the
419         interface class. This allows for defining methods and more on the user
420         facing interface class, that do not need to hook into the IR entity.
421         These declarations are _not_ implicitly visible in default
422         implementations of interface methods, but static declarations may be
423         accessed with full name qualification.
424 *   Extra Shared Class Declarations (Optional: `extraSharedClassDeclaration`)
425     -   Additional C++ code that is injected into the declarations of both the
426         interface and the trait class. This allows for defining methods and more
427         that are exposed on both the interface and the trait class, e.g. to inject
428         utilities on both the interface and the derived entity implementing the
429         interface (e.g. attribute, operation, etc.).
430     -   In non-static methods, `$_attr`/`$_op`/`$_type`
431         (depending on the type of interface) may be used to refer to an
432         instance of the IR entity. In the interface declaration, the type of
433         the instance is the interface class. In the trait declaration, the
434         type of the instance is the concrete entity class
435         (e.g. `IntegerAttr`, `FuncOp`, etc.).
436 *   Extra Trait Class Declarations (Optional: `extraTraitClassDeclaration`)
437     -   Additional C++ code that is injected into the interface trait
438         declaration.
439     -   Allows the same replacements as extra shared class declarations.
441 `OpInterface` classes may additionally contain the following:
443 *   Verifier (`verify`)
444     -   A C++ code block containing additional verification applied to the
445         operation that the interface is attached to.
446     -   The structure of this code block corresponds 1-1 with the structure of a
447         [`Trait::verifyTrait`](Traits) method.
449 ##### Interface Methods
451 There are two types of methods that can be used with an interface,
452 `InterfaceMethod` and `StaticInterfaceMethod`. They are both comprised of the
453 same core components, with the distinction that `StaticInterfaceMethod` models a
454 static method on the derived IR object.
456 Interface methods are comprised of the following components:
458 *   Description
459     -   A string description of this method, its invariants, example usages,
460         etc.
461 *   ReturnType
462     -   A string corresponding to the C++ return type of the method.
463 *   MethodName
464     -   A string corresponding to the C++ name of the method.
465 *   Arguments (Optional)
466     -   A dag of strings that correspond to a C++ type and variable name
467         respectively.
468 *   MethodBody (Optional)
469     -   An optional explicit implementation of the interface method.
470     -   This implementation is placed within the method defined on the `Model`
471         traits class, and is not defined by the `Trait` class that is attached
472         to the IR entity. More concretely, this body is only visible by the
473         interface class and does not affect the derived IR entity.
474     -   `ConcreteAttr`/`ConcreteOp`/`ConcreteType` is an implicitly defined
475         `typename` that can be used to refer to the type of the derived IR
476         entity currently being operated on.
477     -   In non-static methods, `$_op` and `$_self` may be used to refer to an
478         instance of the derived IR entity.
479 *   DefaultImplementation (Optional)
480     -   An optional explicit default implementation of the interface method.
481     -   This implementation is placed within the `Trait` class that is attached
482         to the IR entity, and does not directly affect any of the interface
483         classes. As such, this method has the same characteristics as any other
484         [`Trait`](Traits) method.
485     -   `ConcreteAttr`/`ConcreteOp`/`ConcreteType` is an implicitly defined
486         `typename` that can be used to refer to the type of the derived IR
487         entity currently being operated on.
488     -   This may refer to static fields of the interface class using the
489         qualified name, e.g., `TestOpInterface::staticMethod()`.
491 ODS also allows for generating declarations for the `InterfaceMethod`s of an
492 operation if the operation specifies the interface with
493 `DeclareOpInterfaceMethods` (see an example below).
495 Examples:
497 ```tablegen
498 def MyInterface : OpInterface<"MyInterface"> {
499   let description = [{
500     This is the description of the interface. It provides concrete information
501     on the semantics of the interface, and how it may be used by the compiler.
502   }];
504   let methods = [
505     InterfaceMethod<[{
506       This method represents a simple non-static interface method with no
507       inputs, and a void return type. This method is required to be implemented
508       by all operations implementing this interface. This method roughly
509       correlates to the following on an operation implementing this interface:
511       ```c++
512       class ConcreteOp ... {
513       public:
514         void nonStaticMethod();
515       };
516       ```
517     }], "void", "nonStaticMethod"
518     >,
520     InterfaceMethod<[{
521       This method represents a non-static interface method with a non-void
522       return value, as well as an `unsigned` input named `i`. This method is
523       required to be implemented by all operations implementing this interface.
524       This method roughly correlates to the following on an operation
525       implementing this interface:
527       ```c++
528       class ConcreteOp ... {
529       public:
530         Value nonStaticMethod(unsigned i);
531       };
532       ```
533     }], "Value", "nonStaticMethodWithParams", (ins "unsigned":$i)
534     >,
536     StaticInterfaceMethod<[{
537       This method represents a static interface method with no inputs, and a
538       void return type. This method is required to be implemented by all
539       operations implementing this interface. This method roughly correlates
540       to the following on an operation implementing this interface:
542       ```c++
543       class ConcreteOp ... {
544       public:
545         static void staticMethod();
546       };
547       ```
548     }], "void", "staticMethod"
549     >,
551     StaticInterfaceMethod<[{
552       This method corresponds to a static interface method that has an explicit
553       implementation of the method body. Given that the method body has been
554       explicitly implemented, this method should not be defined by the operation
555       implementing this method. This method merely takes advantage of properties
556       already available on the operation, in this case its `build` methods. This
557       method roughly correlates to the following on the interface `Model` class:
559       ```c++
560       struct InterfaceTraits {
561         /// ... The `Concept` class is elided here ...
563         template <typename ConcreteOp>
564         struct Model : public Concept {
565           Operation *create(OpBuilder &builder, Location loc) const override {
566             return builder.create<ConcreteOp>(loc);
567           }
568         }
569       };
570       ```
572       Note above how no modification is required for operations implementing an
573       interface with this method.
574     }],
575       "Operation *", "create", (ins "OpBuilder &":$builder, "Location":$loc),
576       /*methodBody=*/[{
577         return builder.create<ConcreteOp>(loc);
578     }]>,
580     InterfaceMethod<[{
581       This method represents a non-static method that has an explicit
582       implementation of the method body. Given that the method body has been
583       explicitly implemented, this method should not be defined by the operation
584       implementing this method. This method merely takes advantage of properties
585       already available on the operation, in this case its `build` methods. This
586       method roughly correlates to the following on the interface `Model` class:
588       ```c++
589       struct InterfaceTraits {
590         /// ... The `Concept` class is elided here ...
592         template <typename ConcreteOp>
593         struct Model : public Concept {
594           unsigned getNumInputsAndOutputs(Operation *opaqueOp) const override {
595             ConcreteOp op = cast<ConcreteOp>(opaqueOp);
596             return op.getNumInputs() + op.getNumOutputs();
597           }
598         }
599       };
600       ```
602       Note above how no modification is required for operations implementing an
603       interface with this method.
604     }],
605       "unsigned", "getNumInputsAndOutputs", (ins), /*methodBody=*/[{
606         return $_op.getNumInputs() + $_op.getNumOutputs();
607     }]>,
609     InterfaceMethod<[{
610       This method represents a non-static method that has a default
611       implementation of the method body. This means that the implementation
612       defined here will be placed in the trait class that is attached to every
613       operation that implements this interface. This has no effect on the
614       generated `Concept` and `Model` class. This method roughly correlates to
615       the following on the interface `Trait` class:
617       ```c++
618       template <typename ConcreteOp>
619       class MyTrait : public OpTrait::TraitBase<ConcreteType, MyTrait> {
620       public:
621         bool isSafeToTransform() {
622           ConcreteOp op = cast<ConcreteOp>(this->getOperation());
623           return op.getProperties().hasFlag;
624         }
625       };
626       ```
628       As detailed in [Traits](Traits), given that each operation implementing
629       this interface will also add the interface trait, the methods on this
630       interface are inherited by the derived operation. This allows for
631       injecting a default implementation of this method into each operation that
632       implements this interface, without changing the interface class itself. If
633       an operation wants to override this default implementation, it merely
634       needs to implement the method and the derived implementation will be
635       picked up transparently by the interface class.
637       ```c++
638       class ConcreteOp ... {
639       public:
640         bool isSafeToTransform() {
641           // Here we can override the default implementation of the hook
642           // provided by the trait.
643         }
644       };
645       ```
646     }],
647       "bool", "isSafeToTransform", (ins), /*methodBody=*/[{}],
648       /*defaultImplementation=*/[{
649         return $_op.getProperties().hasFlag;
650     }]>,
651   ];
654 // Operation interfaces can optionally be wrapped inside
655 // `DeclareOpInterfaceMethods`. This would result in autogenerating declarations
656 // for members `foo`, `bar` and `fooStatic`. Methods with bodies are not
657 // declared inside the op declaration but instead handled by the op interface
658 // trait directly.
659 def OpWithInferTypeInterfaceOp : Op<...
660     [DeclareOpInterfaceMethods<MyInterface>]> { ... }
662 // Methods that have a default implementation do not have declarations
663 // generated. If an operation wishes to override the default behavior, it can
664 // explicitly specify the method that it wishes to override. This will force
665 // the generation of a declaration for those methods.
666 def OpWithOverrideInferTypeInterfaceOp : Op<...
667     [DeclareOpInterfaceMethods<MyInterface, ["getNumWithDefault"]>]> { ... }
670 ##### Interface Inheritance
672 Interfaces also support a limited form of inheritance, which allows for
673 building upon pre-existing interfaces in a way similar to that of classes in
674 programming languages like C++. This more easily allows for building modular
675 interfaces, without suffering from the pain of lots of explicit casting. To
676 enable inheritance, an interface simply needs to provide the desired set of
677 base classes in its definition. For example:
679 ```tablegen
680 def MyBaseInterface : OpInterface<"MyBaseInterface"> {
681   ...
684 def MyInterface : OpInterface<"MyInterface", [MyBaseInterface]> {
685   ...
689 This will result in `MyInterface` inheriting various components from
690 `MyBaseInterface`, namely its interface methods and extra class declarations.
691 Given that these inherited components are comprised of opaque C++ blobs, we
692 cannot properly sandbox the names. As such, it's important to ensure that inherited
693 components do not create name overlaps, as these will result in errors during
694 interface generation.
696 `MyInterface` will also implicitly inherit any base classes defined on
697 `MyBaseInterface` as well. It's important to note, however, that there is only
698 ever one instance of each interface for a given attribute, operation, or type.
699 Inherited interface methods simplify forward to base interface implementation.
700 This produces a simpler system overall, and also removes any potential problems
701 surrounding "diamond inheritance". The interfaces on an attribute/op/type can be
702 thought of as comprising a set, with each interface (including base interfaces)
703 uniqued within this set and referenced elsewhere as necessary.
705 When adding an interface with inheritance to an attribute, operation, or type,
706 all of the base interfaces are also implicitly added as well. The user may still
707 manually specify the base interfaces if they desire, such as for use with the
708 `Declare<Attr|Op|Type>InterfaceMethods` helper classes.
710 If our interface were to be specified as:
712 ```tablegen
713 def MyBaseInterface : OpInterface<"MyBaseInterface"> {
714   ...
717 def MyOtherBaseInterface : OpInterface<MyOtherBaseInterface, [MyBaseInterface]> {
718   ...
721 def MyInterface : OpInterface<"MyInterface", [MyBaseInterface, MyOtherBaseInterface]> {
722   ...
726 An operation with `MyInterface` attached, would have the following interfaces added:
728 * MyBaseInterface, MyOtherBaseInterface, MyInterface
730 The methods from `MyBaseInterface` in both `MyInterface` and `MyOtherBaseInterface` would
731 forward to a single unique implementation for the operation.
733 ##### Generation
735 Once the interfaces have been defined, the C++ header and source files can be
736 generated using the `--gen-<attr|op|type>-interface-decls` and
737 `--gen-<attr|op|type>-interface-defs` options with mlir-tblgen. Note that when
738 generating interfaces, mlir-tblgen will only generate interfaces defined in
739 the top-level input `.td` file. This means that any interfaces that are
740 defined within include files will not be considered for generation.
742 Note: Existing operation interfaces defined in C++ can be accessed in the ODS
743 framework via the `OpInterfaceTrait` class.
745 #### Operation Interface List
747 MLIR includes standard interfaces providing functionality that is likely to be
748 common across many different operations. Below is a list of some key interfaces
749 that may be used directly by any dialect. The format of the header for each
750 interface section goes as follows:
752 *   `Interface class name`
753     -   (`C++ class` -- `ODS class`(if applicable))
755 ##### CallInterfaces
757 *   `CallOpInterface` - Used to represent operations like 'call'
758     -   `CallInterfaceCallable getCallableForCallee()`
759     -   `void setCalleeFromCallable(CallInterfaceCallable)`
760 *   `CallableOpInterface` - Used to represent the target callee of call.
761     -   `Region * getCallableRegion()`
762     -   `ArrayRef<Type> getArgumentTypes()`
763     -   `ArrayRef<Type> getResultsTypes()`
764     -   `ArrayAttr getArgAttrsAttr()`
765     -   `ArrayAttr getResAttrsAttr()`
766     -   `void setArgAttrsAttr(ArrayAttr)`
767     -   `void setResAttrsAttr(ArrayAttr)`
768     -   `Attribute removeArgAttrsAttr()`
769     -   `Attribute removeResAttrsAttr()`
771 ##### RegionKindInterfaces
773 *   `RegionKindInterface` - Used to describe the abstract semantics of regions.
774     -   `RegionKind getRegionKind(unsigned index)` - Return the kind of the
775         region with the given index inside this operation.
776         -   RegionKind::Graph - represents a graph region without control flow
777             semantics
778         -   RegionKind::SSACFG - represents an
779             [SSA-style control flow](LangRef.md/#control-flow-and-ssacfg-regions) region
780             with basic blocks and reachability
781     -   `hasSSADominance(unsigned index)` - Return true if the region with the
782         given index inside this operation requires dominance.
784 ##### SymbolInterfaces
786 *   `SymbolOpInterface` - Used to represent
787     [`Symbol`](SymbolsAndSymbolTables.md/#symbol) operations which reside
788     immediately within a region that defines a
789     [`SymbolTable`](SymbolsAndSymbolTables.md/#symbol-table).
791 *   `SymbolUserOpInterface` - Used to represent operations that reference
792     [`Symbol`](SymbolsAndSymbolTables.md/#symbol) operations. This provides the
793     ability to perform safe and efficient verification of symbol uses, as well
794     as additional functionality.