02d2c186df00949bdd7a0b9cd4262d007e520907
[oota-llvm.git] / lib / Linker / LinkModules.cpp
1 //===- lib/Linker/LinkModules.cpp - Module Linker Implementation ----------===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the LLVM module linker.
11 //
12 // Specifically, this:
13 //  * Merges global variables between the two modules
14 //    * Uninit + Uninit = Init, Init + Uninit = Init, Init + Init = Error if !=
15 //  * Merges functions between two modules
16 //
17 //===----------------------------------------------------------------------===//
18
19 #include "llvm/Linker.h"
20 #include "llvm/Constants.h"
21 #include "llvm/DerivedTypes.h"
22 #include "llvm/Module.h"
23 #include "llvm/SymbolTable.h"
24 #include "llvm/Instructions.h"
25 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
26 #include "llvm/System/Path.h"
27 #include <iostream>
28 #include <sstream>
29 using namespace llvm;
30
31 // Error - Simple wrapper function to conditionally assign to E and return true.
32 // This just makes error return conditions a little bit simpler...
33 static inline bool Error(std::string *E, const std::string &Message) {
34   if (E) *E = Message;
35   return true;
36 }
37
38 // ToStr - Simple wrapper function to convert a type to a string.
39 static std::string ToStr(const Type *Ty, const Module *M) {
40   std::ostringstream OS;
41   WriteTypeSymbolic(OS, Ty, M);
42   return OS.str();
43 }
44
45 //
46 // Function: ResolveTypes()
47 //
48 // Description:
49 //  Attempt to link the two specified types together.
50 //
51 // Inputs:
52 //  DestTy - The type to which we wish to resolve.
53 //  SrcTy  - The original type which we want to resolve.
54 //  Name   - The name of the type.
55 //
56 // Outputs:
57 //  DestST - The symbol table in which the new type should be placed.
58 //
59 // Return value:
60 //  true  - There is an error and the types cannot yet be linked.
61 //  false - No errors.
62 //
63 static bool ResolveTypes(const Type *DestTy, const Type *SrcTy,
64                          SymbolTable *DestST, const std::string &Name) {
65   if (DestTy == SrcTy) return false;       // If already equal, noop
66
67   // Does the type already exist in the module?
68   if (DestTy && !isa<OpaqueType>(DestTy)) {  // Yup, the type already exists...
69     if (const OpaqueType *OT = dyn_cast<OpaqueType>(SrcTy)) {
70       const_cast<OpaqueType*>(OT)->refineAbstractTypeTo(DestTy);
71     } else {
72       return true;  // Cannot link types... neither is opaque and not-equal
73     }
74   } else {                       // Type not in dest module.  Add it now.
75     if (DestTy)                  // Type _is_ in module, just opaque...
76       const_cast<OpaqueType*>(cast<OpaqueType>(DestTy))
77                            ->refineAbstractTypeTo(SrcTy);
78     else if (!Name.empty())
79       DestST->insert(Name, const_cast<Type*>(SrcTy));
80   }
81   return false;
82 }
83
84 static const FunctionType *getFT(const PATypeHolder &TH) {
85   return cast<FunctionType>(TH.get());
86 }
87 static const StructType *getST(const PATypeHolder &TH) {
88   return cast<StructType>(TH.get());
89 }
90
91 // RecursiveResolveTypes - This is just like ResolveTypes, except that it
92 // recurses down into derived types, merging the used types if the parent types
93 // are compatible.
94 static bool RecursiveResolveTypesI(const PATypeHolder &DestTy,
95                                    const PATypeHolder &SrcTy,
96                                    SymbolTable *DestST, const std::string &Name,
97                 std::vector<std::pair<PATypeHolder, PATypeHolder> > &Pointers) {
98   const Type *SrcTyT = SrcTy.get();
99   const Type *DestTyT = DestTy.get();
100   if (DestTyT == SrcTyT) return false;       // If already equal, noop
101   
102   // If we found our opaque type, resolve it now!
103   if (isa<OpaqueType>(DestTyT) || isa<OpaqueType>(SrcTyT))
104     return ResolveTypes(DestTyT, SrcTyT, DestST, Name);
105   
106   // Two types cannot be resolved together if they are of different primitive
107   // type.  For example, we cannot resolve an int to a float.
108   if (DestTyT->getTypeID() != SrcTyT->getTypeID()) return true;
109
110   // Otherwise, resolve the used type used by this derived type...
111   switch (DestTyT->getTypeID()) {
112   case Type::FunctionTyID: {
113     if (cast<FunctionType>(DestTyT)->isVarArg() !=
114         cast<FunctionType>(SrcTyT)->isVarArg() ||
115         cast<FunctionType>(DestTyT)->getNumContainedTypes() !=
116         cast<FunctionType>(SrcTyT)->getNumContainedTypes())
117       return true;
118     for (unsigned i = 0, e = getFT(DestTy)->getNumContainedTypes(); i != e; ++i)
119       if (RecursiveResolveTypesI(getFT(DestTy)->getContainedType(i),
120                                  getFT(SrcTy)->getContainedType(i), DestST, "",
121                                  Pointers))
122         return true;
123     return false;
124   }
125   case Type::StructTyID: {
126     if (getST(DestTy)->getNumContainedTypes() != 
127         getST(SrcTy)->getNumContainedTypes()) return 1;
128     for (unsigned i = 0, e = getST(DestTy)->getNumContainedTypes(); i != e; ++i)
129       if (RecursiveResolveTypesI(getST(DestTy)->getContainedType(i),
130                                  getST(SrcTy)->getContainedType(i), DestST, "",
131                                  Pointers))
132         return true;
133     return false;
134   }
135   case Type::ArrayTyID: {
136     const ArrayType *DAT = cast<ArrayType>(DestTy.get());
137     const ArrayType *SAT = cast<ArrayType>(SrcTy.get());
138     if (DAT->getNumElements() != SAT->getNumElements()) return true;
139     return RecursiveResolveTypesI(DAT->getElementType(), SAT->getElementType(),
140                                   DestST, "", Pointers);
141   }
142   case Type::PointerTyID: {
143     // If this is a pointer type, check to see if we have already seen it.  If
144     // so, we are in a recursive branch.  Cut off the search now.  We cannot use
145     // an associative container for this search, because the type pointers (keys
146     // in the container) change whenever types get resolved...
147     for (unsigned i = 0, e = Pointers.size(); i != e; ++i)
148       if (Pointers[i].first == DestTy)
149         return Pointers[i].second != SrcTy;
150
151     // Otherwise, add the current pointers to the vector to stop recursion on
152     // this pair.
153     Pointers.push_back(std::make_pair(DestTyT, SrcTyT));
154     bool Result =
155       RecursiveResolveTypesI(cast<PointerType>(DestTy.get())->getElementType(),
156                              cast<PointerType>(SrcTy.get())->getElementType(),
157                              DestST, "", Pointers);
158     Pointers.pop_back();
159     return Result;
160   }
161   default: assert(0 && "Unexpected type!"); return true;
162   }  
163 }
164
165 static bool RecursiveResolveTypes(const PATypeHolder &DestTy,
166                                   const PATypeHolder &SrcTy,
167                                   SymbolTable *DestST, const std::string &Name){
168   std::vector<std::pair<PATypeHolder, PATypeHolder> > PointerTypes;
169   return RecursiveResolveTypesI(DestTy, SrcTy, DestST, Name, PointerTypes);
170 }
171
172
173 // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
174 // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
175 // Make sure there are no type name conflicts.
176 static bool LinkTypes(Module *Dest, const Module *Src, std::string *Err) {
177   SymbolTable       *DestST = &Dest->getSymbolTable();
178   const SymbolTable *SrcST  = &Src->getSymbolTable();
179
180   // Look for a type plane for Type's...
181   SymbolTable::type_const_iterator TI = SrcST->type_begin();
182   SymbolTable::type_const_iterator TE = SrcST->type_end();
183   if (TI == TE) return false;  // No named types, do nothing.
184
185   // Some types cannot be resolved immediately because they depend on other
186   // types being resolved to each other first.  This contains a list of types we
187   // are waiting to recheck.
188   std::vector<std::string> DelayedTypesToResolve;
189
190   for ( ; TI != TE; ++TI ) {
191     const std::string &Name = TI->first;
192     const Type *RHS = TI->second;
193
194     // Check to see if this type name is already in the dest module...
195     Type *Entry = DestST->lookupType(Name);
196
197     if (ResolveTypes(Entry, RHS, DestST, Name)) {
198       // They look different, save the types 'till later to resolve.
199       DelayedTypesToResolve.push_back(Name);
200     }
201   }
202
203   // Iteratively resolve types while we can...
204   while (!DelayedTypesToResolve.empty()) {
205     // Loop over all of the types, attempting to resolve them if possible...
206     unsigned OldSize = DelayedTypesToResolve.size();
207
208     // Try direct resolution by name...
209     for (unsigned i = 0; i != DelayedTypesToResolve.size(); ++i) {
210       const std::string &Name = DelayedTypesToResolve[i];
211       Type *T1 = SrcST->lookupType(Name);
212       Type *T2 = DestST->lookupType(Name);
213       if (!ResolveTypes(T2, T1, DestST, Name)) {
214         // We are making progress!
215         DelayedTypesToResolve.erase(DelayedTypesToResolve.begin()+i);
216         --i;
217       }
218     }
219
220     // Did we not eliminate any types?
221     if (DelayedTypesToResolve.size() == OldSize) {
222       // Attempt to resolve subelements of types.  This allows us to merge these
223       // two types: { int* } and { opaque* }
224       for (unsigned i = 0, e = DelayedTypesToResolve.size(); i != e; ++i) {
225         const std::string &Name = DelayedTypesToResolve[i];
226         PATypeHolder T1(SrcST->lookupType(Name));
227         PATypeHolder T2(DestST->lookupType(Name));
228
229         if (!RecursiveResolveTypes(T2, T1, DestST, Name)) {
230           // We are making progress!
231           DelayedTypesToResolve.erase(DelayedTypesToResolve.begin()+i);
232           
233           // Go back to the main loop, perhaps we can resolve directly by name
234           // now...
235           break;
236         }
237       }
238
239       // If we STILL cannot resolve the types, then there is something wrong.
240       // Report the warning and delete one of the names.
241       if (DelayedTypesToResolve.size() == OldSize) {
242         const std::string &Name = DelayedTypesToResolve.back();
243         
244         const Type *T1 = SrcST->lookupType(Name);
245         const Type *T2 = DestST->lookupType(Name);
246         std::cerr << "WARNING: Type conflict between types named '" << Name
247                   <<  "'.\n    Src='";
248         WriteTypeSymbolic(std::cerr, T1, Src);
249         std::cerr << "'.\n   Dest='";
250         WriteTypeSymbolic(std::cerr, T2, Dest);
251         std::cerr << "'\n";
252
253         // Remove the symbol name from the destination.
254         DelayedTypesToResolve.pop_back();
255       }
256     }
257   }
258
259
260   return false;
261 }
262
263 static void PrintMap(const std::map<const Value*, Value*> &M) {
264   for (std::map<const Value*, Value*>::const_iterator I = M.begin(), E =M.end();
265        I != E; ++I) {
266     std::cerr << " Fr: " << (void*)I->first << " ";
267     I->first->dump();
268     std::cerr << " To: " << (void*)I->second << " ";
269     I->second->dump();
270     std::cerr << "\n";
271   }
272 }
273
274
275 // RemapOperand - Use ValueMap to convert references from one module to another.
276 // This is somewhat sophisticated in that it can automatically handle constant
277 // references correctly as well...
278 static Value *RemapOperand(const Value *In,
279                            std::map<const Value*, Value*> &ValueMap) {
280   std::map<const Value*,Value*>::const_iterator I = ValueMap.find(In);
281   if (I != ValueMap.end()) return I->second;
282
283   // Check to see if it's a constant that we are interesting in transforming.
284   if (const Constant *CPV = dyn_cast<Constant>(In)) {
285     if ((!isa<DerivedType>(CPV->getType()) && !isa<ConstantExpr>(CPV)) ||
286         isa<ConstantAggregateZero>(CPV))
287       return const_cast<Constant*>(CPV);   // Simple constants stay identical.
288
289     Constant *Result = 0;
290
291     if (const ConstantArray *CPA = dyn_cast<ConstantArray>(CPV)) {
292       std::vector<Constant*> Operands(CPA->getNumOperands());
293       for (unsigned i = 0, e = CPA->getNumOperands(); i != e; ++i)
294         Operands[i] =cast<Constant>(RemapOperand(CPA->getOperand(i), ValueMap));
295       Result = ConstantArray::get(cast<ArrayType>(CPA->getType()), Operands);
296     } else if (const ConstantStruct *CPS = dyn_cast<ConstantStruct>(CPV)) {
297       std::vector<Constant*> Operands(CPS->getNumOperands());
298       for (unsigned i = 0, e = CPS->getNumOperands(); i != e; ++i)
299         Operands[i] =cast<Constant>(RemapOperand(CPS->getOperand(i), ValueMap));
300       Result = ConstantStruct::get(cast<StructType>(CPS->getType()), Operands);
301     } else if (isa<ConstantPointerNull>(CPV) || isa<UndefValue>(CPV)) {
302       Result = const_cast<Constant*>(CPV);
303     } else if (isa<GlobalValue>(CPV)) {
304       Result = cast<Constant>(RemapOperand(CPV, ValueMap));
305     } else if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CPV)) {
306       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
307         Value *Ptr = RemapOperand(CE->getOperand(0), ValueMap);
308         std::vector<Constant*> Indices;
309         Indices.reserve(CE->getNumOperands()-1);
310         for (unsigned i = 1, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
311           Indices.push_back(cast<Constant>(RemapOperand(CE->getOperand(i),
312                                                         ValueMap)));
313
314         Result = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ptr), Indices);
315       } else if (CE->getNumOperands() == 1) {
316         // Cast instruction
317         assert(CE->getOpcode() == Instruction::Cast);
318         Value *V = RemapOperand(CE->getOperand(0), ValueMap);
319         Result = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(V), CE->getType());
320       } else if (CE->getNumOperands() == 3) {
321         // Select instruction
322         assert(CE->getOpcode() == Instruction::Select);
323         Value *V1 = RemapOperand(CE->getOperand(0), ValueMap);
324         Value *V2 = RemapOperand(CE->getOperand(1), ValueMap);
325         Value *V3 = RemapOperand(CE->getOperand(2), ValueMap);
326         Result = ConstantExpr::getSelect(cast<Constant>(V1), cast<Constant>(V2),
327                                          cast<Constant>(V3));
328       } else if (CE->getNumOperands() == 2) {
329         // Binary operator...
330         Value *V1 = RemapOperand(CE->getOperand(0), ValueMap);
331         Value *V2 = RemapOperand(CE->getOperand(1), ValueMap);
332
333         Result = ConstantExpr::get(CE->getOpcode(), cast<Constant>(V1),
334                                    cast<Constant>(V2));
335       } else {
336         assert(0 && "Unknown constant expr type!");
337       }
338
339     } else {
340       assert(0 && "Unknown type of derived type constant value!");
341     }
342
343     // Cache the mapping in our local map structure...
344     ValueMap.insert(std::make_pair(In, Result));
345     return Result;
346   }
347
348   std::cerr << "LinkModules ValueMap: \n";
349   PrintMap(ValueMap);
350
351   std::cerr << "Couldn't remap value: " << (void*)In << " " << *In << "\n";
352   assert(0 && "Couldn't remap value!");
353   return 0;
354 }
355
356 /// ForceRenaming - The LLVM SymbolTable class autorenames globals that conflict
357 /// in the symbol table.  This is good for all clients except for us.  Go
358 /// through the trouble to force this back.
359 static void ForceRenaming(GlobalValue *GV, const std::string &Name) {
360   assert(GV->getName() != Name && "Can't force rename to self");
361   SymbolTable &ST = GV->getParent()->getSymbolTable();
362
363   // If there is a conflict, rename the conflict.
364   Value *ConflictVal = ST.lookup(GV->getType(), Name);
365   assert(ConflictVal&&"Why do we have to force rename if there is no conflic?");
366   GlobalValue *ConflictGV = cast<GlobalValue>(ConflictVal);
367   assert(ConflictGV->hasInternalLinkage() &&
368          "Not conflicting with a static global, should link instead!");
369
370   ConflictGV->setName("");          // Eliminate the conflict
371   GV->setName(Name);                // Force the name back
372   ConflictGV->setName(Name);        // This will cause ConflictGV to get renamed
373   assert(GV->getName() == Name && ConflictGV->getName() != Name &&
374          "ForceRenaming didn't work");
375 }
376
377 /// GetLinkageResult - This analyzes the two global values and determines what
378 /// the result will look like in the destination module.  In particular, it
379 /// computes the resultant linkage type, computes whether the global in the
380 /// source should be copied over to the destination (replacing the existing
381 /// one), and computes whether this linkage is an error or not.
382 static bool GetLinkageResult(GlobalValue *Dest, GlobalValue *Src,
383                              GlobalValue::LinkageTypes &LT, bool &LinkFromSrc,
384                              std::string *Err) {
385   assert((!Dest || !Src->hasInternalLinkage()) &&
386          "If Src has internal linkage, Dest shouldn't be set!");
387   if (!Dest) {
388     // Linking something to nothing.
389     LinkFromSrc = true;
390     LT = Src->getLinkage();
391   } else if (Src->isExternal()) {
392     // If Src is external or if both Src & Drc are external..  Just link the
393     // external globals, we aren't adding anything.
394     LinkFromSrc = false;
395     LT = Dest->getLinkage();
396   } else if (Dest->isExternal()) {
397     // If Dest is external but Src is not:
398     LinkFromSrc = true;
399     LT = Src->getLinkage();
400   } else if (Src->hasAppendingLinkage() || Dest->hasAppendingLinkage()) {
401     if (Src->getLinkage() != Dest->getLinkage())
402       return Error(Err, "Linking globals named '" + Src->getName() +
403             "': can only link appending global with another appending global!");
404     LinkFromSrc = true; // Special cased.
405     LT = Src->getLinkage();
406   } else if (Src->hasWeakLinkage() || Src->hasLinkOnceLinkage()) {
407     // At this point we know that Dest has LinkOnce, External or Weak linkage.
408     if (Dest->hasLinkOnceLinkage() && Src->hasWeakLinkage()) {
409       LinkFromSrc = true;
410       LT = Src->getLinkage();
411     } else {
412       LinkFromSrc = false;
413       LT = Dest->getLinkage();
414     }
415   } else if (Dest->hasWeakLinkage() || Dest->hasLinkOnceLinkage()) {
416     // At this point we know that Src has External linkage.
417     LinkFromSrc = true;
418     LT = GlobalValue::ExternalLinkage;
419   } else {
420     assert(Dest->hasExternalLinkage() && Src->hasExternalLinkage() &&
421            "Unexpected linkage type!");
422     return Error(Err, "Linking globals named '" + Src->getName() + 
423                  "': symbol multiply defined!");
424   }
425   return false;
426 }
427
428 // Gross hack, see call sites.
429 static void CoutHack(GlobalVariable *GV1, GlobalVariable *GV2) {
430   const Type *GV1Ty = GV1->getType()->getElementType();
431   const Type *GV2Ty = GV2->getType()->getElementType();
432
433   if (GV1->isExternal() && isa<StructType>(GV1Ty) &&
434       GV2->hasInitializer() && GV2->hasExternalLinkage() && 
435       GV2->getInitializer()->isNullValue() && isa<ArrayType>(GV2Ty) &&
436       cast<ArrayType>(GV2Ty)->getElementType() == Type::SByteTy) {
437     GV1->setInitializer(Constant::getNullValue(GV1Ty));
438     GV2->setInitializer(0);
439   }
440 }
441
442 // LinkGlobals - Loop through the global variables in the src module and merge
443 // them into the dest module.
444 static bool LinkGlobals(Module *Dest, Module *Src,
445                         std::map<const Value*, Value*> &ValueMap,
446                     std::multimap<std::string, GlobalVariable *> &AppendingVars,
447                         std::map<std::string, GlobalValue*> &GlobalsByName,
448                         std::string *Err) {
449   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
450   // level symbol table...
451   SymbolTable *ST = (SymbolTable*)&Dest->getSymbolTable();
452   
453   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
454   for (Module::giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I) {
455     GlobalVariable *SGV = I;
456     GlobalVariable *DGV = 0;
457     // Check to see if may have to link the global.
458     if (SGV->hasName() && !SGV->hasInternalLinkage())
459       if (!(DGV = Dest->getGlobalVariable(SGV->getName(),
460                                           SGV->getType()->getElementType()))) {
461         std::map<std::string, GlobalValue*>::iterator EGV =
462           GlobalsByName.find(SGV->getName());
463         if (EGV != GlobalsByName.end())
464           DGV = dyn_cast<GlobalVariable>(EGV->second);
465         if (DGV)
466           // If types don't agree due to opaque types, try to resolve them.
467           RecursiveResolveTypes(SGV->getType(), DGV->getType(),ST, "");
468       }
469
470     if (DGV && DGV->hasInternalLinkage())
471       DGV = 0;
472
473     assert(SGV->hasInitializer() || SGV->hasExternalLinkage() &&
474            "Global must either be external or have an initializer!");
475
476     // This is a gross hack to handle cin/cout until PR400 is implemented.  If
477     // we are linking an external struct against a zero-initialized array of
478     // sbytes, move the initializer from the array to the struct so we keep the
479     // struct type.
480     if (DGV) {
481       CoutHack(DGV, SGV);
482       CoutHack(SGV, DGV);
483     }
484
485     GlobalValue::LinkageTypes NewLinkage;
486     bool LinkFromSrc;
487     if (GetLinkageResult(DGV, SGV, NewLinkage, LinkFromSrc, Err))
488       return true;
489
490     if (!DGV) {
491       // No linking to be performed, simply create an identical version of the
492       // symbol over in the dest module... the initializer will be filled in
493       // later by LinkGlobalInits...
494       GlobalVariable *NewDGV =
495         new GlobalVariable(SGV->getType()->getElementType(),
496                            SGV->isConstant(), SGV->getLinkage(), /*init*/0,
497                            SGV->getName(), Dest);
498
499       // If the LLVM runtime renamed the global, but it is an externally visible
500       // symbol, DGV must be an existing global with internal linkage.  Rename
501       // it.
502       if (NewDGV->getName() != SGV->getName() && !NewDGV->hasInternalLinkage())
503         ForceRenaming(NewDGV, SGV->getName());
504
505       // Make sure to remember this mapping...
506       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, NewDGV));
507       if (SGV->hasAppendingLinkage())
508         // Keep track that this is an appending variable...
509         AppendingVars.insert(std::make_pair(SGV->getName(), NewDGV));
510     } else if (DGV->hasAppendingLinkage()) {
511       // No linking is performed yet.  Just insert a new copy of the global, and
512       // keep track of the fact that it is an appending variable in the
513       // AppendingVars map.  The name is cleared out so that no linkage is
514       // performed.
515       GlobalVariable *NewDGV =
516         new GlobalVariable(SGV->getType()->getElementType(),
517                            SGV->isConstant(), SGV->getLinkage(), /*init*/0,
518                            "", Dest);
519
520       // Make sure to remember this mapping...
521       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, NewDGV));
522
523       // Keep track that this is an appending variable...
524       AppendingVars.insert(std::make_pair(SGV->getName(), NewDGV));
525     } else {
526       // Otherwise, perform the mapping as instructed by GetLinkageResult.  If
527       // the types don't match, and if we are to link from the source, nuke DGV
528       // and create a new one of the appropriate type.
529       if (SGV->getType() != DGV->getType() && LinkFromSrc) {
530         GlobalVariable *NewDGV =
531           new GlobalVariable(SGV->getType()->getElementType(),
532                              DGV->isConstant(), DGV->getLinkage());
533         Dest->getGlobalList().insert(DGV, NewDGV);
534         DGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getCast(NewDGV, DGV->getType()));
535         DGV->eraseFromParent();
536         NewDGV->setName(SGV->getName());
537         DGV = NewDGV;
538       }
539
540       DGV->setLinkage(NewLinkage);
541
542       if (LinkFromSrc) {
543         if (DGV->isConstant() && !SGV->isConstant())
544           return Error(Err, "Global Variable Collision on global '" + 
545                        SGV->getName() + "': variables differ in const'ness");
546         // Inherit const as appropriate
547         if (SGV->isConstant()) DGV->setConstant(true);
548         DGV->setInitializer(0);
549       } else {
550         if (SGV->isConstant() && !DGV->isConstant()) {
551           if (!DGV->isExternal())
552             return Error(Err, "Global Variable Collision on global '" + 
553                          SGV->getName() + "': variables differ in const'ness");
554           else
555             DGV->setConstant(true);
556         }
557         SGV->setLinkage(GlobalValue::ExternalLinkage);
558         SGV->setInitializer(0);
559       }
560
561       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV,
562                                      ConstantExpr::getCast(DGV,
563                                                            SGV->getType())));
564     }
565   }
566   return false;
567 }
568
569
570 // LinkGlobalInits - Update the initializers in the Dest module now that all
571 // globals that may be referenced are in Dest.
572 static bool LinkGlobalInits(Module *Dest, const Module *Src,
573                             std::map<const Value*, Value*> &ValueMap,
574                             std::string *Err) {
575
576   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
577   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
578     const GlobalVariable *SGV = I;
579
580     if (SGV->hasInitializer()) {      // Only process initialized GV's
581       // Figure out what the initializer looks like in the dest module...
582       Constant *SInit =
583         cast<Constant>(RemapOperand(SGV->getInitializer(), ValueMap));
584
585       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[SGV]);    
586       if (DGV->hasInitializer()) {
587         if (SGV->hasExternalLinkage()) {
588           if (DGV->getInitializer() != SInit)
589             return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
590                          ToStr(SGV->getType(), Src) +"':%"+SGV->getName()+
591                          " - Global variables have different initializers");
592         } else if (DGV->hasLinkOnceLinkage() || DGV->hasWeakLinkage()) {
593           // Nothing is required, mapped values will take the new global
594           // automatically.
595         } else if (SGV->hasLinkOnceLinkage() || SGV->hasWeakLinkage()) {
596           // Nothing is required, mapped values will take the new global
597           // automatically.
598         } else if (DGV->hasAppendingLinkage()) {
599           assert(0 && "Appending linkage unimplemented!");
600         } else {
601           assert(0 && "Unknown linkage!");
602         }
603       } else {
604         // Copy the initializer over now...
605         DGV->setInitializer(SInit);
606       }
607     }
608   }
609   return false;
610 }
611
612 // LinkFunctionProtos - Link the functions together between the two modules,
613 // without doing function bodies... this just adds external function prototypes
614 // to the Dest function...
615 //
616 static bool LinkFunctionProtos(Module *Dest, const Module *Src,
617                                std::map<const Value*, Value*> &ValueMap,
618                              std::map<std::string, GlobalValue*> &GlobalsByName,
619                                std::string *Err) {
620   SymbolTable *ST = (SymbolTable*)&Dest->getSymbolTable();
621   
622   // Loop over all of the functions in the src module, mapping them over as we
623   // go
624   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
625     const Function *SF = I;   // SrcFunction
626     Function *DF = 0;
627     if (SF->hasName() && !SF->hasInternalLinkage()) {
628       // Check to see if may have to link the function.
629       if (!(DF = Dest->getFunction(SF->getName(), SF->getFunctionType()))) {
630         std::map<std::string, GlobalValue*>::iterator EF =
631           GlobalsByName.find(SF->getName());
632         if (EF != GlobalsByName.end())
633           DF = dyn_cast<Function>(EF->second);
634         if (DF && RecursiveResolveTypes(SF->getType(), DF->getType(), ST, ""))
635           DF = 0;  // FIXME: gross.
636       }
637     }
638
639     if (!DF || SF->hasInternalLinkage() || DF->hasInternalLinkage()) {
640       // Function does not already exist, simply insert an function signature
641       // identical to SF into the dest module...
642       Function *NewDF = new Function(SF->getFunctionType(), SF->getLinkage(),
643                                      SF->getName(), Dest);
644
645       // If the LLVM runtime renamed the function, but it is an externally
646       // visible symbol, DF must be an existing function with internal linkage.
647       // Rename it.
648       if (NewDF->getName() != SF->getName() && !NewDF->hasInternalLinkage())
649         ForceRenaming(NewDF, SF->getName());
650
651       // ... and remember this mapping...
652       ValueMap.insert(std::make_pair(SF, NewDF));
653     } else if (SF->isExternal()) {
654       // If SF is external or if both SF & DF are external..  Just link the
655       // external functions, we aren't adding anything.
656       ValueMap.insert(std::make_pair(SF, DF));
657     } else if (DF->isExternal()) {   // If DF is external but SF is not...
658       // Link the external functions, update linkage qualifiers
659       ValueMap.insert(std::make_pair(SF, DF));
660       DF->setLinkage(SF->getLinkage());
661
662     } else if (SF->hasWeakLinkage() || SF->hasLinkOnceLinkage()) {
663       // At this point we know that DF has LinkOnce, Weak, or External linkage.
664       ValueMap.insert(std::make_pair(SF, DF));
665
666       // Linkonce+Weak = Weak
667       if (DF->hasLinkOnceLinkage() && SF->hasWeakLinkage())
668         DF->setLinkage(SF->getLinkage());
669
670     } else if (DF->hasWeakLinkage() || DF->hasLinkOnceLinkage()) {
671       // At this point we know that SF has LinkOnce or External linkage.
672       ValueMap.insert(std::make_pair(SF, DF));
673       if (!SF->hasLinkOnceLinkage())   // Don't inherit linkonce linkage
674         DF->setLinkage(SF->getLinkage());
675
676     } else if (SF->getLinkage() != DF->getLinkage()) {
677       return Error(Err, "Functions named '" + SF->getName() +
678                    "' have different linkage specifiers!");
679     } else if (SF->hasExternalLinkage()) {
680       // The function is defined in both modules!!
681       return Error(Err, "Function '" + 
682                    ToStr(SF->getFunctionType(), Src) + "':\"" + 
683                    SF->getName() + "\" - Function is already defined!");
684     } else {
685       assert(0 && "Unknown linkage configuration found!");
686     }
687   }
688   return false;
689 }
690
691 // LinkFunctionBody - Copy the source function over into the dest function and
692 // fix up references to values.  At this point we know that Dest is an external
693 // function, and that Src is not.
694 static bool LinkFunctionBody(Function *Dest, Function *Src,
695                              std::map<const Value*, Value*> &GlobalMap,
696                              std::string *Err) {
697   assert(Src && Dest && Dest->isExternal() && !Src->isExternal());
698
699   // Go through and convert function arguments over, remembering the mapping.
700   Function::aiterator DI = Dest->abegin();
701   for (Function::aiterator I = Src->abegin(), E = Src->aend();
702        I != E; ++I, ++DI) {
703     DI->setName(I->getName());  // Copy the name information over...
704
705     // Add a mapping to our local map
706     GlobalMap.insert(std::make_pair(I, DI));
707   }
708
709   // Splice the body of the source function into the dest function.
710   Dest->getBasicBlockList().splice(Dest->end(), Src->getBasicBlockList());
711
712   // At this point, all of the instructions and values of the function are now
713   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values in
714   // the Source function as operands.  Loop through all of the operands of the
715   // functions and patch them up to point to the local versions...
716   //
717   for (Function::iterator BB = Dest->begin(), BE = Dest->end(); BB != BE; ++BB)
718     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
719       for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
720            OI != OE; ++OI)
721         if (!isa<Instruction>(*OI) && !isa<BasicBlock>(*OI))
722           *OI = RemapOperand(*OI, GlobalMap);
723
724   // There is no need to map the arguments anymore.
725   for (Function::aiterator I = Src->abegin(), E = Src->aend(); I != E; ++I)
726     GlobalMap.erase(I);
727
728   return false;
729 }
730
731
732 // LinkFunctionBodies - Link in the function bodies that are defined in the
733 // source module into the DestModule.  This consists basically of copying the
734 // function over and fixing up references to values.
735 static bool LinkFunctionBodies(Module *Dest, Module *Src,
736                                std::map<const Value*, Value*> &ValueMap,
737                                std::string *Err) {
738
739   // Loop over all of the functions in the src module, mapping them over as we
740   // go
741   for (Module::iterator SF = Src->begin(), E = Src->end(); SF != E; ++SF) {
742     if (!SF->isExternal()) {                  // No body if function is external
743       Function *DF = cast<Function>(ValueMap[SF]); // Destination function
744
745       // DF not external SF external?
746       if (DF->isExternal()) {
747         // Only provide the function body if there isn't one already.
748         if (LinkFunctionBody(DF, SF, ValueMap, Err))
749           return true;
750       }
751     }
752   }
753   return false;
754 }
755
756 // LinkAppendingVars - If there were any appending global variables, link them
757 // together now.  Return true on error.
758 static bool LinkAppendingVars(Module *M,
759                   std::multimap<std::string, GlobalVariable *> &AppendingVars,
760                               std::string *ErrorMsg) {
761   if (AppendingVars.empty()) return false; // Nothing to do.
762   
763   // Loop over the multimap of appending vars, processing any variables with the
764   // same name, forming a new appending global variable with both of the
765   // initializers merged together, then rewrite references to the old variables
766   // and delete them.
767   std::vector<Constant*> Inits;
768   while (AppendingVars.size() > 1) {
769     // Get the first two elements in the map...
770     std::multimap<std::string,
771       GlobalVariable*>::iterator Second = AppendingVars.begin(), First=Second++;
772
773     // If the first two elements are for different names, there is no pair...
774     // Otherwise there is a pair, so link them together...
775     if (First->first == Second->first) {
776       GlobalVariable *G1 = First->second, *G2 = Second->second;
777       const ArrayType *T1 = cast<ArrayType>(G1->getType()->getElementType());
778       const ArrayType *T2 = cast<ArrayType>(G2->getType()->getElementType());
779       
780       // Check to see that they two arrays agree on type...
781       if (T1->getElementType() != T2->getElementType())
782         return Error(ErrorMsg,
783          "Appending variables with different element types need to be linked!");
784       if (G1->isConstant() != G2->isConstant())
785         return Error(ErrorMsg,
786                      "Appending variables linked with different const'ness!");
787
788       unsigned NewSize = T1->getNumElements() + T2->getNumElements();
789       ArrayType *NewType = ArrayType::get(T1->getElementType(), NewSize);
790
791       // Create the new global variable...
792       GlobalVariable *NG =
793         new GlobalVariable(NewType, G1->isConstant(), G1->getLinkage(),
794                            /*init*/0, First->first, M);
795
796       // Merge the initializer...
797       Inits.reserve(NewSize);
798       if (ConstantArray *I = dyn_cast<ConstantArray>(G1->getInitializer())) {
799         for (unsigned i = 0, e = T1->getNumElements(); i != e; ++i)
800           Inits.push_back(I->getOperand(i));
801       } else {
802         assert(isa<ConstantAggregateZero>(G1->getInitializer()));
803         Constant *CV = Constant::getNullValue(T1->getElementType());
804         for (unsigned i = 0, e = T1->getNumElements(); i != e; ++i)
805           Inits.push_back(CV);
806       }
807       if (ConstantArray *I = dyn_cast<ConstantArray>(G2->getInitializer())) {
808         for (unsigned i = 0, e = T2->getNumElements(); i != e; ++i)
809           Inits.push_back(I->getOperand(i));
810       } else {
811         assert(isa<ConstantAggregateZero>(G2->getInitializer()));
812         Constant *CV = Constant::getNullValue(T2->getElementType());
813         for (unsigned i = 0, e = T2->getNumElements(); i != e; ++i)
814           Inits.push_back(CV);
815       }
816       NG->setInitializer(ConstantArray::get(NewType, Inits));
817       Inits.clear();
818
819       // Replace any uses of the two global variables with uses of the new
820       // global...
821
822       // FIXME: This should rewrite simple/straight-forward uses such as
823       // getelementptr instructions to not use the Cast!
824       G1->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getCast(NG, G1->getType()));
825       G2->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getCast(NG, G2->getType()));
826
827       // Remove the two globals from the module now...
828       M->getGlobalList().erase(G1);
829       M->getGlobalList().erase(G2);
830
831       // Put the new global into the AppendingVars map so that we can handle
832       // linking of more than two vars...
833       Second->second = NG;
834     }
835     AppendingVars.erase(First);
836   }
837
838   return false;
839 }
840
841
842 // LinkModules - This function links two modules together, with the resulting
843 // left module modified to be the composite of the two input modules.  If an
844 // error occurs, true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate
845 // the problem.  Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and
846 // shouldn't be relied on to be consistent.
847 bool llvm::LinkModules(Module *Dest, Module *Src, std::string *ErrorMsg) {
848   assert(Dest != 0 && "Invalid Destination module");
849   assert(Src  != 0 && "Invalid Source Module");
850
851   if (Dest->getEndianness() == Module::AnyEndianness)
852     Dest->setEndianness(Src->getEndianness());
853   if (Dest->getPointerSize() == Module::AnyPointerSize)
854     Dest->setPointerSize(Src->getPointerSize());
855
856   if (Src->getEndianness() != Module::AnyEndianness &&
857       Dest->getEndianness() != Src->getEndianness())
858     std::cerr << "WARNING: Linking two modules of different endianness!\n";
859   if (Src->getPointerSize() != Module::AnyPointerSize &&
860       Dest->getPointerSize() != Src->getPointerSize())
861     std::cerr << "WARNING: Linking two modules of different pointer size!\n";
862
863   // Update the destination module's dependent libraries list with the libraries
864   // from the source module. There's no opportunity for duplicates here as the
865   // Module ensures that duplicate insertions are discarded.
866   Module::lib_iterator SI = Src->lib_begin();
867   Module::lib_iterator SE = Src->lib_end();
868   while ( SI != SE ) {
869     Dest->addLibrary(*SI);
870     ++SI;
871   }
872
873   // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
874   // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
875   // Make sure there are no type name conflicts.
876   if (LinkTypes(Dest, Src, ErrorMsg)) return true;
877
878   // ValueMap - Mapping of values from what they used to be in Src, to what they
879   // are now in Dest.
880   std::map<const Value*, Value*> ValueMap;
881
882   // AppendingVars - Keep track of global variables in the destination module
883   // with appending linkage.  After the module is linked together, they are
884   // appended and the module is rewritten.
885   std::multimap<std::string, GlobalVariable *> AppendingVars;
886
887   // GlobalsByName - The LLVM SymbolTable class fights our best efforts at
888   // linking by separating globals by type.  Until PR411 is fixed, we replicate
889   // it's functionality here.
890   std::map<std::string, GlobalValue*> GlobalsByName;
891
892   for (Module::giterator I = Dest->gbegin(), E = Dest->gend(); I != E; ++I) {
893     // Add all of the appending globals already in the Dest module to
894     // AppendingVars.
895     if (I->hasAppendingLinkage())
896       AppendingVars.insert(std::make_pair(I->getName(), I));
897
898     // Keep track of all globals by name.
899     if (!I->hasInternalLinkage() && I->hasName())
900       GlobalsByName[I->getName()] = I;
901   }
902
903   // Keep track of all globals by name.
904   for (Module::iterator I = Dest->begin(), E = Dest->end(); I != E; ++I)
905     if (!I->hasInternalLinkage() && I->hasName())
906       GlobalsByName[I->getName()] = I;
907
908   // Insert all of the globals in src into the Dest module... without linking
909   // initializers (which could refer to functions not yet mapped over).
910   if (LinkGlobals(Dest, Src, ValueMap, AppendingVars, GlobalsByName, ErrorMsg))
911     return true;
912
913   // Link the functions together between the two modules, without doing function
914   // bodies... this just adds external function prototypes to the Dest
915   // function...  We do this so that when we begin processing function bodies,
916   // all of the global values that may be referenced are available in our
917   // ValueMap.
918   if (LinkFunctionProtos(Dest, Src, ValueMap, GlobalsByName, ErrorMsg))
919     return true;
920
921   // Update the initializers in the Dest module now that all globals that may
922   // be referenced are in Dest.
923   if (LinkGlobalInits(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
924
925   // Link in the function bodies that are defined in the source module into the
926   // DestModule.  This consists basically of copying the function over and
927   // fixing up references to values.
928   if (LinkFunctionBodies(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
929
930   // If there were any appending global variables, link them together now.
931   if (LinkAppendingVars(Dest, AppendingVars, ErrorMsg)) return true;
932
933   // If the source library's module id is in the dependent library list of the
934   // destination library, remove it since that module is now linked in.
935   sys::Path modId;
936   modId.setFile(Src->getModuleIdentifier());
937   if (!modId.isEmpty())
938     Dest->removeLibrary(modId.getBasename());
939
940   return false;
941 }
942
943 // vim: sw=2