d6f4ef81d743872816bb3bd975a63c68344d60cf
[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 is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the LLVM module linker.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Linker/Linker.h"
15 #include "llvm-c/Linker.h"
16 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
17 #include "llvm/ADT/Optional.h"
18 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/IR/Constants.h"
22 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
23 #include "llvm/IR/DiagnosticPrinter.h"
24 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
25 #include "llvm/IR/Module.h"
26 #include "llvm/IR/TypeFinder.h"
27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
28 #include "llvm/Support/Debug.h"
29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
30 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
31 #include <cctype>
32 #include <tuple>
33 using namespace llvm;
34
35
36 //===----------------------------------------------------------------------===//
37 // TypeMap implementation.
38 //===----------------------------------------------------------------------===//
39
40 namespace {
41 class TypeMapTy : public ValueMapTypeRemapper {
42   /// This is a mapping from a source type to a destination type to use.
43   DenseMap<Type*, Type*> MappedTypes;
44
45   /// When checking to see if two subgraphs are isomorphic, we speculatively
46   /// add types to MappedTypes, but keep track of them here in case we need to
47   /// roll back.
48   SmallVector<Type*, 16> SpeculativeTypes;
49
50   SmallVector<StructType*, 16> SpeculativeDstOpaqueTypes;
51
52   /// This is a list of non-opaque structs in the source module that are mapped
53   /// to an opaque struct in the destination module.
54   SmallVector<StructType*, 16> SrcDefinitionsToResolve;
55
56   /// This is the set of opaque types in the destination modules who are
57   /// getting a body from the source module.
58   SmallPtrSet<StructType*, 16> DstResolvedOpaqueTypes;
59
60 public:
61   TypeMapTy(Linker::IdentifiedStructTypeSet &DstStructTypesSet)
62       : DstStructTypesSet(DstStructTypesSet) {}
63
64   Linker::IdentifiedStructTypeSet &DstStructTypesSet;
65   /// Indicate that the specified type in the destination module is conceptually
66   /// equivalent to the specified type in the source module.
67   void addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy);
68
69   /// Produce a body for an opaque type in the dest module from a type
70   /// definition in the source module.
71   void linkDefinedTypeBodies();
72
73   /// Return the mapped type to use for the specified input type from the
74   /// source module.
75   Type *get(Type *SrcTy);
76   Type *get(Type *SrcTy, SmallPtrSet<StructType *, 8> &Visited);
77
78   void finishType(StructType *DTy, StructType *STy, ArrayRef<Type *> ETypes);
79
80   FunctionType *get(FunctionType *T) {
81     return cast<FunctionType>(get((Type *)T));
82   }
83
84   /// Dump out the type map for debugging purposes.
85   void dump() const {
86     for (auto &Pair : MappedTypes) {
87       dbgs() << "TypeMap: ";
88       Pair.first->print(dbgs());
89       dbgs() << " => ";
90       Pair.second->print(dbgs());
91       dbgs() << '\n';
92     }
93   }
94
95 private:
96   Type *remapType(Type *SrcTy) override { return get(SrcTy); }
97
98   bool areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy);
99 };
100 }
101
102 void TypeMapTy::addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
103   assert(SpeculativeTypes.empty());
104   assert(SpeculativeDstOpaqueTypes.empty());
105
106   // Check to see if these types are recursively isomorphic and establish a
107   // mapping between them if so.
108   if (!areTypesIsomorphic(DstTy, SrcTy)) {
109     // Oops, they aren't isomorphic.  Just discard this request by rolling out
110     // any speculative mappings we've established.
111     for (Type *Ty : SpeculativeTypes)
112       MappedTypes.erase(Ty);
113
114     SrcDefinitionsToResolve.resize(SrcDefinitionsToResolve.size() -
115                                    SpeculativeDstOpaqueTypes.size());
116     for (StructType *Ty : SpeculativeDstOpaqueTypes)
117       DstResolvedOpaqueTypes.erase(Ty);
118   } else {
119     for (Type *Ty : SpeculativeTypes)
120       if (auto *STy = dyn_cast<StructType>(Ty))
121         if (STy->hasName())
122           STy->setName("");
123   }
124   SpeculativeTypes.clear();
125   SpeculativeDstOpaqueTypes.clear();
126 }
127
128 /// Recursively walk this pair of types, returning true if they are isomorphic,
129 /// false if they are not.
130 bool TypeMapTy::areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
131   // Two types with differing kinds are clearly not isomorphic.
132   if (DstTy->getTypeID() != SrcTy->getTypeID())
133     return false;
134
135   // If we have an entry in the MappedTypes table, then we have our answer.
136   Type *&Entry = MappedTypes[SrcTy];
137   if (Entry)
138     return Entry == DstTy;
139
140   // Two identical types are clearly isomorphic.  Remember this
141   // non-speculatively.
142   if (DstTy == SrcTy) {
143     Entry = DstTy;
144     return true;
145   }
146
147   // Okay, we have two types with identical kinds that we haven't seen before.
148
149   // If this is an opaque struct type, special case it.
150   if (StructType *SSTy = dyn_cast<StructType>(SrcTy)) {
151     // Mapping an opaque type to any struct, just keep the dest struct.
152     if (SSTy->isOpaque()) {
153       Entry = DstTy;
154       SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
155       return true;
156     }
157
158     // Mapping a non-opaque source type to an opaque dest.  If this is the first
159     // type that we're mapping onto this destination type then we succeed.  Keep
160     // the dest, but fill it in later. If this is the second (different) type
161     // that we're trying to map onto the same opaque type then we fail.
162     if (cast<StructType>(DstTy)->isOpaque()) {
163       // We can only map one source type onto the opaque destination type.
164       if (!DstResolvedOpaqueTypes.insert(cast<StructType>(DstTy)).second)
165         return false;
166       SrcDefinitionsToResolve.push_back(SSTy);
167       SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
168       SpeculativeDstOpaqueTypes.push_back(cast<StructType>(DstTy));
169       Entry = DstTy;
170       return true;
171     }
172   }
173
174   // If the number of subtypes disagree between the two types, then we fail.
175   if (SrcTy->getNumContainedTypes() != DstTy->getNumContainedTypes())
176     return false;
177
178   // Fail if any of the extra properties (e.g. array size) of the type disagree.
179   if (isa<IntegerType>(DstTy))
180     return false;  // bitwidth disagrees.
181   if (PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(DstTy)) {
182     if (PT->getAddressSpace() != cast<PointerType>(SrcTy)->getAddressSpace())
183       return false;
184
185   } else if (FunctionType *FT = dyn_cast<FunctionType>(DstTy)) {
186     if (FT->isVarArg() != cast<FunctionType>(SrcTy)->isVarArg())
187       return false;
188   } else if (StructType *DSTy = dyn_cast<StructType>(DstTy)) {
189     StructType *SSTy = cast<StructType>(SrcTy);
190     if (DSTy->isLiteral() != SSTy->isLiteral() ||
191         DSTy->isPacked() != SSTy->isPacked())
192       return false;
193   } else if (ArrayType *DATy = dyn_cast<ArrayType>(DstTy)) {
194     if (DATy->getNumElements() != cast<ArrayType>(SrcTy)->getNumElements())
195       return false;
196   } else if (VectorType *DVTy = dyn_cast<VectorType>(DstTy)) {
197     if (DVTy->getNumElements() != cast<VectorType>(SrcTy)->getNumElements())
198       return false;
199   }
200
201   // Otherwise, we speculate that these two types will line up and recursively
202   // check the subelements.
203   Entry = DstTy;
204   SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
205
206   for (unsigned I = 0, E = SrcTy->getNumContainedTypes(); I != E; ++I)
207     if (!areTypesIsomorphic(DstTy->getContainedType(I),
208                             SrcTy->getContainedType(I)))
209       return false;
210
211   // If everything seems to have lined up, then everything is great.
212   return true;
213 }
214
215 void TypeMapTy::linkDefinedTypeBodies() {
216   SmallVector<Type*, 16> Elements;
217   for (StructType *SrcSTy : SrcDefinitionsToResolve) {
218     StructType *DstSTy = cast<StructType>(MappedTypes[SrcSTy]);
219     assert(DstSTy->isOpaque());
220
221     // Map the body of the source type over to a new body for the dest type.
222     Elements.resize(SrcSTy->getNumElements());
223     for (unsigned I = 0, E = Elements.size(); I != E; ++I)
224       Elements[I] = get(SrcSTy->getElementType(I));
225
226     DstSTy->setBody(Elements, SrcSTy->isPacked());
227   }
228   SrcDefinitionsToResolve.clear();
229   DstResolvedOpaqueTypes.clear();
230 }
231
232 void TypeMapTy::finishType(StructType *DTy, StructType *STy,
233                            ArrayRef<Type *> ETypes) {
234   DTy->setBody(ETypes, STy->isPacked());
235
236   // Steal STy's name.
237   if (STy->hasName()) {
238     SmallString<16> TmpName = STy->getName();
239     STy->setName("");
240     DTy->setName(TmpName);
241   }
242
243   DstStructTypesSet.addNonOpaque(DTy);
244 }
245
246 Type *TypeMapTy::get(Type *Ty) {
247   SmallPtrSet<StructType *, 8> Visited;
248   return get(Ty, Visited);
249 }
250
251 Type *TypeMapTy::get(Type *Ty, SmallPtrSet<StructType *, 8> &Visited) {
252   // If we already have an entry for this type, return it.
253   Type **Entry = &MappedTypes[Ty];
254   if (*Entry)
255     return *Entry;
256
257   // These are types that LLVM itself will unique.
258   bool IsUniqued = !isa<StructType>(Ty) || cast<StructType>(Ty)->isLiteral();
259
260 #ifndef NDEBUG
261   if (!IsUniqued) {
262     for (auto &Pair : MappedTypes) {
263       assert(!(Pair.first != Ty && Pair.second == Ty) &&
264              "mapping to a source type");
265     }
266   }
267 #endif
268
269   if (!IsUniqued && !Visited.insert(cast<StructType>(Ty)).second) {
270     StructType *DTy = StructType::create(Ty->getContext());
271     return *Entry = DTy;
272   }
273
274   // If this is not a recursive type, then just map all of the elements and
275   // then rebuild the type from inside out.
276   SmallVector<Type *, 4> ElementTypes;
277
278   // If there are no element types to map, then the type is itself.  This is
279   // true for the anonymous {} struct, things like 'float', integers, etc.
280   if (Ty->getNumContainedTypes() == 0 && IsUniqued)
281     return *Entry = Ty;
282
283   // Remap all of the elements, keeping track of whether any of them change.
284   bool AnyChange = false;
285   ElementTypes.resize(Ty->getNumContainedTypes());
286   for (unsigned I = 0, E = Ty->getNumContainedTypes(); I != E; ++I) {
287     ElementTypes[I] = get(Ty->getContainedType(I), Visited);
288     AnyChange |= ElementTypes[I] != Ty->getContainedType(I);
289   }
290
291   // If we found our type while recursively processing stuff, just use it.
292   Entry = &MappedTypes[Ty];
293   if (*Entry) {
294     if (auto *DTy = dyn_cast<StructType>(*Entry)) {
295       if (DTy->isOpaque()) {
296         auto *STy = cast<StructType>(Ty);
297         finishType(DTy, STy, ElementTypes);
298       }
299     }
300     return *Entry;
301   }
302
303   // If all of the element types mapped directly over and the type is not
304   // a nomed struct, then the type is usable as-is.
305   if (!AnyChange && IsUniqued)
306     return *Entry = Ty;
307
308   // Otherwise, rebuild a modified type.
309   switch (Ty->getTypeID()) {
310   default:
311     llvm_unreachable("unknown derived type to remap");
312   case Type::ArrayTyID:
313     return *Entry = ArrayType::get(ElementTypes[0],
314                                    cast<ArrayType>(Ty)->getNumElements());
315   case Type::VectorTyID:
316     return *Entry = VectorType::get(ElementTypes[0],
317                                     cast<VectorType>(Ty)->getNumElements());
318   case Type::PointerTyID:
319     return *Entry = PointerType::get(ElementTypes[0],
320                                      cast<PointerType>(Ty)->getAddressSpace());
321   case Type::FunctionTyID:
322     return *Entry = FunctionType::get(ElementTypes[0],
323                                       makeArrayRef(ElementTypes).slice(1),
324                                       cast<FunctionType>(Ty)->isVarArg());
325   case Type::StructTyID: {
326     auto *STy = cast<StructType>(Ty);
327     bool IsPacked = STy->isPacked();
328     if (IsUniqued)
329       return *Entry = StructType::get(Ty->getContext(), ElementTypes, IsPacked);
330
331     // If the type is opaque, we can just use it directly.
332     if (STy->isOpaque()) {
333       DstStructTypesSet.addOpaque(STy);
334       return *Entry = Ty;
335     }
336
337     if (StructType *OldT =
338             DstStructTypesSet.findNonOpaque(ElementTypes, IsPacked)) {
339       STy->setName("");
340       return *Entry = OldT;
341     }
342
343     if (!AnyChange) {
344       DstStructTypesSet.addNonOpaque(STy);
345       return *Entry = Ty;
346     }
347
348     StructType *DTy = StructType::create(Ty->getContext());
349     finishType(DTy, STy, ElementTypes);
350     return *Entry = DTy;
351   }
352   }
353 }
354
355 //===----------------------------------------------------------------------===//
356 // ModuleLinker implementation.
357 //===----------------------------------------------------------------------===//
358
359 namespace {
360 class ModuleLinker;
361
362 /// Creates prototypes for functions that are lazily linked on the fly. This
363 /// speeds up linking for modules with many/ lazily linked functions of which
364 /// few get used.
365 class ValueMaterializerTy : public ValueMaterializer {
366   TypeMapTy &TypeMap;
367   Module *DstM;
368   std::vector<GlobalValue *> &LazilyLinkGlobalValues;
369
370 public:
371   ValueMaterializerTy(TypeMapTy &TypeMap, Module *DstM,
372                       std::vector<GlobalValue *> &LazilyLinkGlobalValues)
373       : ValueMaterializer(), TypeMap(TypeMap), DstM(DstM),
374         LazilyLinkGlobalValues(LazilyLinkGlobalValues) {}
375
376   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
377 };
378
379 class LinkDiagnosticInfo : public DiagnosticInfo {
380   const Twine &Msg;
381
382 public:
383   LinkDiagnosticInfo(DiagnosticSeverity Severity, const Twine &Msg);
384   void print(DiagnosticPrinter &DP) const override;
385 };
386 LinkDiagnosticInfo::LinkDiagnosticInfo(DiagnosticSeverity Severity,
387                                        const Twine &Msg)
388     : DiagnosticInfo(DK_Linker, Severity), Msg(Msg) {}
389 void LinkDiagnosticInfo::print(DiagnosticPrinter &DP) const { DP << Msg; }
390
391 /// This is an implementation class for the LinkModules function, which is the
392 /// entrypoint for this file.
393 class ModuleLinker {
394   Module *DstM, *SrcM;
395
396   TypeMapTy TypeMap;
397   ValueMaterializerTy ValMaterializer;
398
399   /// Mapping of values from what they used to be in Src, to what they are now
400   /// in DstM.  ValueToValueMapTy is a ValueMap, which involves some overhead
401   /// due to the use of Value handles which the Linker doesn't actually need,
402   /// but this allows us to reuse the ValueMapper code.
403   ValueToValueMapTy ValueMap;
404
405   struct AppendingVarInfo {
406     GlobalVariable *NewGV;   // New aggregate global in dest module.
407     const Constant *DstInit; // Old initializer from dest module.
408     const Constant *SrcInit; // Old initializer from src module.
409   };
410
411   std::vector<AppendingVarInfo> AppendingVars;
412
413   // Set of items not to link in from source.
414   SmallPtrSet<const Value *, 16> DoNotLinkFromSource;
415
416   // Vector of GlobalValues to lazily link in.
417   std::vector<GlobalValue *> LazilyLinkGlobalValues;
418
419   Linker::DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler;
420
421 public:
422   ModuleLinker(Module *dstM, Linker::IdentifiedStructTypeSet &Set, Module *srcM,
423                Linker::DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler)
424       : DstM(dstM), SrcM(srcM), TypeMap(Set),
425         ValMaterializer(TypeMap, DstM, LazilyLinkGlobalValues),
426         DiagnosticHandler(DiagnosticHandler) {}
427
428   bool run();
429
430 private:
431   bool shouldLinkFromSource(bool &LinkFromSrc, const GlobalValue &Dest,
432                             const GlobalValue &Src);
433
434   /// Helper method for setting a message and returning an error code.
435   bool emitError(const Twine &Message) {
436     DiagnosticHandler(LinkDiagnosticInfo(DS_Error, Message));
437     return true;
438   }
439
440   void emitWarning(const Twine &Message) {
441     DiagnosticHandler(LinkDiagnosticInfo(DS_Warning, Message));
442   }
443
444   bool getComdatLeader(Module *M, StringRef ComdatName,
445                        const GlobalVariable *&GVar);
446   bool computeResultingSelectionKind(StringRef ComdatName,
447                                      Comdat::SelectionKind Src,
448                                      Comdat::SelectionKind Dst,
449                                      Comdat::SelectionKind &Result,
450                                      bool &LinkFromSrc);
451   std::map<const Comdat *, std::pair<Comdat::SelectionKind, bool>>
452       ComdatsChosen;
453   bool getComdatResult(const Comdat *SrcC, Comdat::SelectionKind &SK,
454                        bool &LinkFromSrc);
455
456   /// Given a global in the source module, return the global in the
457   /// destination module that is being linked to, if any.
458   GlobalValue *getLinkedToGlobal(const GlobalValue *SrcGV) {
459     // If the source has no name it can't link.  If it has local linkage,
460     // there is no name match-up going on.
461     if (!SrcGV->hasName() || SrcGV->hasLocalLinkage())
462       return nullptr;
463
464     // Otherwise see if we have a match in the destination module's symtab.
465     GlobalValue *DGV = DstM->getNamedValue(SrcGV->getName());
466     if (!DGV)
467       return nullptr;
468
469     // If we found a global with the same name in the dest module, but it has
470     // internal linkage, we are really not doing any linkage here.
471     if (DGV->hasLocalLinkage())
472       return nullptr;
473
474     // Otherwise, we do in fact link to the destination global.
475     return DGV;
476   }
477
478   void computeTypeMapping();
479
480   void upgradeMismatchedGlobalArray(StringRef Name);
481   void upgradeMismatchedGlobals();
482
483   bool linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV,
484                              const GlobalVariable *SrcGV);
485
486   bool linkGlobalValueProto(GlobalValue *GV);
487   bool linkModuleFlagsMetadata();
488
489   void linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI);
490
491   void linkGlobalInit(GlobalVariable &Dst, GlobalVariable &Src);
492   bool linkFunctionBody(Function &Dst, Function &Src);
493   void linkAliasBody(GlobalAlias &Dst, GlobalAlias &Src);
494   bool linkGlobalValueBody(GlobalValue &Src);
495
496   void linkNamedMDNodes();
497 };
498 }
499
500 /// The LLVM SymbolTable class autorenames globals that conflict in the symbol
501 /// table. This is good for all clients except for us. Go through the trouble
502 /// to force this back.
503 static void forceRenaming(GlobalValue *GV, StringRef Name) {
504   // If the global doesn't force its name or if it already has the right name,
505   // there is nothing for us to do.
506   if (GV->hasLocalLinkage() || GV->getName() == Name)
507     return;
508
509   Module *M = GV->getParent();
510
511   // If there is a conflict, rename the conflict.
512   if (GlobalValue *ConflictGV = M->getNamedValue(Name)) {
513     GV->takeName(ConflictGV);
514     ConflictGV->setName(Name);    // This will cause ConflictGV to get renamed
515     assert(ConflictGV->getName() != Name && "forceRenaming didn't work");
516   } else {
517     GV->setName(Name);              // Force the name back
518   }
519 }
520
521 /// copy additional attributes (those not needed to construct a GlobalValue)
522 /// from the SrcGV to the DestGV.
523 static void copyGVAttributes(GlobalValue *DestGV, const GlobalValue *SrcGV) {
524   DestGV->copyAttributesFrom(SrcGV);
525   forceRenaming(DestGV, SrcGV->getName());
526 }
527
528 static bool isLessConstraining(GlobalValue::VisibilityTypes a,
529                                GlobalValue::VisibilityTypes b) {
530   if (a == GlobalValue::HiddenVisibility)
531     return false;
532   if (b == GlobalValue::HiddenVisibility)
533     return true;
534   if (a == GlobalValue::ProtectedVisibility)
535     return false;
536   if (b == GlobalValue::ProtectedVisibility)
537     return true;
538   return false;
539 }
540
541 /// Loop through the global variables in the src module and merge them into the
542 /// dest module.
543 static GlobalVariable *copyGlobalVariableProto(TypeMapTy &TypeMap, Module &DstM,
544                                                const GlobalVariable *SGVar) {
545   // No linking to be performed or linking from the source: simply create an
546   // identical version of the symbol over in the dest module... the
547   // initializer will be filled in later by LinkGlobalInits.
548   GlobalVariable *NewDGV = new GlobalVariable(
549       DstM, TypeMap.get(SGVar->getType()->getElementType()),
550       SGVar->isConstant(), SGVar->getLinkage(), /*init*/ nullptr,
551       SGVar->getName(), /*insertbefore*/ nullptr, SGVar->getThreadLocalMode(),
552       SGVar->getType()->getAddressSpace());
553
554   return NewDGV;
555 }
556
557 /// Link the function in the source module into the destination module if
558 /// needed, setting up mapping information.
559 static Function *copyFunctionProto(TypeMapTy &TypeMap, Module &DstM,
560                                    const Function *SF) {
561   // If there is no linkage to be performed or we are linking from the source,
562   // bring SF over.
563   return Function::Create(TypeMap.get(SF->getFunctionType()), SF->getLinkage(),
564                           SF->getName(), &DstM);
565 }
566
567 /// Set up prototypes for any aliases that come over from the source module.
568 static GlobalAlias *copyGlobalAliasProto(TypeMapTy &TypeMap, Module &DstM,
569                                          const GlobalAlias *SGA) {
570   // If there is no linkage to be performed or we're linking from the source,
571   // bring over SGA.
572   auto *PTy = cast<PointerType>(TypeMap.get(SGA->getType()));
573   return GlobalAlias::create(PTy->getElementType(), PTy->getAddressSpace(),
574                              SGA->getLinkage(), SGA->getName(), &DstM);
575 }
576
577 static GlobalValue *copyGlobalValueProto(TypeMapTy &TypeMap, Module &DstM,
578                                          const GlobalValue *SGV) {
579   GlobalValue *NewGV;
580   if (auto *SGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(SGV))
581     NewGV = copyGlobalVariableProto(TypeMap, DstM, SGVar);
582   else if (auto *SF = dyn_cast<Function>(SGV))
583     NewGV = copyFunctionProto(TypeMap, DstM, SF);
584   else
585     NewGV = copyGlobalAliasProto(TypeMap, DstM, cast<GlobalAlias>(SGV));
586   copyGVAttributes(NewGV, SGV);
587   return NewGV;
588 }
589
590 Value *ValueMaterializerTy::materializeValueFor(Value *V) {
591   auto *SGV = dyn_cast<GlobalValue>(V);
592   if (!SGV)
593     return nullptr;
594
595   GlobalValue *DGV = copyGlobalValueProto(TypeMap, *DstM, SGV);
596
597   if (Comdat *SC = SGV->getComdat()) {
598     if (auto *DGO = dyn_cast<GlobalObject>(DGV)) {
599       Comdat *DC = DstM->getOrInsertComdat(SC->getName());
600       DGO->setComdat(DC);
601     }
602   }
603
604   LazilyLinkGlobalValues.push_back(SGV);
605   return DGV;
606 }
607
608 bool ModuleLinker::getComdatLeader(Module *M, StringRef ComdatName,
609                                    const GlobalVariable *&GVar) {
610   const GlobalValue *GVal = M->getNamedValue(ComdatName);
611   if (const auto *GA = dyn_cast_or_null<GlobalAlias>(GVal)) {
612     GVal = GA->getBaseObject();
613     if (!GVal)
614       // We cannot resolve the size of the aliasee yet.
615       return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
616                        "': COMDAT key involves incomputable alias size.");
617   }
618
619   GVar = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(GVal);
620   if (!GVar)
621     return emitError(
622         "Linking COMDATs named '" + ComdatName +
623         "': GlobalVariable required for data dependent selection!");
624
625   return false;
626 }
627
628 bool ModuleLinker::computeResultingSelectionKind(StringRef ComdatName,
629                                                  Comdat::SelectionKind Src,
630                                                  Comdat::SelectionKind Dst,
631                                                  Comdat::SelectionKind &Result,
632                                                  bool &LinkFromSrc) {
633   // The ability to mix Comdat::SelectionKind::Any with
634   // Comdat::SelectionKind::Largest is a behavior that comes from COFF.
635   bool DstAnyOrLargest = Dst == Comdat::SelectionKind::Any ||
636                          Dst == Comdat::SelectionKind::Largest;
637   bool SrcAnyOrLargest = Src == Comdat::SelectionKind::Any ||
638                          Src == Comdat::SelectionKind::Largest;
639   if (DstAnyOrLargest && SrcAnyOrLargest) {
640     if (Dst == Comdat::SelectionKind::Largest ||
641         Src == Comdat::SelectionKind::Largest)
642       Result = Comdat::SelectionKind::Largest;
643     else
644       Result = Comdat::SelectionKind::Any;
645   } else if (Src == Dst) {
646     Result = Dst;
647   } else {
648     return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
649                      "': invalid selection kinds!");
650   }
651
652   switch (Result) {
653   case Comdat::SelectionKind::Any:
654     // Go with Dst.
655     LinkFromSrc = false;
656     break;
657   case Comdat::SelectionKind::NoDuplicates:
658     return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
659                      "': noduplicates has been violated!");
660   case Comdat::SelectionKind::ExactMatch:
661   case Comdat::SelectionKind::Largest:
662   case Comdat::SelectionKind::SameSize: {
663     const GlobalVariable *DstGV;
664     const GlobalVariable *SrcGV;
665     if (getComdatLeader(DstM, ComdatName, DstGV) ||
666         getComdatLeader(SrcM, ComdatName, SrcGV))
667       return true;
668
669     const DataLayout *DstDL = DstM->getDataLayout();
670     const DataLayout *SrcDL = SrcM->getDataLayout();
671     if (!DstDL || !SrcDL) {
672       return emitError(
673           "Linking COMDATs named '" + ComdatName +
674           "': can't do size dependent selection without DataLayout!");
675     }
676     uint64_t DstSize =
677         DstDL->getTypeAllocSize(DstGV->getType()->getPointerElementType());
678     uint64_t SrcSize =
679         SrcDL->getTypeAllocSize(SrcGV->getType()->getPointerElementType());
680     if (Result == Comdat::SelectionKind::ExactMatch) {
681       if (SrcGV->getInitializer() != DstGV->getInitializer())
682         return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
683                          "': ExactMatch violated!");
684       LinkFromSrc = false;
685     } else if (Result == Comdat::SelectionKind::Largest) {
686       LinkFromSrc = SrcSize > DstSize;
687     } else if (Result == Comdat::SelectionKind::SameSize) {
688       if (SrcSize != DstSize)
689         return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
690                          "': SameSize violated!");
691       LinkFromSrc = false;
692     } else {
693       llvm_unreachable("unknown selection kind");
694     }
695     break;
696   }
697   }
698
699   return false;
700 }
701
702 bool ModuleLinker::getComdatResult(const Comdat *SrcC,
703                                    Comdat::SelectionKind &Result,
704                                    bool &LinkFromSrc) {
705   Comdat::SelectionKind SSK = SrcC->getSelectionKind();
706   StringRef ComdatName = SrcC->getName();
707   Module::ComdatSymTabType &ComdatSymTab = DstM->getComdatSymbolTable();
708   Module::ComdatSymTabType::iterator DstCI = ComdatSymTab.find(ComdatName);
709
710   if (DstCI == ComdatSymTab.end()) {
711     // Use the comdat if it is only available in one of the modules.
712     LinkFromSrc = true;
713     Result = SSK;
714     return false;
715   }
716
717   const Comdat *DstC = &DstCI->second;
718   Comdat::SelectionKind DSK = DstC->getSelectionKind();
719   return computeResultingSelectionKind(ComdatName, SSK, DSK, Result,
720                                        LinkFromSrc);
721 }
722
723 bool ModuleLinker::shouldLinkFromSource(bool &LinkFromSrc,
724                                         const GlobalValue &Dest,
725                                         const GlobalValue &Src) {
726   // We always have to add Src if it has appending linkage.
727   if (Src.hasAppendingLinkage()) {
728     LinkFromSrc = true;
729     return false;
730   }
731
732   bool SrcIsDeclaration = Src.isDeclarationForLinker();
733   bool DestIsDeclaration = Dest.isDeclarationForLinker();
734
735   if (SrcIsDeclaration) {
736     // If Src is external or if both Src & Dest are external..  Just link the
737     // external globals, we aren't adding anything.
738     if (Src.hasDLLImportStorageClass()) {
739       // If one of GVs is marked as DLLImport, result should be dllimport'ed.
740       LinkFromSrc = DestIsDeclaration;
741       return false;
742     }
743     // If the Dest is weak, use the source linkage.
744     LinkFromSrc = Dest.hasExternalWeakLinkage();
745     return false;
746   }
747
748   if (DestIsDeclaration) {
749     // If Dest is external but Src is not:
750     LinkFromSrc = true;
751     return false;
752   }
753
754   if (Src.hasCommonLinkage()) {
755     if (Dest.hasLinkOnceLinkage() || Dest.hasWeakLinkage()) {
756       LinkFromSrc = true;
757       return false;
758     }
759
760     if (!Dest.hasCommonLinkage()) {
761       LinkFromSrc = false;
762       return false;
763     }
764
765     // FIXME: Make datalayout mandatory and just use getDataLayout().
766     DataLayout DL(Dest.getParent());
767
768     uint64_t DestSize = DL.getTypeAllocSize(Dest.getType()->getElementType());
769     uint64_t SrcSize = DL.getTypeAllocSize(Src.getType()->getElementType());
770     LinkFromSrc = SrcSize > DestSize;
771     return false;
772   }
773
774   if (Src.isWeakForLinker()) {
775     assert(!Dest.hasExternalWeakLinkage());
776     assert(!Dest.hasAvailableExternallyLinkage());
777
778     if (Dest.hasLinkOnceLinkage() && Src.hasWeakLinkage()) {
779       LinkFromSrc = true;
780       return false;
781     }
782
783     LinkFromSrc = false;
784     return false;
785   }
786
787   if (Dest.isWeakForLinker()) {
788     assert(Src.hasExternalLinkage());
789     LinkFromSrc = true;
790     return false;
791   }
792
793   assert(!Src.hasExternalWeakLinkage());
794   assert(!Dest.hasExternalWeakLinkage());
795   assert(Dest.hasExternalLinkage() && Src.hasExternalLinkage() &&
796          "Unexpected linkage type!");
797   return emitError("Linking globals named '" + Src.getName() +
798                    "': symbol multiply defined!");
799 }
800
801 /// Loop over all of the linked values to compute type mappings.  For example,
802 /// if we link "extern Foo *x" and "Foo *x = NULL", then we have two struct
803 /// types 'Foo' but one got renamed when the module was loaded into the same
804 /// LLVMContext.
805 void ModuleLinker::computeTypeMapping() {
806   for (GlobalValue &SGV : SrcM->globals()) {
807     GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV);
808     if (!DGV)
809       continue;
810
811     if (!DGV->hasAppendingLinkage() || !SGV.hasAppendingLinkage()) {
812       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
813       continue;
814     }
815
816     // Unify the element type of appending arrays.
817     ArrayType *DAT = cast<ArrayType>(DGV->getType()->getElementType());
818     ArrayType *SAT = cast<ArrayType>(SGV.getType()->getElementType());
819     TypeMap.addTypeMapping(DAT->getElementType(), SAT->getElementType());
820   }
821
822   for (GlobalValue &SGV : *SrcM) {
823     if (GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV))
824       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
825   }
826
827   for (GlobalValue &SGV : SrcM->aliases()) {
828     if (GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV))
829       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
830   }
831
832   // Incorporate types by name, scanning all the types in the source module.
833   // At this point, the destination module may have a type "%foo = { i32 }" for
834   // example.  When the source module got loaded into the same LLVMContext, if
835   // it had the same type, it would have been renamed to "%foo.42 = { i32 }".
836   std::vector<StructType *> Types = SrcM->getIdentifiedStructTypes();
837   for (StructType *ST : Types) {
838     if (!ST->hasName())
839       continue;
840
841     // Check to see if there is a dot in the name followed by a digit.
842     size_t DotPos = ST->getName().rfind('.');
843     if (DotPos == 0 || DotPos == StringRef::npos ||
844         ST->getName().back() == '.' ||
845         !isdigit(static_cast<unsigned char>(ST->getName()[DotPos + 1])))
846       continue;
847
848     // Check to see if the destination module has a struct with the prefix name.
849     StructType *DST = DstM->getTypeByName(ST->getName().substr(0, DotPos));
850     if (!DST)
851       continue;
852
853     // Don't use it if this actually came from the source module. They're in
854     // the same LLVMContext after all. Also don't use it unless the type is
855     // actually used in the destination module. This can happen in situations
856     // like this:
857     //
858     //      Module A                         Module B
859     //      --------                         --------
860     //   %Z = type { %A }                %B = type { %C.1 }
861     //   %A = type { %B.1, [7 x i8] }    %C.1 = type { i8* }
862     //   %B.1 = type { %C }              %A.2 = type { %B.3, [5 x i8] }
863     //   %C = type { i8* }               %B.3 = type { %C.1 }
864     //
865     // When we link Module B with Module A, the '%B' in Module B is
866     // used. However, that would then use '%C.1'. But when we process '%C.1',
867     // we prefer to take the '%C' version. So we are then left with both
868     // '%C.1' and '%C' being used for the same types. This leads to some
869     // variables using one type and some using the other.
870     if (TypeMap.DstStructTypesSet.hasType(DST))
871       TypeMap.addTypeMapping(DST, ST);
872   }
873
874   // Now that we have discovered all of the type equivalences, get a body for
875   // any 'opaque' types in the dest module that are now resolved.
876   TypeMap.linkDefinedTypeBodies();
877 }
878
879 static void upgradeGlobalArray(GlobalVariable *GV) {
880   ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(GV->getType()->getElementType());
881   StructType *OldTy = cast<StructType>(ATy->getElementType());
882   assert(OldTy->getNumElements() == 2 && "Expected to upgrade from 2 elements");
883
884   // Get the upgraded 3 element type.
885   PointerType *VoidPtrTy = Type::getInt8Ty(GV->getContext())->getPointerTo();
886   Type *Tys[3] = {OldTy->getElementType(0), OldTy->getElementType(1),
887                   VoidPtrTy};
888   StructType *NewTy = StructType::get(GV->getContext(), Tys, false);
889
890   // Build new constants with a null third field filled in.
891   Constant *OldInitC = GV->getInitializer();
892   ConstantArray *OldInit = dyn_cast<ConstantArray>(OldInitC);
893   if (!OldInit && !isa<ConstantAggregateZero>(OldInitC))
894     // Invalid initializer; give up.
895     return;
896   std::vector<Constant *> Initializers;
897   if (OldInit && OldInit->getNumOperands()) {
898     Value *Null = Constant::getNullValue(VoidPtrTy);
899     for (Use &U : OldInit->operands()) {
900       ConstantStruct *Init = cast<ConstantStruct>(U.get());
901       Initializers.push_back(ConstantStruct::get(
902           NewTy, Init->getOperand(0), Init->getOperand(1), Null, nullptr));
903     }
904   }
905   assert(Initializers.size() == ATy->getNumElements() &&
906          "Failed to copy all array elements");
907
908   // Replace the old GV with a new one.
909   ATy = ArrayType::get(NewTy, Initializers.size());
910   Constant *NewInit = ConstantArray::get(ATy, Initializers);
911   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(
912       *GV->getParent(), ATy, GV->isConstant(), GV->getLinkage(), NewInit, "",
913       GV, GV->getThreadLocalMode(), GV->getType()->getAddressSpace(),
914       GV->isExternallyInitialized());
915   NewGV->copyAttributesFrom(GV);
916   NewGV->takeName(GV);
917   assert(GV->use_empty() && "program cannot use initializer list");
918   GV->eraseFromParent();
919 }
920
921 void ModuleLinker::upgradeMismatchedGlobalArray(StringRef Name) {
922   // Look for the global arrays.
923   auto *DstGV = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(DstM->getNamedValue(Name));
924   if (!DstGV)
925     return;
926   auto *SrcGV = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(SrcM->getNamedValue(Name));
927   if (!SrcGV)
928     return;
929
930   // Check if the types already match.
931   auto *DstTy = cast<ArrayType>(DstGV->getType()->getElementType());
932   auto *SrcTy =
933       cast<ArrayType>(TypeMap.get(SrcGV->getType()->getElementType()));
934   if (DstTy == SrcTy)
935     return;
936
937   // Grab the element types.  We can only upgrade an array of a two-field
938   // struct.  Only bother if the other one has three-fields.
939   auto *DstEltTy = cast<StructType>(DstTy->getElementType());
940   auto *SrcEltTy = cast<StructType>(SrcTy->getElementType());
941   if (DstEltTy->getNumElements() == 2 && SrcEltTy->getNumElements() == 3) {
942     upgradeGlobalArray(DstGV);
943     return;
944   }
945   if (DstEltTy->getNumElements() == 3 && SrcEltTy->getNumElements() == 2)
946     upgradeGlobalArray(SrcGV);
947
948   // We can't upgrade any other differences.
949 }
950
951 void ModuleLinker::upgradeMismatchedGlobals() {
952   upgradeMismatchedGlobalArray("llvm.global_ctors");
953   upgradeMismatchedGlobalArray("llvm.global_dtors");
954 }
955
956 /// If there were any appending global variables, link them together now.
957 /// Return true on error.
958 bool ModuleLinker::linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV,
959                                          const GlobalVariable *SrcGV) {
960
961   if (!SrcGV->hasAppendingLinkage() || !DstGV->hasAppendingLinkage())
962     return emitError("Linking globals named '" + SrcGV->getName() +
963            "': can only link appending global with another appending global!");
964
965   ArrayType *DstTy = cast<ArrayType>(DstGV->getType()->getElementType());
966   ArrayType *SrcTy =
967     cast<ArrayType>(TypeMap.get(SrcGV->getType()->getElementType()));
968   Type *EltTy = DstTy->getElementType();
969
970   // Check to see that they two arrays agree on type.
971   if (EltTy != SrcTy->getElementType())
972     return emitError("Appending variables with different element types!");
973   if (DstGV->isConstant() != SrcGV->isConstant())
974     return emitError("Appending variables linked with different const'ness!");
975
976   if (DstGV->getAlignment() != SrcGV->getAlignment())
977     return emitError(
978              "Appending variables with different alignment need to be linked!");
979
980   if (DstGV->getVisibility() != SrcGV->getVisibility())
981     return emitError(
982             "Appending variables with different visibility need to be linked!");
983
984   if (DstGV->hasUnnamedAddr() != SrcGV->hasUnnamedAddr())
985     return emitError(
986         "Appending variables with different unnamed_addr need to be linked!");
987
988   if (StringRef(DstGV->getSection()) != SrcGV->getSection())
989     return emitError(
990           "Appending variables with different section name need to be linked!");
991
992   uint64_t NewSize = DstTy->getNumElements() + SrcTy->getNumElements();
993   ArrayType *NewType = ArrayType::get(EltTy, NewSize);
994
995   // Create the new global variable.
996   GlobalVariable *NG =
997     new GlobalVariable(*DstGV->getParent(), NewType, SrcGV->isConstant(),
998                        DstGV->getLinkage(), /*init*/nullptr, /*name*/"", DstGV,
999                        DstGV->getThreadLocalMode(),
1000                        DstGV->getType()->getAddressSpace());
1001
1002   // Propagate alignment, visibility and section info.
1003   copyGVAttributes(NG, DstGV);
1004
1005   AppendingVarInfo AVI;
1006   AVI.NewGV = NG;
1007   AVI.DstInit = DstGV->getInitializer();
1008   AVI.SrcInit = SrcGV->getInitializer();
1009   AppendingVars.push_back(AVI);
1010
1011   // Replace any uses of the two global variables with uses of the new
1012   // global.
1013   ValueMap[SrcGV] = ConstantExpr::getBitCast(NG, TypeMap.get(SrcGV->getType()));
1014
1015   DstGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NG, DstGV->getType()));
1016   DstGV->eraseFromParent();
1017
1018   // Track the source variable so we don't try to link it.
1019   DoNotLinkFromSource.insert(SrcGV);
1020
1021   return false;
1022 }
1023
1024 bool ModuleLinker::linkGlobalValueProto(GlobalValue *SGV) {
1025   GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(SGV);
1026
1027   // Handle the ultra special appending linkage case first.
1028   if (DGV && DGV->hasAppendingLinkage())
1029     return linkAppendingVarProto(cast<GlobalVariable>(DGV),
1030                                  cast<GlobalVariable>(SGV));
1031
1032   bool LinkFromSrc = true;
1033   Comdat *C = nullptr;
1034   GlobalValue::VisibilityTypes Visibility = SGV->getVisibility();
1035   bool HasUnnamedAddr = SGV->hasUnnamedAddr();
1036
1037   if (const Comdat *SC = SGV->getComdat()) {
1038     Comdat::SelectionKind SK;
1039     std::tie(SK, LinkFromSrc) = ComdatsChosen[SC];
1040     C = DstM->getOrInsertComdat(SC->getName());
1041     C->setSelectionKind(SK);
1042   } else if (DGV) {
1043     if (shouldLinkFromSource(LinkFromSrc, *DGV, *SGV))
1044       return true;
1045   }
1046
1047   if (!LinkFromSrc) {
1048     // Track the source global so that we don't attempt to copy it over when
1049     // processing global initializers.
1050     DoNotLinkFromSource.insert(SGV);
1051
1052     if (DGV)
1053       // Make sure to remember this mapping.
1054       ValueMap[SGV] =
1055           ConstantExpr::getBitCast(DGV, TypeMap.get(SGV->getType()));
1056   }
1057
1058   if (DGV) {
1059     Visibility = isLessConstraining(Visibility, DGV->getVisibility())
1060                      ? DGV->getVisibility()
1061                      : Visibility;
1062     HasUnnamedAddr = HasUnnamedAddr && DGV->hasUnnamedAddr();
1063   }
1064
1065   if (!LinkFromSrc && !DGV)
1066     return false;
1067
1068   GlobalValue *NewGV;
1069   if (!LinkFromSrc) {
1070     NewGV = DGV;
1071   } else {
1072     // If the GV is to be lazily linked, don't create it just yet.
1073     // The ValueMaterializerTy will deal with creating it if it's used.
1074     if (!DGV && (SGV->hasLocalLinkage() || SGV->hasLinkOnceLinkage() ||
1075                  SGV->hasAvailableExternallyLinkage())) {
1076       DoNotLinkFromSource.insert(SGV);
1077       return false;
1078     }
1079
1080     NewGV = copyGlobalValueProto(TypeMap, *DstM, SGV);
1081   }
1082
1083   NewGV->setUnnamedAddr(HasUnnamedAddr);
1084   NewGV->setVisibility(Visibility);
1085
1086   if (auto *NewGO = dyn_cast<GlobalObject>(NewGV)) {
1087     if (C)
1088       NewGO->setComdat(C);
1089
1090     if (DGV && DGV->hasCommonLinkage() && SGV->hasCommonLinkage())
1091       NewGO->setAlignment(std::max(DGV->getAlignment(), SGV->getAlignment()));
1092   }
1093
1094   if (auto *NewGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(NewGV)) {
1095     auto *DGVar = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(DGV);
1096     auto *SGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(SGV);
1097     if (DGVar && SGVar && DGVar->isDeclaration() && SGVar->isDeclaration() &&
1098         (!DGVar->isConstant() || !SGVar->isConstant()))
1099       NewGVar->setConstant(false);
1100   }
1101
1102   // Make sure to remember this mapping.
1103   if (NewGV != DGV) {
1104     if (DGV) {
1105       DGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NewGV, DGV->getType()));
1106       DGV->eraseFromParent();
1107     }
1108     ValueMap[SGV] = NewGV;
1109   }
1110
1111   return false;
1112 }
1113
1114 static void getArrayElements(const Constant *C,
1115                              SmallVectorImpl<Constant *> &Dest) {
1116   unsigned NumElements = cast<ArrayType>(C->getType())->getNumElements();
1117
1118   for (unsigned i = 0; i != NumElements; ++i)
1119     Dest.push_back(C->getAggregateElement(i));
1120 }
1121
1122 void ModuleLinker::linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI) {
1123   // Merge the initializer.
1124   SmallVector<Constant *, 16> DstElements;
1125   getArrayElements(AVI.DstInit, DstElements);
1126
1127   SmallVector<Constant *, 16> SrcElements;
1128   getArrayElements(AVI.SrcInit, SrcElements);
1129
1130   ArrayType *NewType = cast<ArrayType>(AVI.NewGV->getType()->getElementType());
1131
1132   StringRef Name = AVI.NewGV->getName();
1133   bool IsNewStructor =
1134       (Name == "llvm.global_ctors" || Name == "llvm.global_dtors") &&
1135       cast<StructType>(NewType->getElementType())->getNumElements() == 3;
1136
1137   for (auto *V : SrcElements) {
1138     if (IsNewStructor) {
1139       Constant *Key = V->getAggregateElement(2);
1140       if (DoNotLinkFromSource.count(Key))
1141         continue;
1142     }
1143     DstElements.push_back(
1144         MapValue(V, ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1145   }
1146   if (IsNewStructor) {
1147     NewType = ArrayType::get(NewType->getElementType(), DstElements.size());
1148     AVI.NewGV->mutateType(PointerType::get(NewType, 0));
1149   }
1150
1151   AVI.NewGV->setInitializer(ConstantArray::get(NewType, DstElements));
1152 }
1153
1154 /// Update the initializers in the Dest module now that all globals that may be
1155 /// referenced are in Dest.
1156 void ModuleLinker::linkGlobalInit(GlobalVariable &Dst, GlobalVariable &Src) {
1157   // Figure out what the initializer looks like in the dest module.
1158   Dst.setInitializer(MapValue(Src.getInitializer(), ValueMap, RF_None, &TypeMap,
1159                               &ValMaterializer));
1160 }
1161
1162 /// Copy the source function over into the dest function and fix up references
1163 /// to values. At this point we know that Dest is an external function, and
1164 /// that Src is not.
1165 bool ModuleLinker::linkFunctionBody(Function &Dst, Function &Src) {
1166   assert(Dst.isDeclaration() && !Src.isDeclaration());
1167
1168   // Materialize if needed.
1169   if (std::error_code EC = Src.materialize())
1170     return emitError(EC.message());
1171
1172   // Link in the prefix data.
1173   if (Src.hasPrefixData())
1174     Dst.setPrefixData(MapValue(Src.getPrefixData(), ValueMap, RF_None, &TypeMap,
1175                                &ValMaterializer));
1176
1177   // Link in the prologue data.
1178   if (Src.hasPrologueData())
1179     Dst.setPrologueData(MapValue(Src.getPrologueData(), ValueMap, RF_None,
1180                                  &TypeMap, &ValMaterializer));
1181
1182   // Go through and convert function arguments over, remembering the mapping.
1183   Function::arg_iterator DI = Dst.arg_begin();
1184   for (Argument &Arg : Src.args()) {
1185     DI->setName(Arg.getName());  // Copy the name over.
1186
1187     // Add a mapping to our mapping.
1188     ValueMap[&Arg] = DI;
1189     ++DI;
1190   }
1191
1192   // Splice the body of the source function into the dest function.
1193   Dst.getBasicBlockList().splice(Dst.end(), Src.getBasicBlockList());
1194
1195   // At this point, all of the instructions and values of the function are now
1196   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values in
1197   // the Source function as operands.  Loop through all of the operands of the
1198   // functions and patch them up to point to the local versions.
1199   for (BasicBlock &BB : Dst)
1200     for (Instruction &I : BB)
1201       RemapInstruction(&I, ValueMap, RF_IgnoreMissingEntries, &TypeMap,
1202                        &ValMaterializer);
1203
1204   // There is no need to map the arguments anymore.
1205   for (Argument &Arg : Src.args())
1206     ValueMap.erase(&Arg);
1207
1208   Src.Dematerialize();
1209   return false;
1210 }
1211
1212 void ModuleLinker::linkAliasBody(GlobalAlias &Dst, GlobalAlias &Src) {
1213   Constant *Aliasee = Src.getAliasee();
1214   Constant *Val =
1215       MapValue(Aliasee, ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer);
1216   Dst.setAliasee(Val);
1217 }
1218
1219 bool ModuleLinker::linkGlobalValueBody(GlobalValue &Src) {
1220   Value *Dst = ValueMap[&Src];
1221   assert(Dst);
1222   if (auto *F = dyn_cast<Function>(&Src))
1223     return linkFunctionBody(cast<Function>(*Dst), *F);
1224   if (auto *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(&Src)) {
1225     linkGlobalInit(cast<GlobalVariable>(*Dst), *GVar);
1226     return false;
1227   }
1228   linkAliasBody(cast<GlobalAlias>(*Dst), cast<GlobalAlias>(Src));
1229   return false;
1230 }
1231
1232 /// Insert all of the named MDNodes in Src into the Dest module.
1233 void ModuleLinker::linkNamedMDNodes() {
1234   const NamedMDNode *SrcModFlags = SrcM->getModuleFlagsMetadata();
1235   for (Module::const_named_metadata_iterator I = SrcM->named_metadata_begin(),
1236        E = SrcM->named_metadata_end(); I != E; ++I) {
1237     // Don't link module flags here. Do them separately.
1238     if (&*I == SrcModFlags) continue;
1239     NamedMDNode *DestNMD = DstM->getOrInsertNamedMetadata(I->getName());
1240     // Add Src elements into Dest node.
1241     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1242       DestNMD->addOperand(MapValue(I->getOperand(i), ValueMap,
1243                                    RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1244   }
1245 }
1246
1247 /// Merge the linker flags in Src into the Dest module.
1248 bool ModuleLinker::linkModuleFlagsMetadata() {
1249   // If the source module has no module flags, we are done.
1250   const NamedMDNode *SrcModFlags = SrcM->getModuleFlagsMetadata();
1251   if (!SrcModFlags) return false;
1252
1253   // If the destination module doesn't have module flags yet, then just copy
1254   // over the source module's flags.
1255   NamedMDNode *DstModFlags = DstM->getOrInsertModuleFlagsMetadata();
1256   if (DstModFlags->getNumOperands() == 0) {
1257     for (unsigned I = 0, E = SrcModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I)
1258       DstModFlags->addOperand(SrcModFlags->getOperand(I));
1259
1260     return false;
1261   }
1262
1263   // First build a map of the existing module flags and requirements.
1264   DenseMap<MDString*, MDNode*> Flags;
1265   SmallSetVector<MDNode*, 16> Requirements;
1266   for (unsigned I = 0, E = DstModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1267     MDNode *Op = DstModFlags->getOperand(I);
1268     ConstantInt *Behavior = mdconst::extract<ConstantInt>(Op->getOperand(0));
1269     MDString *ID = cast<MDString>(Op->getOperand(1));
1270
1271     if (Behavior->getZExtValue() == Module::Require) {
1272       Requirements.insert(cast<MDNode>(Op->getOperand(2)));
1273     } else {
1274       Flags[ID] = Op;
1275     }
1276   }
1277
1278   // Merge in the flags from the source module, and also collect its set of
1279   // requirements.
1280   bool HasErr = false;
1281   for (unsigned I = 0, E = SrcModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1282     MDNode *SrcOp = SrcModFlags->getOperand(I);
1283     ConstantInt *SrcBehavior =
1284         mdconst::extract<ConstantInt>(SrcOp->getOperand(0));
1285     MDString *ID = cast<MDString>(SrcOp->getOperand(1));
1286     MDNode *DstOp = Flags.lookup(ID);
1287     unsigned SrcBehaviorValue = SrcBehavior->getZExtValue();
1288
1289     // If this is a requirement, add it and continue.
1290     if (SrcBehaviorValue == Module::Require) {
1291       // If the destination module does not already have this requirement, add
1292       // it.
1293       if (Requirements.insert(cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2)))) {
1294         DstModFlags->addOperand(SrcOp);
1295       }
1296       continue;
1297     }
1298
1299     // If there is no existing flag with this ID, just add it.
1300     if (!DstOp) {
1301       Flags[ID] = SrcOp;
1302       DstModFlags->addOperand(SrcOp);
1303       continue;
1304     }
1305
1306     // Otherwise, perform a merge.
1307     ConstantInt *DstBehavior =
1308         mdconst::extract<ConstantInt>(DstOp->getOperand(0));
1309     unsigned DstBehaviorValue = DstBehavior->getZExtValue();
1310
1311     // If either flag has override behavior, handle it first.
1312     if (DstBehaviorValue == Module::Override) {
1313       // Diagnose inconsistent flags which both have override behavior.
1314       if (SrcBehaviorValue == Module::Override &&
1315           SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1316         HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1317                             "': IDs have conflicting override values");
1318       }
1319       continue;
1320     } else if (SrcBehaviorValue == Module::Override) {
1321       // Update the destination flag to that of the source.
1322       DstOp->replaceOperandWith(0, ConstantAsMetadata::get(SrcBehavior));
1323       DstOp->replaceOperandWith(2, SrcOp->getOperand(2));
1324       continue;
1325     }
1326
1327     // Diagnose inconsistent merge behavior types.
1328     if (SrcBehaviorValue != DstBehaviorValue) {
1329       HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1330                           "': IDs have conflicting behaviors");
1331       continue;
1332     }
1333
1334     // Perform the merge for standard behavior types.
1335     switch (SrcBehaviorValue) {
1336     case Module::Require:
1337     case Module::Override: llvm_unreachable("not possible");
1338     case Module::Error: {
1339       // Emit an error if the values differ.
1340       if (SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1341         HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1342                             "': IDs have conflicting values");
1343       }
1344       continue;
1345     }
1346     case Module::Warning: {
1347       // Emit a warning if the values differ.
1348       if (SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1349         emitWarning("linking module flags '" + ID->getString() +
1350                     "': IDs have conflicting values");
1351       }
1352       continue;
1353     }
1354     case Module::Append: {
1355       MDNode *DstValue = cast<MDNode>(DstOp->getOperand(2));
1356       MDNode *SrcValue = cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2));
1357       SmallVector<Metadata *, 8> MDs;
1358       MDs.reserve(DstValue->getNumOperands() + SrcValue->getNumOperands());
1359       for (unsigned i = 0, e = DstValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1360         MDs.push_back(DstValue->getOperand(i));
1361       for (unsigned i = 0, e = SrcValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1362         MDs.push_back(SrcValue->getOperand(i));
1363       DstOp->replaceOperandWith(2, MDNode::get(DstM->getContext(), MDs));
1364       break;
1365     }
1366     case Module::AppendUnique: {
1367       SmallSetVector<Metadata *, 16> Elts;
1368       MDNode *DstValue = cast<MDNode>(DstOp->getOperand(2));
1369       MDNode *SrcValue = cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2));
1370       for (unsigned i = 0, e = DstValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1371         Elts.insert(DstValue->getOperand(i));
1372       for (unsigned i = 0, e = SrcValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1373         Elts.insert(SrcValue->getOperand(i));
1374       DstOp->replaceOperandWith(
1375           2, MDNode::get(DstM->getContext(),
1376                          makeArrayRef(Elts.begin(), Elts.end())));
1377       break;
1378     }
1379     }
1380   }
1381
1382   // Check all of the requirements.
1383   for (unsigned I = 0, E = Requirements.size(); I != E; ++I) {
1384     MDNode *Requirement = Requirements[I];
1385     MDString *Flag = cast<MDString>(Requirement->getOperand(0));
1386     Metadata *ReqValue = Requirement->getOperand(1);
1387
1388     MDNode *Op = Flags[Flag];
1389     if (!Op || Op->getOperand(2) != ReqValue) {
1390       HasErr |= emitError("linking module flags '" + Flag->getString() +
1391                           "': does not have the required value");
1392       continue;
1393     }
1394   }
1395
1396   return HasErr;
1397 }
1398
1399 bool ModuleLinker::run() {
1400   assert(DstM && "Null destination module");
1401   assert(SrcM && "Null source module");
1402
1403   // Inherit the target data from the source module if the destination module
1404   // doesn't have one already.
1405   if (!DstM->getDataLayout() && SrcM->getDataLayout())
1406     DstM->setDataLayout(SrcM->getDataLayout());
1407
1408   // Copy the target triple from the source to dest if the dest's is empty.
1409   if (DstM->getTargetTriple().empty() && !SrcM->getTargetTriple().empty())
1410     DstM->setTargetTriple(SrcM->getTargetTriple());
1411
1412   if (SrcM->getDataLayout() && DstM->getDataLayout() &&
1413       *SrcM->getDataLayout() != *DstM->getDataLayout()) {
1414     emitWarning("Linking two modules of different data layouts: '" +
1415                 SrcM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1416                 SrcM->getDataLayoutStr() + "' whereas '" +
1417                 DstM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1418                 DstM->getDataLayoutStr() + "'\n");
1419   }
1420   if (!SrcM->getTargetTriple().empty() &&
1421       DstM->getTargetTriple() != SrcM->getTargetTriple()) {
1422     emitWarning("Linking two modules of different target triples: " +
1423                 SrcM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1424                 SrcM->getTargetTriple() + "' whereas '" +
1425                 DstM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1426                 DstM->getTargetTriple() + "'\n");
1427   }
1428
1429   // Append the module inline asm string.
1430   if (!SrcM->getModuleInlineAsm().empty()) {
1431     if (DstM->getModuleInlineAsm().empty())
1432       DstM->setModuleInlineAsm(SrcM->getModuleInlineAsm());
1433     else
1434       DstM->setModuleInlineAsm(DstM->getModuleInlineAsm()+"\n"+
1435                                SrcM->getModuleInlineAsm());
1436   }
1437
1438   // Loop over all of the linked values to compute type mappings.
1439   computeTypeMapping();
1440
1441   ComdatsChosen.clear();
1442   for (const auto &SMEC : SrcM->getComdatSymbolTable()) {
1443     const Comdat &C = SMEC.getValue();
1444     if (ComdatsChosen.count(&C))
1445       continue;
1446     Comdat::SelectionKind SK;
1447     bool LinkFromSrc;
1448     if (getComdatResult(&C, SK, LinkFromSrc))
1449       return true;
1450     ComdatsChosen[&C] = std::make_pair(SK, LinkFromSrc);
1451   }
1452
1453   // Upgrade mismatched global arrays.
1454   upgradeMismatchedGlobals();
1455
1456   // Insert all of the globals in src into the DstM module... without linking
1457   // initializers (which could refer to functions not yet mapped over).
1458   for (Module::global_iterator I = SrcM->global_begin(),
1459        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I)
1460     if (linkGlobalValueProto(I))
1461       return true;
1462
1463   // Link the functions together between the two modules, without doing function
1464   // bodies... this just adds external function prototypes to the DstM
1465   // function...  We do this so that when we begin processing function bodies,
1466   // all of the global values that may be referenced are available in our
1467   // ValueMap.
1468   for (Module::iterator I = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); I != E; ++I)
1469     if (linkGlobalValueProto(I))
1470       return true;
1471
1472   // If there were any aliases, link them now.
1473   for (Module::alias_iterator I = SrcM->alias_begin(),
1474        E = SrcM->alias_end(); I != E; ++I)
1475     if (linkGlobalValueProto(I))
1476       return true;
1477
1478   for (unsigned i = 0, e = AppendingVars.size(); i != e; ++i)
1479     linkAppendingVarInit(AppendingVars[i]);
1480
1481   for (const auto &Entry : DstM->getComdatSymbolTable()) {
1482     const Comdat &C = Entry.getValue();
1483     if (C.getSelectionKind() == Comdat::Any)
1484       continue;
1485     const GlobalValue *GV = SrcM->getNamedValue(C.getName());
1486     assert(GV);
1487     MapValue(GV, ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer);
1488   }
1489
1490   // Link in the function bodies that are defined in the source module into
1491   // DstM.
1492   for (Function &SF : *SrcM) {
1493     // Skip if no body (function is external).
1494     if (SF.isDeclaration())
1495       continue;
1496
1497     // Skip if not linking from source.
1498     if (DoNotLinkFromSource.count(&SF))
1499       continue;
1500
1501     if (linkGlobalValueBody(SF))
1502       return true;
1503   }
1504
1505   // Resolve all uses of aliases with aliasees.
1506   for (GlobalAlias &Src : SrcM->aliases()) {
1507     if (DoNotLinkFromSource.count(&Src))
1508       continue;
1509     linkGlobalValueBody(Src);
1510   }
1511
1512   // Remap all of the named MDNodes in Src into the DstM module. We do this
1513   // after linking GlobalValues so that MDNodes that reference GlobalValues
1514   // are properly remapped.
1515   linkNamedMDNodes();
1516
1517   // Merge the module flags into the DstM module.
1518   if (linkModuleFlagsMetadata())
1519     return true;
1520
1521   // Update the initializers in the DstM module now that all globals that may
1522   // be referenced are in DstM.
1523   for (GlobalVariable &Src : SrcM->globals()) {
1524     // Only process initialized GV's or ones not already in dest.
1525     if (!Src.hasInitializer() || DoNotLinkFromSource.count(&Src))
1526       continue;
1527     linkGlobalValueBody(Src);
1528   }
1529
1530   // Process vector of lazily linked in functions.
1531   while (!LazilyLinkGlobalValues.empty()) {
1532     GlobalValue *SGV = LazilyLinkGlobalValues.back();
1533     LazilyLinkGlobalValues.pop_back();
1534
1535     if (isa<Function>(SGV))
1536       assert(!cast<Function>(SGV)->isDeclaration() &&
1537              "users should not pass down decls");
1538
1539     if (linkGlobalValueBody(*SGV))
1540       return true;
1541   }
1542
1543   return false;
1544 }
1545
1546 Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::KeyTy(ArrayRef<Type *> E, bool P)
1547     : ETypes(E), IsPacked(P) {}
1548
1549 Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::KeyTy(const StructType *ST)
1550     : ETypes(ST->elements()), IsPacked(ST->isPacked()) {}
1551
1552 bool Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::operator==(const KeyTy &That) const {
1553   if (IsPacked != That.IsPacked)
1554     return false;
1555   if (ETypes != That.ETypes)
1556     return false;
1557   return true;
1558 }
1559
1560 bool Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::operator!=(const KeyTy &That) const {
1561   return !this->operator==(That);
1562 }
1563
1564 StructType *Linker::StructTypeKeyInfo::getEmptyKey() {
1565   return DenseMapInfo<StructType *>::getEmptyKey();
1566 }
1567
1568 StructType *Linker::StructTypeKeyInfo::getTombstoneKey() {
1569   return DenseMapInfo<StructType *>::getTombstoneKey();
1570 }
1571
1572 unsigned Linker::StructTypeKeyInfo::getHashValue(const KeyTy &Key) {
1573   return hash_combine(hash_combine_range(Key.ETypes.begin(), Key.ETypes.end()),
1574                       Key.IsPacked);
1575 }
1576
1577 unsigned Linker::StructTypeKeyInfo::getHashValue(const StructType *ST) {
1578   return getHashValue(KeyTy(ST));
1579 }
1580
1581 bool Linker::StructTypeKeyInfo::isEqual(const KeyTy &LHS,
1582                                         const StructType *RHS) {
1583   if (RHS == getEmptyKey() || RHS == getTombstoneKey())
1584     return false;
1585   return LHS == KeyTy(RHS);
1586 }
1587
1588 bool Linker::StructTypeKeyInfo::isEqual(const StructType *LHS,
1589                                         const StructType *RHS) {
1590   if (RHS == getEmptyKey())
1591     return LHS == getEmptyKey();
1592
1593   if (RHS == getTombstoneKey())
1594     return LHS == getTombstoneKey();
1595
1596   return KeyTy(LHS) == KeyTy(RHS);
1597 }
1598
1599 void Linker::IdentifiedStructTypeSet::addNonOpaque(StructType *Ty) {
1600   assert(!Ty->isOpaque());
1601   NonOpaqueStructTypes.insert(Ty);
1602 }
1603
1604 void Linker::IdentifiedStructTypeSet::addOpaque(StructType *Ty) {
1605   assert(Ty->isOpaque());
1606   OpaqueStructTypes.insert(Ty);
1607 }
1608
1609 StructType *
1610 Linker::IdentifiedStructTypeSet::findNonOpaque(ArrayRef<Type *> ETypes,
1611                                                bool IsPacked) {
1612   Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy Key(ETypes, IsPacked);
1613   auto I = NonOpaqueStructTypes.find_as(Key);
1614   if (I == NonOpaqueStructTypes.end())
1615     return nullptr;
1616   return *I;
1617 }
1618
1619 bool Linker::IdentifiedStructTypeSet::hasType(StructType *Ty) {
1620   if (Ty->isOpaque())
1621     return OpaqueStructTypes.count(Ty);
1622   auto I = NonOpaqueStructTypes.find(Ty);
1623   if (I == NonOpaqueStructTypes.end())
1624     return false;
1625   return *I == Ty;
1626 }
1627
1628 void Linker::init(Module *M, DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1629   this->Composite = M;
1630   this->DiagnosticHandler = DiagnosticHandler;
1631
1632   TypeFinder StructTypes;
1633   StructTypes.run(*M, true);
1634   for (StructType *Ty : StructTypes) {
1635     if (Ty->isOpaque())
1636       IdentifiedStructTypes.addOpaque(Ty);
1637     else
1638       IdentifiedStructTypes.addNonOpaque(Ty);
1639   }
1640 }
1641
1642 Linker::Linker(Module *M, DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1643   init(M, DiagnosticHandler);
1644 }
1645
1646 Linker::Linker(Module *M) {
1647   init(M, [this](const DiagnosticInfo &DI) {
1648     Composite->getContext().diagnose(DI);
1649   });
1650 }
1651
1652 Linker::~Linker() {
1653 }
1654
1655 void Linker::deleteModule() {
1656   delete Composite;
1657   Composite = nullptr;
1658 }
1659
1660 bool Linker::linkInModule(Module *Src) {
1661   ModuleLinker TheLinker(Composite, IdentifiedStructTypes, Src,
1662                          DiagnosticHandler);
1663   return TheLinker.run();
1664 }
1665
1666 //===----------------------------------------------------------------------===//
1667 // LinkModules entrypoint.
1668 //===----------------------------------------------------------------------===//
1669
1670 /// This function links two modules together, with the resulting Dest module
1671 /// modified to be the composite of the two input modules. If an error occurs,
1672 /// true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate the problem.
1673 /// Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and shouldn't be
1674 /// relied on to be consistent.
1675 bool Linker::LinkModules(Module *Dest, Module *Src,
1676                          DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1677   Linker L(Dest, DiagnosticHandler);
1678   return L.linkInModule(Src);
1679 }
1680
1681 bool Linker::LinkModules(Module *Dest, Module *Src) {
1682   Linker L(Dest);
1683   return L.linkInModule(Src);
1684 }
1685
1686 //===----------------------------------------------------------------------===//
1687 // C API.
1688 //===----------------------------------------------------------------------===//
1689
1690 LLVMBool LLVMLinkModules(LLVMModuleRef Dest, LLVMModuleRef Src,
1691                          LLVMLinkerMode Mode, char **OutMessages) {
1692   Module *D = unwrap(Dest);
1693   std::string Message;
1694   raw_string_ostream Stream(Message);
1695   DiagnosticPrinterRawOStream DP(Stream);
1696
1697   LLVMBool Result = Linker::LinkModules(
1698       D, unwrap(Src), [&](const DiagnosticInfo &DI) { DI.print(DP); });
1699
1700   if (OutMessages && Result)
1701     *OutMessages = strdup(Message.c_str());
1702   return Result;
1703 }