Eliminate explicit use of Writer library, using debug dump output instead.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / Linker.cpp
1 //===- Linker.cpp - Module Linker Implementation --------------------------===//
2 //
3 // This file implements the LLVM module linker.
4 //
5 // Specifically, this:
6 //  * Merges global variables between the two modules
7 //    * Uninit + Uninit = Init, Init + Uninit = Init, Init + Init = Error if !=
8 //  * Merges methods between two modules
9 //
10 //===----------------------------------------------------------------------===//
11
12 #include "llvm/Transforms/Linker.h"
13 #include "llvm/Module.h"
14 #include "llvm/Function.h"
15 #include "llvm/BasicBlock.h"
16 #include "llvm/GlobalVariable.h"
17 #include "llvm/SymbolTable.h"
18 #include "llvm/DerivedTypes.h"
19 #include "llvm/iOther.h"
20 #include "llvm/ConstantVals.h"
21 #include <iostream>
22 using std::cerr;
23 using std::string;
24 using std::map;
25
26 // Error - Simple wrapper function to conditionally assign to E and return true.
27 // This just makes error return conditions a little bit simpler...
28 //
29 static inline bool Error(string *E, string Message) {
30   if (E) *E = Message;
31   return true;
32 }
33
34 // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
35 // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
36 // Make sure there are no type name conflicts.
37 //
38 static bool LinkTypes(Module *Dest, const Module *Src, string *Err = 0) {
39   // No symbol table?  Can't have named types.
40   if (!Src->hasSymbolTable()) return false;
41
42   SymbolTable       *DestST = Dest->getSymbolTableSure();
43   const SymbolTable *SrcST  = Src->getSymbolTable();
44
45   // Look for a type plane for Type's...
46   SymbolTable::const_iterator PI = SrcST->find(Type::TypeTy);
47   if (PI == SrcST->end()) return false;  // No named types, do nothing.
48
49   const SymbolTable::VarMap &VM = PI->second;
50   for (SymbolTable::type_const_iterator I = VM.begin(), E = VM.end();
51        I != E; ++I) {
52     const string &Name = I->first;
53     const Type *RHS = cast<Type>(I->second);
54
55     // Check to see if this type name is already in the dest module...
56     const Type *Entry = cast_or_null<Type>(DestST->lookup(Type::TypeTy, Name));
57     if (Entry) {     // Yup, the value already exists...
58       if (Entry != RHS)            // If it's the same, noop.  Otherwise, error.
59         return Error(Err, "Type named '" + Name + 
60                      "' of different shape in modules.\n  Src='" + 
61                      Entry->getDescription() + "'.\n  Dst='" + 
62                      RHS->getDescription() + "'");
63     } else {                       // Type not in dest module.  Add it now.
64       // TODO: FIXME WHEN TYPES AREN'T CONST
65       DestST->insert(Name, const_cast<Type*>(RHS));
66     }
67   }
68   return false;
69 }
70
71 static void PrintMap(const map<const Value*, Value*> &M) {
72   for (map<const Value*, Value*>::const_iterator I = M.begin(), E = M.end();
73        I != E; ++I) {
74     cerr << " Fr: " << (void*)I->first << " ";
75     I->first->dump();
76     cerr << " To: " << (void*)I->second << " ";
77     I->second->dump();
78     cerr << "\n";
79   }
80 }
81
82
83 // RemapOperand - Use LocalMap and GlobalMap to convert references from one
84 // module to another.  This is somewhat sophisticated in that it can
85 // automatically handle constant references correctly as well...
86 //
87 static Value *RemapOperand(const Value *In, map<const Value*, Value*> &LocalMap,
88                            const map<const Value*, Value*> *GlobalMap = 0) {
89   map<const Value*,Value*>::const_iterator I = LocalMap.find(In);
90   if (I != LocalMap.end()) return I->second;
91
92   if (GlobalMap) {
93     I = GlobalMap->find(In);
94     if (I != GlobalMap->end()) return I->second;
95   }
96
97   // Check to see if it's a constant that we are interesting in transforming...
98   if (Constant *CPV = dyn_cast<Constant>(In)) {
99     if (!isa<DerivedType>(CPV->getType()))
100       return CPV;              // Simple constants stay identical...
101
102     Constant *Result = 0;
103
104     if (ConstantArray *CPA = dyn_cast<ConstantArray>(CPV)) {
105       const std::vector<Use> &Ops = CPA->getValues();
106       std::vector<Constant*> Operands(Ops.size());
107       for (unsigned i = 0; i < Ops.size(); ++i)
108         Operands[i] = 
109           cast<Constant>(RemapOperand(Ops[i], LocalMap, GlobalMap));
110       Result = ConstantArray::get(cast<ArrayType>(CPA->getType()), Operands);
111     } else if (ConstantStruct *CPS = dyn_cast<ConstantStruct>(CPV)) {
112       const std::vector<Use> &Ops = CPS->getValues();
113       std::vector<Constant*> Operands(Ops.size());
114       for (unsigned i = 0; i < Ops.size(); ++i)
115         Operands[i] = 
116           cast<Constant>(RemapOperand(Ops[i], LocalMap, GlobalMap));
117       Result = ConstantStruct::get(cast<StructType>(CPS->getType()), Operands);
118     } else if (isa<ConstantPointerNull>(CPV)) {
119       Result = CPV;
120     } else if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(CPV)) {
121       Value *V = RemapOperand(CPR->getValue(), LocalMap, GlobalMap);
122       Result = ConstantPointerRef::get(cast<GlobalValue>(V));
123     } else {
124       assert(0 && "Unknown type of derived type constant value!");
125     }
126
127     // Cache the mapping in our local map structure...
128     LocalMap.insert(std::make_pair(In, CPV));
129     return Result;
130   }
131
132   cerr << "XXX LocalMap: \n";
133   PrintMap(LocalMap);
134
135   if (GlobalMap) {
136     cerr << "XXX GlobalMap: \n";
137     PrintMap(*GlobalMap);
138   }
139
140   cerr << "Couldn't remap value: " << (void*)In << " ";
141   In->dump();
142   cerr << "\n";
143   assert(0 && "Couldn't remap value!");
144   return 0;
145 }
146
147
148 // LinkGlobals - Loop through the global variables in the src module and merge
149 // them into the dest module...
150 //
151 static bool LinkGlobals(Module *Dest, const Module *Src,
152                         map<const Value*, Value*> &ValueMap, string *Err = 0) {
153   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
154   // level symbol table...
155   SymbolTable *ST = Src->getSymbolTable() ? Dest->getSymbolTableSure() : 0;
156   
157   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
158   //
159   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
160     const GlobalVariable *SGV = *I;
161     Value *V;
162
163     // If the global variable has a name, and that name is already in use in the
164     // Dest module, make sure that the name is a compatible global variable...
165     //
166     if (SGV->hasExternalLinkage() && SGV->hasName() &&
167         (V = ST->lookup(SGV->getType(), SGV->getName())) &&
168         cast<GlobalVariable>(V)->hasExternalLinkage()) {
169       // The same named thing is a global variable, because the only two things
170       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and
171       // Functions, and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
172       // 
173       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(V);
174
175       // Check to see if the two GV's have the same Const'ness...
176       if (SGV->isConstant() != DGV->isConstant())
177         return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
178                      SGV->getType()->getDescription() + "':%" + SGV->getName() +
179                      " - Global variables differ in const'ness");
180
181       // Okay, everything is cool, remember the mapping...
182       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
183     } else {
184       // No linking to be performed, simply create an identical version of the
185       // symbol over in the dest module... the initializer will be filled in
186       // later by LinkGlobalInits...
187       //
188       GlobalVariable *DGV = 
189         new GlobalVariable(SGV->getType()->getElementType(), SGV->isConstant(),
190                            SGV->hasInternalLinkage(), 0, SGV->getName());
191
192       // Add the new global to the dest module
193       Dest->getGlobalList().push_back(DGV);
194
195       // Make sure to remember this mapping...
196       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
197     }
198   }
199   return false;
200 }
201
202
203 // LinkGlobalInits - Update the initializers in the Dest module now that all
204 // globals that may be referenced are in Dest.
205 //
206 static bool LinkGlobalInits(Module *Dest, const Module *Src,
207                             map<const Value*, Value*> &ValueMap,
208                             string *Err = 0) {
209
210   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
211   //
212   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
213     const GlobalVariable *SGV = *I;
214
215     if (SGV->hasInitializer()) {      // Only process initialized GV's
216       // Figure out what the initializer looks like in the dest module...
217       Constant *DInit =
218         cast<Constant>(RemapOperand(SGV->getInitializer(), ValueMap));
219
220       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[SGV]);    
221       if (DGV->hasInitializer() && SGV->hasExternalLinkage() &&
222           DGV->hasExternalLinkage()) {
223         if (DGV->getInitializer() != DInit)
224           return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
225                        SGV->getType()->getDescription() + "':%" +SGV->getName()+
226                        " - Global variables have different initializers");
227       } else {
228         // Copy the initializer over now...
229         DGV->setInitializer(DInit);
230       }
231     }
232   }
233   return false;
234 }
235
236 // LinkFunctionProtos - Link the functions together between the two modules,
237 // without doing method bodies... this just adds external method prototypes to
238 // the Dest function...
239 //
240 static bool LinkFunctionProtos(Module *Dest, const Module *Src,
241                                map<const Value*, Value*> &ValueMap,
242                                string *Err = 0) {
243   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
244   // level symbol table...
245   SymbolTable *ST = Src->getSymbolTable() ? Dest->getSymbolTableSure() : 0;
246   
247   // Loop over all of the methods in the src module, mapping them over as we go
248   //
249   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
250     const Function *SM = *I;   // SrcFunction
251     Value *V;
252
253     // If the method has a name, and that name is already in use in the
254     // Dest module, make sure that the name is a compatible method...
255     //
256     if (SM->hasExternalLinkage() && SM->hasName() &&
257         (V = ST->lookup(SM->getType(), SM->getName())) &&
258         cast<Function>(V)->hasExternalLinkage()) {
259       // The same named thing is a Function, because the only two things
260       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and
261       // Functions, and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
262       // 
263       Function *DM = cast<Function>(V);   // DestFunction
264
265       // Check to make sure the method is not defined in both modules...
266       if (!SM->isExternal() && !DM->isExternal())
267         return Error(Err, "Function '" + 
268                      SM->getFunctionType()->getDescription() + "':\"" + 
269                      SM->getName() + "\" - Function is already defined!");
270
271       // Otherwise, just remember this mapping...
272       ValueMap.insert(std::make_pair(SM, DM));
273     } else {
274       // Function does not already exist, simply insert an external method
275       // signature identical to SM into the dest module...
276       Function *DM = new Function(SM->getFunctionType(),
277                                   SM->hasInternalLinkage(),
278                                   SM->getName());
279
280       // Add the method signature to the dest module...
281       Dest->getFunctionList().push_back(DM);
282
283       // ... and remember this mapping...
284       ValueMap.insert(std::make_pair(SM, DM));
285     }
286   }
287   return false;
288 }
289
290 // LinkFunctionBody - Copy the source method over into the dest method
291 // and fix up references to values.  At this point we know that Dest
292 // is an external method, and that Src is not.
293 //
294 static bool LinkFunctionBody(Function *Dest, const Function *Src,
295                              const map<const Value*, Value*> &GlobalMap,
296                              string *Err = 0) {
297   assert(Src && Dest && Dest->isExternal() && !Src->isExternal());
298   map<const Value*, Value*> LocalMap;   // Map for method local values
299
300   // Go through and convert method arguments over...
301   for (Function::ArgumentListType::const_iterator 
302          I = Src->getArgumentList().begin(),
303          E = Src->getArgumentList().end(); I != E; ++I) {
304     const FunctionArgument *SMA = *I;
305
306     // Create the new method argument and add to the dest method...
307     FunctionArgument *DMA = new FunctionArgument(SMA->getType(),SMA->getName());
308     Dest->getArgumentList().push_back(DMA);
309
310     // Add a mapping to our local map
311     LocalMap.insert(std::make_pair(SMA, DMA));
312   }
313
314   // Loop over all of the basic blocks, copying the instructions over...
315   //
316   for (Function::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
317     const BasicBlock *SBB = *I;
318
319     // Create new basic block and add to mapping and the Dest method...
320     BasicBlock *DBB = new BasicBlock(SBB->getName(), Dest);
321     LocalMap.insert(std::make_pair(SBB, DBB));
322
323     // Loop over all of the instructions in the src basic block, copying them
324     // over.  Note that this is broken in a strict sense because the cloned
325     // instructions will still be referencing values in the Src module, not
326     // the remapped values.  In our case, however, we will not get caught and 
327     // so we can delay patching the values up until later...
328     //
329     for (BasicBlock::const_iterator II = SBB->begin(), IE = SBB->end(); 
330          II != IE; ++II) {
331       const Instruction *SI = *II;
332       Instruction *DI = SI->clone();
333       DI->setName(SI->getName());
334       DBB->getInstList().push_back(DI);
335       LocalMap.insert(std::make_pair(SI, DI));
336     }
337   }
338
339   // At this point, all of the instructions and values of the method are now
340   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values
341   // in the Source method as operands.  Loop through all of the operands of the
342   // methods and patch them up to point to the local versions...
343   //
344   for (Function::iterator BI = Dest->begin(), BE = Dest->end();
345        BI != BE; ++BI) {
346     BasicBlock *BB = *BI;
347     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
348       Instruction *Inst = *I;
349       
350       for (Instruction::op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
351            OI != OE; ++OI)
352         *OI = RemapOperand(*OI, LocalMap, &GlobalMap);
353     }
354   }
355
356   return false;
357 }
358
359
360 // LinkFunctionBodies - Link in the method bodies that are defined in the source
361 // module into the DestModule.  This consists basically of copying the method
362 // over and fixing up references to values.
363 //
364 static bool LinkFunctionBodies(Module *Dest, const Module *Src,
365                                map<const Value*, Value*> &ValueMap,
366                                string *Err = 0) {
367
368   // Loop over all of the methods in the src module, mapping them over as we go
369   //
370   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
371     const Function *SM = *I;                   // Source Function
372     if (!SM->isExternal()) {                   // No body if method is external
373       Function *DM = cast<Function>(ValueMap[SM]); // Destination method
374
375       // DM not external SM external?
376       if (!DM->isExternal()) {
377         if (Err)
378           *Err = "Function '" + (SM->hasName() ? SM->getName() : string("")) +
379                  "' body multiply defined!";
380         return true;
381       }
382
383       if (LinkFunctionBody(DM, SM, ValueMap, Err)) return true;
384     }
385   }
386   return false;
387 }
388
389
390
391 // LinkModules - This function links two modules together, with the resulting
392 // left module modified to be the composite of the two input modules.  If an
393 // error occurs, true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate
394 // the problem.  Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and
395 // shouldn't be relied on to be consistent.
396 //
397 bool LinkModules(Module *Dest, const Module *Src, string *ErrorMsg = 0) {
398
399   // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
400   // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
401   // Make sure there are no type name conflicts.
402   //
403   if (LinkTypes(Dest, Src, ErrorMsg)) return true;
404
405   // ValueMap - Mapping of values from what they used to be in Src, to what they
406   // are now in Dest.
407   //
408   map<const Value*, Value*> ValueMap;
409
410   // Insert all of the globals in src into the Dest module... without
411   // initializers
412   if (LinkGlobals(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
413
414   // Update the initializers in the Dest module now that all globals that may
415   // be referenced are in Dest.
416   //
417   if (LinkGlobalInits(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
418
419   // Link the methods together between the two modules, without doing method
420   // bodies... this just adds external method prototypes to the Dest method...
421   // We do this so that when we begin processing method bodies, all of the
422   // global values that may be referenced are available in our ValueMap.
423   //
424   if (LinkFunctionProtos(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
425
426   // Link in the method bodies that are defined in the source module into the
427   // DestModule.  This consists basically of copying the method over and fixing
428   // up references to values.
429   //
430   if (LinkFunctionBodies(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
431
432   return false;
433 }
434