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