Method.h no longer includes BasicBlock.h
[oota-llvm.git] / lib / VMCore / 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/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 #include "llvm/Assembly/Writer.h" // TODO: REMOVE
35
36
37 // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
38 // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
39 // Make sure there are no type name conflicts.
40 //
41 static bool LinkTypes(Module *Dest, const Module *Src, string *Err = 0) {
42   // No symbol table?  Can't have named types.
43   if (!Src->hasSymbolTable()) return false;
44
45   SymbolTable       *DestST = Dest->getSymbolTableSure();
46   const SymbolTable *SrcST  = Src->getSymbolTable();
47
48   // Look for a type plane for Type's...
49   SymbolTable::const_iterator PI = SrcST->find(Type::TypeTy);
50   if (PI == SrcST->end()) return false;  // No named types, do nothing.
51
52   const SymbolTable::VarMap &VM = PI->second;
53   for (SymbolTable::type_const_iterator I = VM.begin(), E = VM.end();
54        I != E; ++I) {
55     const string &Name = I->first;
56     const Type *RHS = cast<Type>(I->second);
57
58     // Check to see if this type name is already in the dest module...
59     const Type *Entry = cast_or_null<Type>(DestST->lookup(Type::TypeTy, Name));
60     if (Entry) {     // Yup, the value already exists...
61       if (Entry != RHS)            // If it's the same, noop.  Otherwise, error.
62         return Error(Err, "Type named '" + Name + 
63                      "' of different shape in modules.\n  Src='" + 
64                      Entry->getDescription() + "'.  Dest='" + 
65                      RHS->getDescription() + "'");
66     } else {                       // Type not in dest module.  Add it now.
67       // TODO: FIXME WHEN TYPES AREN'T CONST
68       DestST->insert(Name, const_cast<Type*>(RHS));
69     }
70   }
71   return false;
72 }
73
74 static void PrintMap(const map<const Value*, Value*> &M) {
75   for (map<const Value*, Value*>::const_iterator I = M.begin(), E = M.end();
76        I != E; ++I) {
77     cerr << " Fr: " << (void*)I->first << " " << I->first 
78          << " To: " << (void*)I->second << " " << I->second << "\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 << " " << In << "\n";
141   assert(0 && "Couldn't remap value!");
142   return 0;
143 }
144
145
146 // LinkGlobals - Loop through the global variables in the src module and merge
147 // them into the dest module...
148 //
149 static bool LinkGlobals(Module *Dest, const Module *Src,
150                         map<const Value*, Value*> &ValueMap, string *Err = 0) {
151   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
152   // level symbol table...
153   SymbolTable *ST = Src->getSymbolTable() ? Dest->getSymbolTableSure() : 0;
154   
155   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
156   //
157   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
158     const GlobalVariable *SGV = *I;
159     Value *V;
160
161     // If the global variable has a name, and that name is already in use in the
162     // Dest module, make sure that the name is a compatible global variable...
163     //
164     if (SGV->hasExternalLinkage() && SGV->hasName() &&
165         (V = ST->lookup(SGV->getType(), SGV->getName())) &&
166         cast<GlobalVariable>(V)->hasExternalLinkage()) {
167       // The same named thing is a global variable, because the only two things
168       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and Methods,
169       // and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
170       // 
171       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(V);
172
173       // Check to see if the two GV's have the same Const'ness...
174       if (SGV->isConstant() != DGV->isConstant())
175         return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
176                      SGV->getType()->getDescription() + "':%" + SGV->getName() +
177                      " - Global variables differ in const'ness");
178
179       // Okay, everything is cool, remember the mapping...
180       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
181     } else {
182       // No linking to be performed, simply create an identical version of the
183       // symbol over in the dest module... the initializer will be filled in
184       // later by LinkGlobalInits...
185       //
186       GlobalVariable *DGV = 
187         new GlobalVariable(SGV->getType()->getElementType(), SGV->isConstant(),
188                            SGV->hasInternalLinkage(), 0, SGV->getName());
189
190       // Add the new global to the dest module
191       Dest->getGlobalList().push_back(DGV);
192
193       // Make sure to remember this mapping...
194       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
195     }
196   }
197   return false;
198 }
199
200
201 // LinkGlobalInits - Update the initializers in the Dest module now that all
202 // globals that may be referenced are in Dest.
203 //
204 static bool LinkGlobalInits(Module *Dest, const Module *Src,
205                             map<const Value*, Value*> &ValueMap,
206                             string *Err = 0) {
207
208   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
209   //
210   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
211     const GlobalVariable *SGV = *I;
212
213     if (SGV->hasInitializer()) {      // Only process initialized GV's
214       // Figure out what the initializer looks like in the dest module...
215       Constant *DInit =
216         cast<Constant>(RemapOperand(SGV->getInitializer(), ValueMap));
217
218       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[SGV]);    
219       if (DGV->hasInitializer() && SGV->hasExternalLinkage() &&
220           DGV->hasExternalLinkage()) {
221         if (DGV->getInitializer() != DInit)
222           return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
223                        SGV->getType()->getDescription() + "':%" +SGV->getName()+
224                        " - Global variables have different initializers");
225       } else {
226         // Copy the initializer over now...
227         DGV->setInitializer(DInit);
228       }
229     }
230   }
231   return false;
232 }
233
234 // LinkMethodProtos - Link the methods together between the two modules, without
235 // doing method bodies... this just adds external method prototypes to the Dest
236 // method...
237 //
238 static bool LinkMethodProtos(Module *Dest, const Module *Src,
239                              map<const Value*, Value*> &ValueMap,
240                              string *Err = 0) {
241   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
242   // level symbol table...
243   SymbolTable *ST = Src->getSymbolTable() ? Dest->getSymbolTableSure() : 0;
244   
245   // Loop over all of the methods in the src module, mapping them over as we go
246   //
247   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
248     const Method *SM = *I;   // SrcMethod
249     Value *V;
250
251     // If the method has a name, and that name is already in use in the
252     // Dest module, make sure that the name is a compatible method...
253     //
254     if (SM->hasExternalLinkage() && SM->hasName() &&
255         (V = ST->lookup(SM->getType(), SM->getName())) &&
256         cast<Method>(V)->hasExternalLinkage()) {
257       // The same named thing is a Method, because the only two things
258       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and Methods,
259       // and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
260       // 
261       Method *DM = cast<Method>(V);   // DestMethod
262
263       // Check to make sure the method is not defined in both modules...
264       if (!SM->isExternal() && !DM->isExternal())
265         return Error(Err, "Method '" + 
266                      SM->getMethodType()->getDescription() + "':\"" + 
267                      SM->getName() + "\" - Method is already defined!");
268
269       // Otherwise, just remember this mapping...
270       ValueMap.insert(std::make_pair(SM, DM));
271     } else {
272       // Method does not already exist, simply insert an external method
273       // signature identical to SM into the dest module...
274       Method *DM = new Method(SM->getMethodType(), SM->hasInternalLinkage(),
275                               SM->getName());
276
277       // Add the method signature to the dest module...
278       Dest->getMethodList().push_back(DM);
279
280       // ... and remember this mapping...
281       ValueMap.insert(std::make_pair(SM, DM));
282     }
283   }
284   return false;
285 }
286
287 // LinkMethodBody - Copy the source method over into the dest method and fix up
288 // references to values.  At this point we know that Dest is an external method,
289 // and that Src is not.
290 //
291 static bool LinkMethodBody(Method *Dest, const Method *Src,
292                            const map<const Value*, Value*> &GlobalMap,
293                            string *Err = 0) {
294   assert(Src && Dest && Dest->isExternal() && !Src->isExternal());
295   map<const Value*, Value*> LocalMap;   // Map for method local values
296
297   // Go through and convert method arguments over...
298   for (Method::ArgumentListType::const_iterator 
299          I = Src->getArgumentList().begin(),
300          E = Src->getArgumentList().end(); I != E; ++I) {
301     const MethodArgument *SMA = *I;
302
303     // Create the new method argument and add to the dest method...
304     MethodArgument *DMA = new MethodArgument(SMA->getType(), SMA->getName());
305     Dest->getArgumentList().push_back(DMA);
306
307     // Add a mapping to our local map
308     LocalMap.insert(std::make_pair(SMA, DMA));
309   }
310
311   // Loop over all of the basic blocks, copying the instructions over...
312   //
313   for (Method::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
314     const BasicBlock *SBB = *I;
315
316     // Create new basic block and add to mapping and the Dest method...
317     BasicBlock *DBB = new BasicBlock(SBB->getName(), Dest);
318     LocalMap.insert(std::make_pair(SBB, DBB));
319
320     // Loop over all of the instructions in the src basic block, copying them
321     // over.  Note that this is broken in a strict sense because the cloned
322     // instructions will still be referencing values in the Src module, not
323     // the remapped values.  In our case, however, we will not get caught and 
324     // so we can delay patching the values up until later...
325     //
326     for (BasicBlock::const_iterator II = SBB->begin(), IE = SBB->end(); 
327          II != IE; ++II) {
328       const Instruction *SI = *II;
329       Instruction *DI = SI->clone();
330       DI->setName(SI->getName());
331       DBB->getInstList().push_back(DI);
332       LocalMap.insert(std::make_pair(SI, DI));
333     }
334   }
335
336   // At this point, all of the instructions and values of the method are now
337   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values
338   // in the Source method as operands.  Loop through all of the operands of the
339   // methods and patch them up to point to the local versions...
340   //
341   for (Method::iterator BI = Dest->begin(), BE = Dest->end();
342        BI != BE; ++BI) {
343     BasicBlock *BB = *BI;
344     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
345       Instruction *Inst = *I;
346       
347       for (Instruction::op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
348            OI != OE; ++OI)
349         *OI = RemapOperand(*OI, LocalMap, &GlobalMap);
350     }
351   }
352
353   return false;
354 }
355
356
357 // LinkMethodBodies - Link in the method bodies that are defined in the source
358 // module into the DestModule.  This consists basically of copying the method
359 // over and fixing up references to values.
360 //
361 static bool LinkMethodBodies(Module *Dest, const Module *Src,
362                              map<const Value*, Value*> &ValueMap,
363                              string *Err = 0) {
364
365   // Loop over all of the methods in the src module, mapping them over as we go
366   //
367   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
368     const Method *SM = *I;                     // Source Method
369     if (!SM->isExternal()) {                   // No body if method is external
370       Method *DM = cast<Method>(ValueMap[SM]); // Destination method
371
372       // DM not external SM external?
373       if (!DM->isExternal()) {
374         if (Err)
375           *Err = "Method '" + (SM->hasName() ? SM->getName() : string("")) +
376                  "' body multiply defined!";
377         return true;
378       }
379
380       if (LinkMethodBody(DM, SM, ValueMap, Err)) return true;
381     }
382   }
383   return false;
384 }
385
386
387
388 // LinkModules - This function links two modules together, with the resulting
389 // left module modified to be the composite of the two input modules.  If an
390 // error occurs, true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate
391 // the problem.  Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and
392 // shouldn't be relied on to be consistent.
393 //
394 bool LinkModules(Module *Dest, const Module *Src, string *ErrorMsg = 0) {
395
396   // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
397   // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
398   // Make sure there are no type name conflicts.
399   //
400   if (LinkTypes(Dest, Src, ErrorMsg)) return true;
401
402   // ValueMap - Mapping of values from what they used to be in Src, to what they
403   // are now in Dest.
404   //
405   map<const Value*, Value*> ValueMap;
406
407   // Insert all of the globals in src into the Dest module... without
408   // initializers
409   if (LinkGlobals(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
410
411   // Update the initializers in the Dest module now that all globals that may
412   // be referenced are in Dest.
413   //
414   if (LinkGlobalInits(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
415
416   // Link the methods together between the two modules, without doing method
417   // bodies... this just adds external method prototypes to the Dest method...
418   // We do this so that when we begin processing method bodies, all of the
419   // global values that may be referenced are available in our ValueMap.
420   //
421   if (LinkMethodProtos(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
422
423   // Link in the method bodies that are defined in the source module into the
424   // DestModule.  This consists basically of copying the method over and fixing
425   // up references to values.
426   //
427   if (LinkMethodBodies(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
428
429   return false;
430 }
431