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.h"
  15 #include "llvm/Constants.h"
  16 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  17 #include "llvm/Module.h"
  18 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  19 #include "llvm/Support/Path.h"
  20 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
  21 using namespace llvm;
  22
  23 //===----------------------------------------------------------------------===//
  24 // TypeMap implementation.
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 namespace {
  28 class TypeMapTy : public ValueMapTypeRemapper {
  29   /// MappedTypes - This is a mapping from a source type to a destination type
  30   /// to use.
  31   DenseMap<Type*, Type*> MappedTypes;
  32
  33   /// SpeculativeTypes - When checking to see if two subgraphs are isomorphic,
  34   /// we speculatively add types to MappedTypes, but keep track of them here in
  35   /// case we need to roll back.
  36   SmallVector<Type*, 16> SpeculativeTypes;
  37
  38   /// DefinitionsToResolve - This is a list of non-opaque structs in the source
  39   /// module that are mapped to an opaque struct in the destination module.
  40   SmallVector<StructType*, 16> DefinitionsToResolve;
  41 public:
  42
  43   /// addTypeMapping - Indicate that the specified type in the destination
  44   /// module is conceptually equivalent to the specified type in the source
  45   /// module.
  46   void addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy);
  47
  48   /// linkDefinedTypeBodies - Produce a body for an opaque type in the dest
  49   /// module from a type definition in the source module.
  50   void linkDefinedTypeBodies();
  51
  52   /// get - Return the mapped type to use for the specified input type from the
  53   /// source module.
  54   Type *get(Type *SrcTy);
  55
  56   FunctionType *get(FunctionType *T) {return cast<FunctionType>(get((Type*)T));}
  57
  58 private:
  59   Type *getImpl(Type *T);
  60   /// remapType - Implement the ValueMapTypeRemapper interface.
  61   Type *remapType(Type *SrcTy) {
  62     return get(SrcTy);
  63   }
  64
  65   bool areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy);
  66 };
  67 }
  68
  69 void TypeMapTy::addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
  70   Type *&Entry = MappedTypes[SrcTy];
  71   if (Entry) return;
  72
  73   if (DstTy == SrcTy) {
  74     Entry = DstTy;
  75     return;
  76   }
  77
  78   // Check to see if these types are recursively isomorphic and establish a
  79   // mapping between them if so.
  80   if (!areTypesIsomorphic(DstTy, SrcTy)) {
  81     // Oops, they aren't isomorphic.  Just discard this request by rolling out
  82     // any speculative mappings we've established.
  83     for (unsigned i = 0, e = SpeculativeTypes.size(); i != e; ++i)
  84       MappedTypes.erase(SpeculativeTypes[i]);
  85   }
  86   SpeculativeTypes.clear();
  87 }
  88
  89 /// areTypesIsomorphic - Recursively walk this pair of types, returning true
  90 /// if they are isomorphic, false if they are not.
  91 bool TypeMapTy::areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
  92   // Two types with differing kinds are clearly not isomorphic.
  93   if (DstTy->getTypeID() != SrcTy->getTypeID()) return false;
  94
  95   // If we have an entry in the MappedTypes table, then we have our answer.
  96   Type *&Entry = MappedTypes[SrcTy];
  97   if (Entry)
  98     return Entry == DstTy;
  99
 100   // Two identical types are clearly isomorphic.  Remember this
 101   // non-speculatively.
 102   if (DstTy == SrcTy) {
 103     Entry = DstTy;
 104     return true;
 105   }
 106
 107   // Okay, we have two types with identical kinds that we haven't seen before.
 108
 109   // If this is an opaque struct type, special case it.
 110   if (StructType *SSTy = dyn_cast<StructType>(SrcTy)) {
 111     // Mapping an opaque type to any struct, just keep the dest struct.
 112     if (SSTy->isOpaque()) {
 113       Entry = DstTy;
 114       SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
 115       return true;
 116     }
 117
 118     // Mapping a non-opaque source type to an opaque dest.  Keep the dest, but
 119     // fill it in later.  This doesn't need to be speculative.
 120     if (cast<StructType>(DstTy)->isOpaque()) {
 121       Entry = DstTy;
 122       DefinitionsToResolve.push_back(SSTy);
 123       return true;
 124     }
 125   }
 126
 127   // If the number of subtypes disagree between the two types, then we fail.
 128   if (SrcTy->getNumContainedTypes() != DstTy->getNumContainedTypes())
 129     return false;
 130
 131   // Fail if any of the extra properties (e.g. array size) of the type disagree.
 132   if (isa<IntegerType>(DstTy))
 133     return false;  // bitwidth disagrees.
 134   if (PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(DstTy)) {
 135     if (PT->getAddressSpace() != cast<PointerType>(SrcTy)->getAddressSpace())
 136       return false;
 137   } else if (FunctionType *FT = dyn_cast<FunctionType>(DstTy)) {
 138     if (FT->isVarArg() != cast<FunctionType>(SrcTy)->isVarArg())
 139       return false;
 140   } else if (StructType *DSTy = dyn_cast<StructType>(DstTy)) {
 141     StructType *SSTy = cast<StructType>(SrcTy);
 142     if (DSTy->isAnonymous() != SSTy->isAnonymous() ||
 143         DSTy->isPacked() != SSTy->isPacked())
 144       return false;
 145   } else if (ArrayType *DATy = dyn_cast<ArrayType>(DstTy)) {
 146     if (DATy->getNumElements() != cast<ArrayType>(SrcTy)->getNumElements())
 147       return false;
 148   } else if (VectorType *DVTy = dyn_cast<VectorType>(DstTy)) {
 149     if (DVTy->getNumElements() != cast<ArrayType>(SrcTy)->getNumElements())
 150       return false;
 151   }
 152
 153   // Otherwise, we speculate that these two types will line up and recursively
 154   // check the subelements.
 155   Entry = DstTy;
 156   SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
 157
 158   for (unsigned i = 0, e = SrcTy->getNumContainedTypes(); i != e; ++i)
 159     if (!areTypesIsomorphic(DstTy->getContainedType(i),
 160                             SrcTy->getContainedType(i)))
 161       return false;
 162
 163   // If everything seems to have lined up, then everything is great.
 164   return true;
 165 }
 166
 167 /// linkDefinedTypeBodies - Produce a body for an opaque type in the dest
 168 /// module from a type definition in the source module.
 169 void TypeMapTy::linkDefinedTypeBodies() {
 170   SmallVector<Type*, 16> Elements;
 171   SmallString<16> TmpName;
 172
 173   // Note that processing entries in this loop (calling 'get') can add new
 174   // entries to the DefinitionsToResolve vector.
 175   while (!DefinitionsToResolve.empty()) {
 176     StructType *SrcSTy = DefinitionsToResolve.pop_back_val();
 177     StructType *DstSTy = cast<StructType>(MappedTypes[SrcSTy]);
 178
 179     // TypeMap is a many-to-one mapping, if there were multiple types that
 180     // provide a body for DstSTy then previous iterations of this loop may have
 181     // already handled it.  Just ignore this case.
 182     if (!DstSTy->isOpaque()) continue;
 183     assert(!SrcSTy->isOpaque() && "Not resolving a definition?");
 184
 185     // Map the body of the source type over to a new body for the dest type.
 186     Elements.resize(SrcSTy->getNumElements());
 187     for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i)
 188       Elements[i] = getImpl(SrcSTy->getElementType(i));
 189
 190     DstSTy->setBody(Elements, SrcSTy->isPacked());
 191
 192     // If DstSTy has no name or has a longer name than STy, then viciously steal
 193     // STy's name.
 194     if (!SrcSTy->hasName()) continue;
 195     StringRef SrcName = SrcSTy->getName();
 196
 197     if (!DstSTy->hasName() || DstSTy->getName().size() > SrcName.size()) {
 198       TmpName.insert(TmpName.end(), SrcName.begin(), SrcName.end());
 199       SrcSTy->setName("");
 200       DstSTy->setName(TmpName.str());
 201       TmpName.clear();
 202     }
 203   }
 204 }
 205
 206
 207 /// get - Return the mapped type to use for the specified input type from the
 208 /// source module.
 209 Type *TypeMapTy::get(Type *Ty) {
 210   Type *Result = getImpl(Ty);
 211
 212   // If this caused a reference to any struct type, resolve it before returning.
 213   if (!DefinitionsToResolve.empty())
 214     linkDefinedTypeBodies();
 215   return Result;
 216 }
 217
 218 /// getImpl - This is the recursive version of get().
 219 Type *TypeMapTy::getImpl(Type *Ty) {
 220   // If we already have an entry for this type, return it.
 221   Type **Entry = &MappedTypes[Ty];
 222   if (*Entry) return *Entry;
 223
 224   // If this is not a named struct type, then just map all of the elements and
 225   // then rebuild the type from inside out.
 226   if (!isa<StructType>(Ty) || cast<StructType>(Ty)->isAnonymous()) {
 227     // If there are no element types to map, then the type is itself.  This is
 228     // true for the anonymous {} struct, things like 'float', integers, etc.
 229     if (Ty->getNumContainedTypes() == 0)
 230       return *Entry = Ty;
 231
 232     // Remap all of the elements, keeping track of whether any of them change.
 233     bool AnyChange = false;
 234     SmallVector<Type*, 4> ElementTypes;
 235     ElementTypes.resize(Ty->getNumContainedTypes());
 236     for (unsigned i = 0, e = Ty->getNumContainedTypes(); i != e; ++i) {
 237       ElementTypes[i] = getImpl(Ty->getContainedType(i));
 238       AnyChange |= ElementTypes[i] != Ty->getContainedType(i);
 239     }
 240
 241     // If we found our type while recursively processing stuff, just use it.
 242     Entry = &MappedTypes[Ty];
 243     if (*Entry) return *Entry;
 244
 245     // If all of the element types mapped directly over, then the type is usable
 246     // as-is.
 247     if (!AnyChange)
 248       return *Entry = Ty;
 249
 250     // Otherwise, rebuild a modified type.
 251     switch (Ty->getTypeID()) {
 252     default: assert(0 && "unknown derived type to remap");
 253     case Type::ArrayTyID:
 254       return *Entry = ArrayType::get(ElementTypes[0],
 255                                      cast<ArrayType>(Ty)->getNumElements());
 256     case Type::VectorTyID:
 257       return *Entry = VectorType::get(ElementTypes[0],
 258                                       cast<VectorType>(Ty)->getNumElements());
 259     case Type::PointerTyID:
 260       return *Entry = PointerType::get(ElementTypes[0],
 261                                       cast<PointerType>(Ty)->getAddressSpace());
 262     case Type::FunctionTyID:
 263       return *Entry = FunctionType::get(ElementTypes[0],
 264                                         ArrayRef<Type*>(ElementTypes).slice(1),
 265                                         cast<FunctionType>(Ty)->isVarArg());
 266     case Type::StructTyID:
 267       // Note that this is only reached for anonymous structs.
 268       return *Entry = StructType::get(Ty->getContext(), ElementTypes,
 269                                       cast<StructType>(Ty)->isPacked());
 270     }
 271   }
 272
 273   // Otherwise, this is an unmapped named struct.  If the struct can be directly
 274   // mapped over, just use it as-is.  This happens in a case when the linked-in
 275   // module has something like:
 276   //   %T = type {%T*, i32}
 277   //   @GV = global %T* null
 278   // where T does not exist at all in the destination module.
 279   //
 280   // The other case we watch for is when the type is not in the destination
 281   // module, but that it has to be rebuilt because it refers to something that
 282   // is already mapped.  For example, if the destination module has:
 283   //  %A = type { i32 }
 284   // and the source module has something like
 285   //  %A' = type { i32 }
 286   //  %B = type { %A'* }
 287   //  @GV = global %B* null
 288   // then we want to create a new type: "%B = type { %A*}" and have it take the
 289   // pristine "%B" name from the source module.
 290   //
 291   // To determine which case this is, we have to recursively walk the type graph
 292   // speculating that we'll be able to reuse it unmodified.  Only if this is
 293   // safe would we map the entire thing over.  Because this is an optimization,
 294   // and is not required for the prettiness of the linked module, we just skip
 295   // it and always rebuild a type here.
 296   StructType *STy = cast<StructType>(Ty);
 297
 298   // If the type is opaque, we can just use it directly.
 299   if (STy->isOpaque())
 300     return *Entry = STy;
 301
 302   // Otherwise we create a new type and resolve its body later.  This will be
 303   // resolved by the top level of get().
 304   DefinitionsToResolve.push_back(STy);
 305   return *Entry = StructType::createNamed(STy->getContext(), "");
 306 }
 307
 308
 309
 310 //===----------------------------------------------------------------------===//
 311 // ModuleLinker implementation.
 312 //===----------------------------------------------------------------------===//
 313
 314 namespace {
 315   /// ModuleLinker - This is an implementation class for the LinkModules
 316   /// function, which is the entrypoint for this file.
 317   class ModuleLinker {
 318     Module *DstM, *SrcM;
 319
 320     TypeMapTy TypeMap;
 321
 322     /// ValueMap - Mapping of values from what they used to be in Src, to what
 323     /// they are now in DstM.  ValueToValueMapTy is a ValueMap, which involves
 324     /// some overhead due to the use of Value handles which the Linker doesn't
 325     /// actually need, but this allows us to reuse the ValueMapper code.
 326     ValueToValueMapTy ValueMap;
 327
 328     struct AppendingVarInfo {
 329       GlobalVariable *NewGV;  // New aggregate global in dest module.
 330       Constant *DstInit;      // Old initializer from dest module.
 331       Constant *SrcInit;      // Old initializer from src module.
 332     };
 333
 334     std::vector<AppendingVarInfo> AppendingVars;
 335
 336   public:
 337     std::string ErrorMsg;
 338
 339     ModuleLinker(Module *dstM, Module *srcM) : DstM(dstM), SrcM(srcM) { }
 340
 341     bool run();
 342
 343   private:
 344     /// emitError - Helper method for setting a message and returning an error
 345     /// code.
 346     bool emitError(const Twine &Message) {
 347       ErrorMsg = Message.str();
 348       return true;
 349     }
 350
 351     /// getLinkageResult - This analyzes the two global values and determines
 352     /// what the result will look like in the destination module.
 353     bool getLinkageResult(GlobalValue *Dest, const GlobalValue *Src,
 354                           GlobalValue::LinkageTypes &LT, bool &LinkFromSrc);
 355
 356     /// getLinkedToGlobal - Given a global in the source module, return the
 357     /// global in the destination module that is being linked to, if any.
 358     GlobalValue *getLinkedToGlobal(GlobalValue *SrcGV) {
 359       // If the source has no name it can't link.  If it has local linkage,
 360       // there is no name match-up going on.
 361       if (!SrcGV->hasName() || SrcGV->hasLocalLinkage())
 362         return 0;
 363
 364       // Otherwise see if we have a match in the destination module's symtab.
 365       GlobalValue *DGV = DstM->getNamedValue(SrcGV->getName());
 366       if (DGV == 0) return 0;
 367
 368       // If we found a global with the same name in the dest module, but it has
 369       // internal linkage, we are really not doing any linkage here.
 370       if (DGV->hasLocalLinkage())
 371         return 0;
 372
 373       // Otherwise, we do in fact link to the destination global.
 374       return DGV;
 375     }
 376
 377     void computeTypeMapping();
 378
 379     bool linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV, GlobalVariable *SrcGV);
 380     bool linkGlobalProto(GlobalVariable *SrcGV);
 381     bool linkFunctionProto(Function *SrcF);
 382     bool linkAliasProto(GlobalAlias *SrcA);
 383
 384     void linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI);
 385     void linkGlobalInits();
 386     void linkFunctionBody(Function *Dst, Function *Src);
 387     void linkAliasBodies();
 388     void linkNamedMDNodes();
 389   };
 390 }
 391
 392
 393
 394 /// forceRenaming - The LLVM SymbolTable class autorenames globals that conflict
 395 /// in the symbol table.  This is good for all clients except for us.  Go
 396 /// through the trouble to force this back.
 397 static void forceRenaming(GlobalValue *GV, StringRef Name) {
 398   // If the global doesn't force its name or if it already has the right name,
 399   // there is nothing for us to do.
 400   if (GV->hasLocalLinkage() || GV->getName() == Name)
 401     return;
 402
 403   Module *M = GV->getParent();
 404
 405   // If there is a conflict, rename the conflict.
 406   if (GlobalValue *ConflictGV = M->getNamedValue(Name)) {
 407     GV->takeName(ConflictGV);
 408     ConflictGV->setName(Name);    // This will cause ConflictGV to get renamed
 409     assert(ConflictGV->getName() != Name && "forceRenaming didn't work");
 410   } else {
 411     GV->setName(Name);              // Force the name back
 412   }
 413 }
 414
 415 /// CopyGVAttributes - copy additional attributes (those not needed to construct
 416 /// a GlobalValue) from the SrcGV to the DestGV.
 417 static void CopyGVAttributes(GlobalValue *DestGV, const GlobalValue *SrcGV) {
 418   // Use the maximum alignment, rather than just copying the alignment of SrcGV.
 419   unsigned Alignment = std::max(DestGV->getAlignment(), SrcGV->getAlignment());
 420   DestGV->copyAttributesFrom(SrcGV);
 421   DestGV->setAlignment(Alignment);
 422
 423   forceRenaming(DestGV, SrcGV->getName());
 424 }
 425
 426 /// getLinkageResult - This analyzes the two global values and determines what
 427 /// the result will look like in the destination module.  In particular, it
 428 /// computes the resultant linkage type, computes whether the global in the
 429 /// source should be copied over to the destination (replacing the existing
 430 /// one), and computes whether this linkage is an error or not. It also performs
 431 /// visibility checks: we cannot link together two symbols with different
 432 /// visibilities.
 433 bool ModuleLinker::getLinkageResult(GlobalValue *Dest, const GlobalValue *Src,
 434                                     GlobalValue::LinkageTypes &LT,
 435                                     bool &LinkFromSrc) {
 436   assert(Dest && "Must have two globals being queried");
 437   assert(!Src->hasLocalLinkage() &&
 438          "If Src has internal linkage, Dest shouldn't be set!");
 439
 440   // FIXME: GlobalAlias::isDeclaration is broken, should always be
 441   // false.
 442   bool SrcIsDeclaration = Src->isDeclaration() && !isa<GlobalAlias>(Src);
 443   bool DestIsDeclaration = Dest->isDeclaration() && !isa<GlobalAlias>(Dest);
 444
 445   if (SrcIsDeclaration) {
 446     // If Src is external or if both Src & Dest are external..  Just link the
 447     // external globals, we aren't adding anything.
 448     if (Src->hasDLLImportLinkage()) {
 449       // If one of GVs has DLLImport linkage, result should be dllimport'ed.
 450       if (DestIsDeclaration) {
 451         LinkFromSrc = true;
 452         LT = Src->getLinkage();
 453       }
 454     } else if (Dest->hasExternalWeakLinkage()) {
 455       // If the Dest is weak, use the source linkage.
 456       LinkFromSrc = true;
 457       LT = Src->getLinkage();
 458     } else {
 459       LinkFromSrc = false;
 460       LT = Dest->getLinkage();
 461     }
 462   } else if (DestIsDeclaration && !Dest->hasDLLImportLinkage()) {
 463     // If Dest is external but Src is not:
 464     LinkFromSrc = true;
 465     LT = Src->getLinkage();
 466   } else if (Src->isWeakForLinker()) {
 467     // At this point we know that Dest has LinkOnce, External*, Weak, Common,
 468     // or DLL* linkage.
 469     if (Dest->hasExternalWeakLinkage() ||
 470         Dest->hasAvailableExternallyLinkage() ||
 471         (Dest->hasLinkOnceLinkage() &&
 472          (Src->hasWeakLinkage() || Src->hasCommonLinkage()))) {
 473       LinkFromSrc = true;
 474       LT = Src->getLinkage();
 475     } else {
 476       LinkFromSrc = false;
 477       LT = Dest->getLinkage();
 478     }
 479   } else if (Dest->isWeakForLinker()) {
 480     // At this point we know that Src has External* or DLL* linkage.
 481     if (Src->hasExternalWeakLinkage()) {
 482       LinkFromSrc = false;
 483       LT = Dest->getLinkage();
 484     } else {
 485       LinkFromSrc = true;
 486       LT = GlobalValue::ExternalLinkage;
 487     }
 488   } else {
 489     assert((Dest->hasExternalLinkage()  || Dest->hasDLLImportLinkage() ||
 490             Dest->hasDLLExportLinkage() || Dest->hasExternalWeakLinkage()) &&
 491            (Src->hasExternalLinkage()   || Src->hasDLLImportLinkage() ||
 492             Src->hasDLLExportLinkage()  || Src->hasExternalWeakLinkage()) &&
 493            "Unexpected linkage type!");
 494     return emitError("Linking globals named '" + Src->getName() +
 495                  "': symbol multiply defined!");
 496   }
 497
 498   // Check visibility
 499   if (Src->getVisibility() != Dest->getVisibility() &&
 500       !SrcIsDeclaration && !DestIsDeclaration &&
 501       !Src->hasAvailableExternallyLinkage() &&
 502       !Dest->hasAvailableExternallyLinkage())
 503     return emitError("Linking globals named '" + Src->getName() +
 504                    "': symbols have different visibilities!");
 505   return false;
 506 }
 507
 508 /// computeTypeMapping - Loop over all of the linked values to compute type
 509 /// mappings.  For example, if we link "extern Foo *x" and "Foo *x = NULL", then
 510 /// we have two struct types 'Foo' but one got renamed when the module was
 511 /// loaded into the same LLVMContext.
 512 void ModuleLinker::computeTypeMapping() {
 513   // Incorporate globals.
 514   for (Module::global_iterator I = SrcM->global_begin(),
 515        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I) {
 516     GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(I);
 517     if (DGV == 0) continue;
 518
 519     if (!DGV->hasAppendingLinkage() || !I->hasAppendingLinkage()) {
 520       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), I->getType());
 521       continue;
 522     }
 523
 524     // Unify the element type of appending arrays.
 525     ArrayType *DAT = cast<ArrayType>(DGV->getType()->getElementType());
 526     ArrayType *SAT = cast<ArrayType>(I->getType()->getElementType());
 527     TypeMap.addTypeMapping(DAT->getElementType(), SAT->getElementType());
 528   }
 529
 530   // Incorporate functions.
 531   for (Module::iterator I = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); I != E; ++I) {
 532     if (GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(I))
 533       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), I->getType());
 534   }
 535
 536   // Don't bother incorporating aliases, they aren't generally typed well.
 537
 538   // Now that we have discovered all of the type equivalences, get a body for
 539   // any 'opaque' types in the dest module that are now resolved.
 540   TypeMap.linkDefinedTypeBodies();
 541 }
 542
 543 /// linkAppendingVarProto - If there were any appending global variables, link
 544 /// them together now.  Return true on error.
 545 bool ModuleLinker::linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV,
 546                                          GlobalVariable *SrcGV) {
 547
 548   if (!SrcGV->hasAppendingLinkage() || !DstGV->hasAppendingLinkage())
 549     return emitError("Linking globals named '" + SrcGV->getName() +
 550            "': can only link appending global with another appending global!");
 551
 552   ArrayType *DstTy = cast<ArrayType>(DstGV->getType()->getElementType());
 553   ArrayType *SrcTy =
 554     cast<ArrayType>(TypeMap.get(SrcGV->getType()->getElementType()));
 555   Type *EltTy = DstTy->getElementType();
 556
 557   // Check to see that they two arrays agree on type.
 558   if (EltTy != SrcTy->getElementType())
 559     return emitError("Appending variables with different element types!");
 560   if (DstGV->isConstant() != SrcGV->isConstant())
 561     return emitError("Appending variables linked with different const'ness!");
 562
 563   if (DstGV->getAlignment() != SrcGV->getAlignment())
 564     return emitError(
 565              "Appending variables with different alignment need to be linked!");
 566
 567   if (DstGV->getVisibility() != SrcGV->getVisibility())
 568     return emitError(
 569             "Appending variables with different visibility need to be linked!");
 570
 571   if (DstGV->getSection() != SrcGV->getSection())
 572     return emitError(
 573           "Appending variables with different section name need to be linked!");
 574
 575   uint64_t NewSize = DstTy->getNumElements() + SrcTy->getNumElements();
 576   ArrayType *NewType = ArrayType::get(EltTy, NewSize);
 577
 578   // Create the new global variable.
 579   GlobalVariable *NG =
 580     new GlobalVariable(*DstGV->getParent(), NewType, SrcGV->isConstant(),
 581                        DstGV->getLinkage(), /*init*/0, /*name*/"", DstGV,
 582                        DstGV->isThreadLocal(),
 583                        DstGV->getType()->getAddressSpace());
 584
 585   // Propagate alignment, visibility and section info.
 586   CopyGVAttributes(NG, DstGV);
 587
 588   AppendingVarInfo AVI;
 589   AVI.NewGV = NG;
 590   AVI.DstInit = DstGV->getInitializer();
 591   AVI.SrcInit = SrcGV->getInitializer();
 592   AppendingVars.push_back(AVI);
 593
 594   // Replace any uses of the two global variables with uses of the new
 595   // global.
 596   ValueMap[SrcGV] = ConstantExpr::getBitCast(NG, TypeMap.get(SrcGV->getType()));
 597
 598   DstGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NG, DstGV->getType()));
 599   DstGV->eraseFromParent();
 600
 601   // Zap the initializer in the source variable so we don't try to link it.
 602   SrcGV->setInitializer(0);
 603   SrcGV->setLinkage(GlobalValue::ExternalLinkage);
 604   return false;
 605 }
 606
 607 /// linkGlobalProto - Loop through the global variables in the src module and
 608 /// merge them into the dest module.
 609 bool ModuleLinker::linkGlobalProto(GlobalVariable *SGV) {
 610   GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(SGV);
 611
 612   if (DGV) {
 613     // Concatenation of appending linkage variables is magic and handled later.
 614     if (DGV->hasAppendingLinkage() || SGV->hasAppendingLinkage())
 615       return linkAppendingVarProto(cast<GlobalVariable>(DGV), SGV);
 616
 617     // Determine whether linkage of these two globals follows the source
 618     // module's definition or the destination module's definition.
 619     GlobalValue::LinkageTypes NewLinkage = GlobalValue::InternalLinkage;
 620     bool LinkFromSrc = false;
 621     if (getLinkageResult(DGV, SGV, NewLinkage, LinkFromSrc))
 622       return true;
 623
 624     // If we're not linking from the source, then keep the definition that we
 625     // have.
 626     if (!LinkFromSrc) {
 627       // Special case for const propagation.
 628       if (GlobalVariable *DGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(DGV))
 629         if (DGVar->isDeclaration() && SGV->isConstant() && !DGVar->isConstant())
 630           DGVar->setConstant(true);
 631
 632       // Set calculated linkage.
 633       DGV->setLinkage(NewLinkage);
 634
 635       // Make sure to remember this mapping.
 636       ValueMap[SGV] = ConstantExpr::getBitCast(DGV,TypeMap.get(SGV->getType()));
 637
 638       // Destroy the source global's initializer (and convert it to a prototype)
 639       // so that we don't attempt to copy it over when processing global
 640       // initializers.
 641       SGV->setInitializer(0);
 642       SGV->setLinkage(GlobalValue::ExternalLinkage);
 643       return false;
 644     }
 645   }
 646
 647   // No linking to be performed or linking from the source: simply create an
 648   // identical version of the symbol over in the dest module... the
 649   // initializer will be filled in later by LinkGlobalInits.
 650   GlobalVariable *NewDGV =
 651     new GlobalVariable(*DstM, TypeMap.get(SGV->getType()->getElementType()),
 652                        SGV->isConstant(), SGV->getLinkage(), /*init*/0,
 653                        SGV->getName(), /*insertbefore*/0,
 654                        SGV->isThreadLocal(),
 655                        SGV->getType()->getAddressSpace());
 656   // Propagate alignment, visibility and section info.
 657   CopyGVAttributes(NewDGV, SGV);
 658
 659   if (DGV) {
 660     DGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NewDGV, DGV->getType()));
 661     DGV->eraseFromParent();
 662   }
 663
 664   // Make sure to remember this mapping.
 665   ValueMap[SGV] = NewDGV;
 666   return false;
 667 }
 668
 669 /// linkFunctionProto - Link the function in the source module into the
 670 /// destination module if needed, setting up mapping information.
 671 bool ModuleLinker::linkFunctionProto(Function *SF) {
 672   GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(SF);
 673
 674   if (DGV) {
 675     GlobalValue::LinkageTypes NewLinkage = GlobalValue::InternalLinkage;
 676     bool LinkFromSrc = false;
 677     if (getLinkageResult(DGV, SF, NewLinkage, LinkFromSrc))
 678       return true;
 679
 680     if (!LinkFromSrc) {
 681       // Set calculated linkage
 682       DGV->setLinkage(NewLinkage);
 683
 684       // Make sure to remember this mapping.
 685       ValueMap[SF] = ConstantExpr::getBitCast(DGV, TypeMap.get(SF->getType()));
 686
 687       // Remove the body from the source module so we don't attempt to remap it.
 688       SF->deleteBody();
 689       return false;
 690     }
 691   }
 692
 693   // If there is no linkage to be performed or we are linking from the source,
 694   // bring SF over.
 695   Function *NewDF = Function::Create(TypeMap.get(SF->getFunctionType()),
 696                                      SF->getLinkage(), SF->getName(), DstM);
 697   CopyGVAttributes(NewDF, SF);
 698
 699   if (DGV) {
 700     // Any uses of DF need to change to NewDF, with cast.
 701     DGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NewDF, DGV->getType()));
 702     DGV->eraseFromParent();
 703   }
 704
 705   ValueMap[SF] = NewDF;
 706   return false;
 707 }
 708
 709 /// LinkAliasProto - Set up prototypes for any aliases that come over from the
 710 /// source module.
 711 bool ModuleLinker::linkAliasProto(GlobalAlias *SGA) {
 712   GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(SGA);
 713
 714   if (DGV) {
 715     GlobalValue::LinkageTypes NewLinkage = GlobalValue::InternalLinkage;
 716     bool LinkFromSrc = false;
 717     if (getLinkageResult(DGV, SGA, NewLinkage, LinkFromSrc))
 718       return true;
 719
 720     if (!LinkFromSrc) {
 721       // Set calculated linkage.
 722       DGV->setLinkage(NewLinkage);
 723
 724       // Make sure to remember this mapping.
 725       ValueMap[SGA] = ConstantExpr::getBitCast(DGV,TypeMap.get(SGA->getType()));
 726
 727       // Remove the body from the source module so we don't attempt to remap it.
 728       SGA->setAliasee(0);
 729       return false;
 730     }
 731   }
 732
 733   // If there is no linkage to be performed or we're linking from the source,
 734   // bring over SGA.
 735   GlobalAlias *NewDA = new GlobalAlias(TypeMap.get(SGA->getType()),
 736                                        SGA->getLinkage(), SGA->getName(),
 737                                        /*aliasee*/0, DstM);
 738   CopyGVAttributes(NewDA, SGA);
 739
 740   if (DGV) {
 741     // Any uses of DGV need to change to NewDA, with cast.
 742     DGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NewDA, DGV->getType()));
 743     DGV->eraseFromParent();
 744   }
 745
 746   ValueMap[SGA] = NewDA;
 747   return false;
 748 }
 749
 750 void ModuleLinker::linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI) {
 751   // Merge the initializer.
 752   SmallVector<Constant*, 16> Elements;
 753   if (ConstantArray *I = dyn_cast<ConstantArray>(AVI.DstInit)) {
 754     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
 755       Elements.push_back(I->getOperand(i));
 756   } else {
 757     assert(isa<ConstantAggregateZero>(AVI.DstInit));
 758     ArrayType *DstAT = cast<ArrayType>(AVI.DstInit->getType());
 759     Type *EltTy = DstAT->getElementType();
 760     Elements.append(DstAT->getNumElements(), Constant::getNullValue(EltTy));
 761   }
 762
 763   Constant *SrcInit = MapValue(AVI.SrcInit, ValueMap, RF_None, &TypeMap);
 764   if (const ConstantArray *I = dyn_cast<ConstantArray>(SrcInit)) {
 765     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
 766       Elements.push_back(I->getOperand(i));
 767   } else {
 768     assert(isa<ConstantAggregateZero>(SrcInit));
 769     ArrayType *SrcAT = cast<ArrayType>(SrcInit->getType());
 770     Type *EltTy = SrcAT->getElementType();
 771     Elements.append(SrcAT->getNumElements(), Constant::getNullValue(EltTy));
 772   }
 773   ArrayType *NewType = cast<ArrayType>(AVI.NewGV->getType()->getElementType());
 774   AVI.NewGV->setInitializer(ConstantArray::get(NewType, Elements));
 775 }
 776
 777
 778 // linkGlobalInits - Update the initializers in the Dest module now that all
 779 // globals that may be referenced are in Dest.
 780 void ModuleLinker::linkGlobalInits() {
 781   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
 782   for (Module::const_global_iterator I = SrcM->global_begin(),
 783        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I) {
 784     if (!I->hasInitializer()) continue;      // Only process initialized GV's.
 785
 786     // Grab destination global variable.
 787     GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[I]);
 788     // Figure out what the initializer looks like in the dest module.
 789     DGV->setInitializer(MapValue(I->getInitializer(), ValueMap,
 790                                  RF_None, &TypeMap));
 791   }
 792 }
 793
 794 // linkFunctionBody - Copy the source function over into the dest function and
 795 // fix up references to values.  At this point we know that Dest is an external
 796 // function, and that Src is not.
 797 void ModuleLinker::linkFunctionBody(Function *Dst, Function *Src) {
 798   assert(Src && Dst && Dst->isDeclaration() && !Src->isDeclaration());
 799
 800   // Go through and convert function arguments over, remembering the mapping.
 801   Function::arg_iterator DI = Dst->arg_begin();
 802   for (Function::arg_iterator I = Src->arg_begin(), E = Src->arg_end();
 803        I != E; ++I, ++DI) {
 804     DI->setName(I->getName());  // Copy the name over.
 805
 806     // Add a mapping to our mapping.
 807     ValueMap[I] = DI;
 808   }
 809
 810   // Splice the body of the source function into the dest function.
 811   Dst->getBasicBlockList().splice(Dst->end(), Src->getBasicBlockList());
 812
 813   // At this point, all of the instructions and values of the function are now
 814   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values in
 815   // the Source function as operands.  Loop through all of the operands of the
 816   // functions and patch them up to point to the local versions.
 817   for (Function::iterator BB = Dst->begin(), BE = Dst->end(); BB != BE; ++BB)
 818     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
 819       RemapInstruction(I, ValueMap, RF_IgnoreMissingEntries, &TypeMap);
 820
 821   // There is no need to map the arguments anymore.
 822   for (Function::arg_iterator I = Src->arg_begin(), E = Src->arg_end();
 823        I != E; ++I)
 824     ValueMap.erase(I);
 825 }
 826
 827
 828 void ModuleLinker::linkAliasBodies() {
 829   for (Module::alias_iterator I = SrcM->alias_begin(), E = SrcM->alias_end();
 830        I != E; ++I)
 831     if (Constant *Aliasee = I->getAliasee()) {
 832       GlobalAlias *DA = cast<GlobalAlias>(ValueMap[I]);
 833       DA->setAliasee(MapValue(Aliasee, ValueMap, RF_None, &TypeMap));
 834     }
 835 }
 836
 837 /// linkNamedMDNodes - Insert all of the named mdnodes in Src into the Dest
 838 /// module.
 839 void ModuleLinker::linkNamedMDNodes() {
 840   for (Module::const_named_metadata_iterator I = SrcM->named_metadata_begin(),
 841        E = SrcM->named_metadata_end(); I != E; ++I) {
 842     NamedMDNode *DestNMD = DstM->getOrInsertNamedMetadata(I->getName());
 843     // Add Src elements into Dest node.
 844     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
 845       DestNMD->addOperand(MapValue(I->getOperand(i), ValueMap,
 846                                    RF_None, &TypeMap));
 847   }
 848 }
 849
 850 bool ModuleLinker::run() {
 851   assert(DstM && "Null Destination module");
 852   assert(SrcM && "Null Source Module");
 853
 854   // Inherit the target data from the source module if the destination module
 855   // doesn't have one already.
 856   if (DstM->getDataLayout().empty() && !SrcM->getDataLayout().empty())
 857     DstM->setDataLayout(SrcM->getDataLayout());
 858
 859   // Copy the target triple from the source to dest if the dest's is empty.
 860   if (DstM->getTargetTriple().empty() && !SrcM->getTargetTriple().empty())
 861     DstM->setTargetTriple(SrcM->getTargetTriple());
 862
 863   if (!SrcM->getDataLayout().empty() && !DstM->getDataLayout().empty() &&
 864       SrcM->getDataLayout() != DstM->getDataLayout())
 865     errs() << "WARNING: Linking two modules of different data layouts!\n";
 866   if (!SrcM->getTargetTriple().empty() &&
 867       DstM->getTargetTriple() != SrcM->getTargetTriple()) {
 868     errs() << "WARNING: Linking two modules of different target triples: ";
 869     if (!SrcM->getModuleIdentifier().empty())
 870       errs() << SrcM->getModuleIdentifier() << ": ";
 871     errs() << "'" << SrcM->getTargetTriple() << "' and '"
 872            << DstM->getTargetTriple() << "'\n";
 873   }
 874
 875   // Append the module inline asm string.
 876   if (!SrcM->getModuleInlineAsm().empty()) {
 877     if (DstM->getModuleInlineAsm().empty())
 878       DstM->setModuleInlineAsm(SrcM->getModuleInlineAsm());
 879     else
 880       DstM->setModuleInlineAsm(DstM->getModuleInlineAsm()+"\n"+
 881                                SrcM->getModuleInlineAsm());
 882   }
 883
 884   // Update the destination module's dependent libraries list with the libraries
 885   // from the source module. There's no opportunity for duplicates here as the
 886   // Module ensures that duplicate insertions are discarded.
 887   for (Module::lib_iterator SI = SrcM->lib_begin(), SE = SrcM->lib_end();
 888        SI != SE; ++SI)
 889     DstM->addLibrary(*SI);
 890
 891   // If the source library's module id is in the dependent library list of the
 892   // destination library, remove it since that module is now linked in.
 893   StringRef ModuleId = SrcM->getModuleIdentifier();
 894   if (!ModuleId.empty())
 895     DstM->removeLibrary(sys::path::stem(ModuleId));
 896
 897
 898   // Loop over all of the linked values to compute type mappings.
 899   computeTypeMapping();
 900
 901   // Insert all of the globals in src into the DstM module... without linking
 902   // initializers (which could refer to functions not yet mapped over).
 903   for (Module::global_iterator I = SrcM->global_begin(),
 904        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I)
 905     if (linkGlobalProto(I))
 906       return true;
 907
 908   // Link the functions together between the two modules, without doing function
 909   // bodies... this just adds external function prototypes to the DstM
 910   // function...  We do this so that when we begin processing function bodies,
 911   // all of the global values that may be referenced are available in our
 912   // ValueMap.
 913   for (Module::iterator I = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); I != E; ++I)
 914     if (linkFunctionProto(I))
 915       return true;
 916
 917   // If there were any aliases, link them now.
 918   for (Module::alias_iterator I = SrcM->alias_begin(),
 919        E = SrcM->alias_end(); I != E; ++I)
 920     if (linkAliasProto(I))
 921       return true;
 922
 923   for (unsigned i = 0, e = AppendingVars.size(); i != e; ++i)
 924     linkAppendingVarInit(AppendingVars[i]);
 925
 926   // Update the initializers in the DstM module now that all globals that may
 927   // be referenced are in DstM.
 928   linkGlobalInits();
 929
 930   // Link in the function bodies that are defined in the source module into
 931   // DstM.
 932   for (Module::iterator SF = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); SF != E; ++SF) {
 933     if (SF->isDeclaration()) continue;      // No body if function is external.
 934
 935     linkFunctionBody(cast<Function>(ValueMap[SF]), SF);
 936   }
 937
 938   // Resolve all uses of aliases with aliasees.
 939   linkAliasBodies();
 940
 941   // Remap all of the named mdnoes in Src into the DstM module. We do this
 942   // after linking GlobalValues so that MDNodes that reference GlobalValues
 943   // are properly remapped.
 944   linkNamedMDNodes();
 945
 946   // Now that all of the types from the source are used, resolve any structs
 947   // copied over to the dest that didn't exist there.
 948   TypeMap.linkDefinedTypeBodies();
 949
 950   return false;
 951 }
 952
 953 //===----------------------------------------------------------------------===//
 954 // LinkModules entrypoint.
 955 //===----------------------------------------------------------------------===//
 956
 957 // LinkModules - This function links two modules together, with the resulting
 958 // left module modified to be the composite of the two input modules.  If an
 959 // error occurs, true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate
 960 // the problem.  Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and
 961 // shouldn't be relied on to be consistent.
 962 bool Linker::LinkModules(Module *Dest, Module *Src, std::string *ErrorMsg) {
 963   ModuleLinker TheLinker(Dest, Src);
 964   if (TheLinker.run()) {
 965     if (ErrorMsg) *ErrorMsg = TheLinker.ErrorMsg;
 966     return true;
 967   }
 968
 969   return false;
 970 }