Refactor duplicated code. NFC.
[oota-llvm.git] / lib / Linker / LinkModules.cpp
1 //===- lib/Linker/LinkModules.cpp - Module Linker Implementation ----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the LLVM module linker.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Linker/Linker.h"
15 #include "llvm-c/Linker.h"
16 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
17 #include "llvm/ADT/Optional.h"
18 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/IR/Constants.h"
22 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
23 #include "llvm/IR/DiagnosticPrinter.h"
24 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
25 #include "llvm/IR/Module.h"
26 #include "llvm/IR/TypeFinder.h"
27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
28 #include "llvm/Support/Debug.h"
29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
30 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
31 #include <cctype>
32 #include <tuple>
33 using namespace llvm;
34
35
36 //===----------------------------------------------------------------------===//
37 // TypeMap implementation.
38 //===----------------------------------------------------------------------===//
39
40 namespace {
41 class TypeMapTy : public ValueMapTypeRemapper {
42   /// This is a mapping from a source type to a destination type to use.
43   DenseMap<Type*, Type*> MappedTypes;
44
45   /// When checking to see if two subgraphs are isomorphic, we speculatively
46   /// add types to MappedTypes, but keep track of them here in case we need to
47   /// roll back.
48   SmallVector<Type*, 16> SpeculativeTypes;
49
50   SmallVector<StructType*, 16> SpeculativeDstOpaqueTypes;
51
52   /// This is a list of non-opaque structs in the source module that are mapped
53   /// to an opaque struct in the destination module.
54   SmallVector<StructType*, 16> SrcDefinitionsToResolve;
55
56   /// This is the set of opaque types in the destination modules who are
57   /// getting a body from the source module.
58   SmallPtrSet<StructType*, 16> DstResolvedOpaqueTypes;
59
60 public:
61   TypeMapTy(Linker::IdentifiedStructTypeSet &DstStructTypesSet)
62       : DstStructTypesSet(DstStructTypesSet) {}
63
64   Linker::IdentifiedStructTypeSet &DstStructTypesSet;
65   /// Indicate that the specified type in the destination module is conceptually
66   /// equivalent to the specified type in the source module.
67   void addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy);
68
69   /// Produce a body for an opaque type in the dest module from a type
70   /// definition in the source module.
71   void linkDefinedTypeBodies();
72
73   /// Return the mapped type to use for the specified input type from the
74   /// source module.
75   Type *get(Type *SrcTy);
76   Type *get(Type *SrcTy, SmallPtrSet<StructType *, 8> &Visited);
77
78   void finishType(StructType *DTy, StructType *STy, ArrayRef<Type *> ETypes);
79
80   FunctionType *get(FunctionType *T) {
81     return cast<FunctionType>(get((Type *)T));
82   }
83
84   /// Dump out the type map for debugging purposes.
85   void dump() const {
86     for (auto &Pair : MappedTypes) {
87       dbgs() << "TypeMap: ";
88       Pair.first->print(dbgs());
89       dbgs() << " => ";
90       Pair.second->print(dbgs());
91       dbgs() << '\n';
92     }
93   }
94
95 private:
96   Type *remapType(Type *SrcTy) override { return get(SrcTy); }
97
98   bool areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy);
99 };
100 }
101
102 void TypeMapTy::addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
103   assert(SpeculativeTypes.empty());
104   assert(SpeculativeDstOpaqueTypes.empty());
105
106   // Check to see if these types are recursively isomorphic and establish a
107   // mapping between them if so.
108   if (!areTypesIsomorphic(DstTy, SrcTy)) {
109     // Oops, they aren't isomorphic.  Just discard this request by rolling out
110     // any speculative mappings we've established.
111     for (Type *Ty : SpeculativeTypes)
112       MappedTypes.erase(Ty);
113
114     SrcDefinitionsToResolve.resize(SrcDefinitionsToResolve.size() -
115                                    SpeculativeDstOpaqueTypes.size());
116     for (StructType *Ty : SpeculativeDstOpaqueTypes)
117       DstResolvedOpaqueTypes.erase(Ty);
118   } else {
119     for (Type *Ty : SpeculativeTypes)
120       if (auto *STy = dyn_cast<StructType>(Ty))
121         if (STy->hasName())
122           STy->setName("");
123   }
124   SpeculativeTypes.clear();
125   SpeculativeDstOpaqueTypes.clear();
126 }
127
128 /// Recursively walk this pair of types, returning true if they are isomorphic,
129 /// false if they are not.
130 bool TypeMapTy::areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
131   // Two types with differing kinds are clearly not isomorphic.
132   if (DstTy->getTypeID() != SrcTy->getTypeID())
133     return false;
134
135   // If we have an entry in the MappedTypes table, then we have our answer.
136   Type *&Entry = MappedTypes[SrcTy];
137   if (Entry)
138     return Entry == DstTy;
139
140   // Two identical types are clearly isomorphic.  Remember this
141   // non-speculatively.
142   if (DstTy == SrcTy) {
143     Entry = DstTy;
144     return true;
145   }
146
147   // Okay, we have two types with identical kinds that we haven't seen before.
148
149   // If this is an opaque struct type, special case it.
150   if (StructType *SSTy = dyn_cast<StructType>(SrcTy)) {
151     // Mapping an opaque type to any struct, just keep the dest struct.
152     if (SSTy->isOpaque()) {
153       Entry = DstTy;
154       SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
155       return true;
156     }
157
158     // Mapping a non-opaque source type to an opaque dest.  If this is the first
159     // type that we're mapping onto this destination type then we succeed.  Keep
160     // the dest, but fill it in later. If this is the second (different) type
161     // that we're trying to map onto the same opaque type then we fail.
162     if (cast<StructType>(DstTy)->isOpaque()) {
163       // We can only map one source type onto the opaque destination type.
164       if (!DstResolvedOpaqueTypes.insert(cast<StructType>(DstTy)).second)
165         return false;
166       SrcDefinitionsToResolve.push_back(SSTy);
167       SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
168       SpeculativeDstOpaqueTypes.push_back(cast<StructType>(DstTy));
169       Entry = DstTy;
170       return true;
171     }
172   }
173
174   // If the number of subtypes disagree between the two types, then we fail.
175   if (SrcTy->getNumContainedTypes() != DstTy->getNumContainedTypes())
176     return false;
177
178   // Fail if any of the extra properties (e.g. array size) of the type disagree.
179   if (isa<IntegerType>(DstTy))
180     return false;  // bitwidth disagrees.
181   if (PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(DstTy)) {
182     if (PT->getAddressSpace() != cast<PointerType>(SrcTy)->getAddressSpace())
183       return false;
184
185   } else if (FunctionType *FT = dyn_cast<FunctionType>(DstTy)) {
186     if (FT->isVarArg() != cast<FunctionType>(SrcTy)->isVarArg())
187       return false;
188   } else if (StructType *DSTy = dyn_cast<StructType>(DstTy)) {
189     StructType *SSTy = cast<StructType>(SrcTy);
190     if (DSTy->isLiteral() != SSTy->isLiteral() ||
191         DSTy->isPacked() != SSTy->isPacked())
192       return false;
193   } else if (ArrayType *DATy = dyn_cast<ArrayType>(DstTy)) {
194     if (DATy->getNumElements() != cast<ArrayType>(SrcTy)->getNumElements())
195       return false;
196   } else if (VectorType *DVTy = dyn_cast<VectorType>(DstTy)) {
197     if (DVTy->getNumElements() != cast<VectorType>(SrcTy)->getNumElements())
198       return false;
199   }
200
201   // Otherwise, we speculate that these two types will line up and recursively
202   // check the subelements.
203   Entry = DstTy;
204   SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
205
206   for (unsigned I = 0, E = SrcTy->getNumContainedTypes(); I != E; ++I)
207     if (!areTypesIsomorphic(DstTy->getContainedType(I),
208                             SrcTy->getContainedType(I)))
209       return false;
210
211   // If everything seems to have lined up, then everything is great.
212   return true;
213 }
214
215 void TypeMapTy::linkDefinedTypeBodies() {
216   SmallVector<Type*, 16> Elements;
217   for (StructType *SrcSTy : SrcDefinitionsToResolve) {
218     StructType *DstSTy = cast<StructType>(MappedTypes[SrcSTy]);
219     assert(DstSTy->isOpaque());
220
221     // Map the body of the source type over to a new body for the dest type.
222     Elements.resize(SrcSTy->getNumElements());
223     for (unsigned I = 0, E = Elements.size(); I != E; ++I)
224       Elements[I] = get(SrcSTy->getElementType(I));
225
226     DstSTy->setBody(Elements, SrcSTy->isPacked());
227   }
228   SrcDefinitionsToResolve.clear();
229   DstResolvedOpaqueTypes.clear();
230 }
231
232 void TypeMapTy::finishType(StructType *DTy, StructType *STy,
233                            ArrayRef<Type *> ETypes) {
234   DTy->setBody(ETypes, STy->isPacked());
235
236   // Steal STy's name.
237   if (STy->hasName()) {
238     SmallString<16> TmpName = STy->getName();
239     STy->setName("");
240     DTy->setName(TmpName);
241   }
242
243   DstStructTypesSet.addNonOpaque(DTy);
244 }
245
246 Type *TypeMapTy::get(Type *Ty) {
247   SmallPtrSet<StructType *, 8> Visited;
248   return get(Ty, Visited);
249 }
250
251 Type *TypeMapTy::get(Type *Ty, SmallPtrSet<StructType *, 8> &Visited) {
252   // If we already have an entry for this type, return it.
253   Type **Entry = &MappedTypes[Ty];
254   if (*Entry)
255     return *Entry;
256
257   // These are types that LLVM itself will unique.
258   bool IsUniqued = !isa<StructType>(Ty) || cast<StructType>(Ty)->isLiteral();
259
260 #ifndef NDEBUG
261   if (!IsUniqued) {
262     for (auto &Pair : MappedTypes) {
263       assert(!(Pair.first != Ty && Pair.second == Ty) &&
264              "mapping to a source type");
265     }
266   }
267 #endif
268
269   if (!IsUniqued && !Visited.insert(cast<StructType>(Ty)).second) {
270     StructType *DTy = StructType::create(Ty->getContext());
271     return *Entry = DTy;
272   }
273
274   // If this is not a recursive type, then just map all of the elements and
275   // then rebuild the type from inside out.
276   SmallVector<Type *, 4> ElementTypes;
277
278   // If there are no element types to map, then the type is itself.  This is
279   // true for the anonymous {} struct, things like 'float', integers, etc.
280   if (Ty->getNumContainedTypes() == 0 && IsUniqued)
281     return *Entry = Ty;
282
283   // Remap all of the elements, keeping track of whether any of them change.
284   bool AnyChange = false;
285   ElementTypes.resize(Ty->getNumContainedTypes());
286   for (unsigned I = 0, E = Ty->getNumContainedTypes(); I != E; ++I) {
287     ElementTypes[I] = get(Ty->getContainedType(I), Visited);
288     AnyChange |= ElementTypes[I] != Ty->getContainedType(I);
289   }
290
291   // If we found our type while recursively processing stuff, just use it.
292   Entry = &MappedTypes[Ty];
293   if (*Entry) {
294     if (auto *DTy = dyn_cast<StructType>(*Entry)) {
295       if (DTy->isOpaque()) {
296         auto *STy = cast<StructType>(Ty);
297         finishType(DTy, STy, ElementTypes);
298       }
299     }
300     return *Entry;
301   }
302
303   // If all of the element types mapped directly over and the type is not
304   // a nomed struct, then the type is usable as-is.
305   if (!AnyChange && IsUniqued)
306     return *Entry = Ty;
307
308   // Otherwise, rebuild a modified type.
309   switch (Ty->getTypeID()) {
310   default:
311     llvm_unreachable("unknown derived type to remap");
312   case Type::ArrayTyID:
313     return *Entry = ArrayType::get(ElementTypes[0],
314                                    cast<ArrayType>(Ty)->getNumElements());
315   case Type::VectorTyID:
316     return *Entry = VectorType::get(ElementTypes[0],
317                                     cast<VectorType>(Ty)->getNumElements());
318   case Type::PointerTyID:
319     return *Entry = PointerType::get(ElementTypes[0],
320                                      cast<PointerType>(Ty)->getAddressSpace());
321   case Type::FunctionTyID:
322     return *Entry = FunctionType::get(ElementTypes[0],
323                                       makeArrayRef(ElementTypes).slice(1),
324                                       cast<FunctionType>(Ty)->isVarArg());
325   case Type::StructTyID: {
326     auto *STy = cast<StructType>(Ty);
327     bool IsPacked = STy->isPacked();
328     if (IsUniqued)
329       return *Entry = StructType::get(Ty->getContext(), ElementTypes, IsPacked);
330
331     // If the type is opaque, we can just use it directly.
332     if (STy->isOpaque()) {
333       DstStructTypesSet.addOpaque(STy);
334       return *Entry = Ty;
335     }
336
337     if (StructType *OldT =
338             DstStructTypesSet.findNonOpaque(ElementTypes, IsPacked)) {
339       STy->setName("");
340       return *Entry = OldT;
341     }
342
343     if (!AnyChange) {
344       DstStructTypesSet.addNonOpaque(STy);
345       return *Entry = Ty;
346     }
347
348     StructType *DTy = StructType::create(Ty->getContext());
349     finishType(DTy, STy, ElementTypes);
350     return *Entry = DTy;
351   }
352   }
353 }
354
355 //===----------------------------------------------------------------------===//
356 // ModuleLinker implementation.
357 //===----------------------------------------------------------------------===//
358
359 namespace {
360 class ModuleLinker;
361
362 /// Creates prototypes for functions that are lazily linked on the fly. This
363 /// speeds up linking for modules with many/ lazily linked functions of which
364 /// few get used.
365 class ValueMaterializerTy : public ValueMaterializer {
366   TypeMapTy &TypeMap;
367   Module *DstM;
368   std::vector<Function *> &LazilyLinkFunctions;
369
370 public:
371   ValueMaterializerTy(TypeMapTy &TypeMap, Module *DstM,
372                       std::vector<Function *> &LazilyLinkFunctions)
373       : ValueMaterializer(), TypeMap(TypeMap), DstM(DstM),
374         LazilyLinkFunctions(LazilyLinkFunctions) {}
375
376   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
377 };
378
379 class LinkDiagnosticInfo : public DiagnosticInfo {
380   const Twine &Msg;
381
382 public:
383   LinkDiagnosticInfo(DiagnosticSeverity Severity, const Twine &Msg);
384   void print(DiagnosticPrinter &DP) const override;
385 };
386 LinkDiagnosticInfo::LinkDiagnosticInfo(DiagnosticSeverity Severity,
387                                        const Twine &Msg)
388     : DiagnosticInfo(DK_Linker, Severity), Msg(Msg) {}
389 void LinkDiagnosticInfo::print(DiagnosticPrinter &DP) const { DP << Msg; }
390
391 /// This is an implementation class for the LinkModules function, which is the
392 /// entrypoint for this file.
393 class ModuleLinker {
394   Module *DstM, *SrcM;
395
396   TypeMapTy TypeMap;
397   ValueMaterializerTy ValMaterializer;
398
399   /// Mapping of values from what they used to be in Src, to what they are now
400   /// in DstM.  ValueToValueMapTy is a ValueMap, which involves some overhead
401   /// due to the use of Value handles which the Linker doesn't actually need,
402   /// but this allows us to reuse the ValueMapper code.
403   ValueToValueMapTy ValueMap;
404
405   struct AppendingVarInfo {
406     GlobalVariable *NewGV;   // New aggregate global in dest module.
407     const Constant *DstInit; // Old initializer from dest module.
408     const Constant *SrcInit; // Old initializer from src module.
409   };
410
411   std::vector<AppendingVarInfo> AppendingVars;
412
413   // Set of items not to link in from source.
414   SmallPtrSet<const Value *, 16> DoNotLinkFromSource;
415
416   // Vector of functions to lazily link in.
417   std::vector<Function *> LazilyLinkFunctions;
418
419   Linker::DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler;
420
421 public:
422   ModuleLinker(Module *dstM, Linker::IdentifiedStructTypeSet &Set, Module *srcM,
423                Linker::DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler)
424       : DstM(dstM), SrcM(srcM), TypeMap(Set),
425         ValMaterializer(TypeMap, DstM, LazilyLinkFunctions),
426         DiagnosticHandler(DiagnosticHandler) {}
427
428   bool run();
429
430 private:
431   bool shouldLinkFromSource(bool &LinkFromSrc, const GlobalValue &Dest,
432                             const GlobalValue &Src);
433
434   /// Helper method for setting a message and returning an error code.
435   bool emitError(const Twine &Message) {
436     DiagnosticHandler(LinkDiagnosticInfo(DS_Error, Message));
437     return true;
438   }
439
440   void emitWarning(const Twine &Message) {
441     DiagnosticHandler(LinkDiagnosticInfo(DS_Warning, Message));
442   }
443
444   bool getComdatLeader(Module *M, StringRef ComdatName,
445                        const GlobalVariable *&GVar);
446   bool computeResultingSelectionKind(StringRef ComdatName,
447                                      Comdat::SelectionKind Src,
448                                      Comdat::SelectionKind Dst,
449                                      Comdat::SelectionKind &Result,
450                                      bool &LinkFromSrc);
451   std::map<const Comdat *, std::pair<Comdat::SelectionKind, bool>>
452       ComdatsChosen;
453   bool getComdatResult(const Comdat *SrcC, Comdat::SelectionKind &SK,
454                        bool &LinkFromSrc);
455
456   /// Given a global in the source module, return the global in the
457   /// destination module that is being linked to, if any.
458   GlobalValue *getLinkedToGlobal(const GlobalValue *SrcGV) {
459     // If the source has no name it can't link.  If it has local linkage,
460     // there is no name match-up going on.
461     if (!SrcGV->hasName() || SrcGV->hasLocalLinkage())
462       return nullptr;
463
464     // Otherwise see if we have a match in the destination module's symtab.
465     GlobalValue *DGV = DstM->getNamedValue(SrcGV->getName());
466     if (!DGV)
467       return nullptr;
468
469     // If we found a global with the same name in the dest module, but it has
470     // internal linkage, we are really not doing any linkage here.
471     if (DGV->hasLocalLinkage())
472       return nullptr;
473
474     // Otherwise, we do in fact link to the destination global.
475     return DGV;
476   }
477
478   void computeTypeMapping();
479
480   void upgradeMismatchedGlobalArray(StringRef Name);
481   void upgradeMismatchedGlobals();
482
483   bool linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV,
484                              const GlobalVariable *SrcGV);
485
486   bool linkGlobalValueProto(GlobalValue *GV);
487   GlobalValue *linkGlobalVariableProto(const GlobalVariable *SGVar,
488                                        GlobalValue *DGV);
489   GlobalValue *linkFunctionProto(const Function *SF, GlobalValue *DGV);
490   GlobalValue *linkGlobalAliasProto(const GlobalAlias *SGA, GlobalValue *DGV);
491
492   bool linkModuleFlagsMetadata();
493
494   void linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI);
495   void linkGlobalInits();
496   void linkFunctionBody(Function *Dst, Function *Src);
497   void linkAliasBodies();
498   void linkNamedMDNodes();
499 };
500 }
501
502 /// The LLVM SymbolTable class autorenames globals that conflict in the symbol
503 /// table. This is good for all clients except for us. Go through the trouble
504 /// to force this back.
505 static void forceRenaming(GlobalValue *GV, StringRef Name) {
506   // If the global doesn't force its name or if it already has the right name,
507   // there is nothing for us to do.
508   if (GV->hasLocalLinkage() || GV->getName() == Name)
509     return;
510
511   Module *M = GV->getParent();
512
513   // If there is a conflict, rename the conflict.
514   if (GlobalValue *ConflictGV = M->getNamedValue(Name)) {
515     GV->takeName(ConflictGV);
516     ConflictGV->setName(Name);    // This will cause ConflictGV to get renamed
517     assert(ConflictGV->getName() != Name && "forceRenaming didn't work");
518   } else {
519     GV->setName(Name);              // Force the name back
520   }
521 }
522
523 /// copy additional attributes (those not needed to construct a GlobalValue)
524 /// from the SrcGV to the DestGV.
525 static void copyGVAttributes(GlobalValue *DestGV, const GlobalValue *SrcGV) {
526   DestGV->copyAttributesFrom(SrcGV);
527   forceRenaming(DestGV, SrcGV->getName());
528 }
529
530 static bool isLessConstraining(GlobalValue::VisibilityTypes a,
531                                GlobalValue::VisibilityTypes b) {
532   if (a == GlobalValue::HiddenVisibility)
533     return false;
534   if (b == GlobalValue::HiddenVisibility)
535     return true;
536   if (a == GlobalValue::ProtectedVisibility)
537     return false;
538   if (b == GlobalValue::ProtectedVisibility)
539     return true;
540   return false;
541 }
542
543 Value *ValueMaterializerTy::materializeValueFor(Value *V) {
544   Function *SF = dyn_cast<Function>(V);
545   if (!SF)
546     return nullptr;
547
548   Function *DF = Function::Create(TypeMap.get(SF->getFunctionType()),
549                                   SF->getLinkage(), SF->getName(), DstM);
550   copyGVAttributes(DF, SF);
551
552   if (Comdat *SC = SF->getComdat()) {
553     Comdat *DC = DstM->getOrInsertComdat(SC->getName());
554     DF->setComdat(DC);
555   }
556
557   LazilyLinkFunctions.push_back(SF);
558   return DF;
559 }
560
561 bool ModuleLinker::getComdatLeader(Module *M, StringRef ComdatName,
562                                    const GlobalVariable *&GVar) {
563   const GlobalValue *GVal = M->getNamedValue(ComdatName);
564   if (const auto *GA = dyn_cast_or_null<GlobalAlias>(GVal)) {
565     GVal = GA->getBaseObject();
566     if (!GVal)
567       // We cannot resolve the size of the aliasee yet.
568       return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
569                        "': COMDAT key involves incomputable alias size.");
570   }
571
572   GVar = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(GVal);
573   if (!GVar)
574     return emitError(
575         "Linking COMDATs named '" + ComdatName +
576         "': GlobalVariable required for data dependent selection!");
577
578   return false;
579 }
580
581 bool ModuleLinker::computeResultingSelectionKind(StringRef ComdatName,
582                                                  Comdat::SelectionKind Src,
583                                                  Comdat::SelectionKind Dst,
584                                                  Comdat::SelectionKind &Result,
585                                                  bool &LinkFromSrc) {
586   // The ability to mix Comdat::SelectionKind::Any with
587   // Comdat::SelectionKind::Largest is a behavior that comes from COFF.
588   bool DstAnyOrLargest = Dst == Comdat::SelectionKind::Any ||
589                          Dst == Comdat::SelectionKind::Largest;
590   bool SrcAnyOrLargest = Src == Comdat::SelectionKind::Any ||
591                          Src == Comdat::SelectionKind::Largest;
592   if (DstAnyOrLargest && SrcAnyOrLargest) {
593     if (Dst == Comdat::SelectionKind::Largest ||
594         Src == Comdat::SelectionKind::Largest)
595       Result = Comdat::SelectionKind::Largest;
596     else
597       Result = Comdat::SelectionKind::Any;
598   } else if (Src == Dst) {
599     Result = Dst;
600   } else {
601     return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
602                      "': invalid selection kinds!");
603   }
604
605   switch (Result) {
606   case Comdat::SelectionKind::Any:
607     // Go with Dst.
608     LinkFromSrc = false;
609     break;
610   case Comdat::SelectionKind::NoDuplicates:
611     return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
612                      "': noduplicates has been violated!");
613   case Comdat::SelectionKind::ExactMatch:
614   case Comdat::SelectionKind::Largest:
615   case Comdat::SelectionKind::SameSize: {
616     const GlobalVariable *DstGV;
617     const GlobalVariable *SrcGV;
618     if (getComdatLeader(DstM, ComdatName, DstGV) ||
619         getComdatLeader(SrcM, ComdatName, SrcGV))
620       return true;
621
622     const DataLayout *DstDL = DstM->getDataLayout();
623     const DataLayout *SrcDL = SrcM->getDataLayout();
624     if (!DstDL || !SrcDL) {
625       return emitError(
626           "Linking COMDATs named '" + ComdatName +
627           "': can't do size dependent selection without DataLayout!");
628     }
629     uint64_t DstSize =
630         DstDL->getTypeAllocSize(DstGV->getType()->getPointerElementType());
631     uint64_t SrcSize =
632         SrcDL->getTypeAllocSize(SrcGV->getType()->getPointerElementType());
633     if (Result == Comdat::SelectionKind::ExactMatch) {
634       if (SrcGV->getInitializer() != DstGV->getInitializer())
635         return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
636                          "': ExactMatch violated!");
637       LinkFromSrc = false;
638     } else if (Result == Comdat::SelectionKind::Largest) {
639       LinkFromSrc = SrcSize > DstSize;
640     } else if (Result == Comdat::SelectionKind::SameSize) {
641       if (SrcSize != DstSize)
642         return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
643                          "': SameSize violated!");
644       LinkFromSrc = false;
645     } else {
646       llvm_unreachable("unknown selection kind");
647     }
648     break;
649   }
650   }
651
652   return false;
653 }
654
655 bool ModuleLinker::getComdatResult(const Comdat *SrcC,
656                                    Comdat::SelectionKind &Result,
657                                    bool &LinkFromSrc) {
658   Comdat::SelectionKind SSK = SrcC->getSelectionKind();
659   StringRef ComdatName = SrcC->getName();
660   Module::ComdatSymTabType &ComdatSymTab = DstM->getComdatSymbolTable();
661   Module::ComdatSymTabType::iterator DstCI = ComdatSymTab.find(ComdatName);
662
663   if (DstCI == ComdatSymTab.end()) {
664     // Use the comdat if it is only available in one of the modules.
665     LinkFromSrc = true;
666     Result = SSK;
667     return false;
668   }
669
670   const Comdat *DstC = &DstCI->second;
671   Comdat::SelectionKind DSK = DstC->getSelectionKind();
672   return computeResultingSelectionKind(ComdatName, SSK, DSK, Result,
673                                        LinkFromSrc);
674 }
675
676 bool ModuleLinker::shouldLinkFromSource(bool &LinkFromSrc,
677                                         const GlobalValue &Dest,
678                                         const GlobalValue &Src) {
679   // We always have to add Src if it has appending linkage.
680   if (Src.hasAppendingLinkage()) {
681     LinkFromSrc = true;
682     return false;
683   }
684
685   bool SrcIsDeclaration = Src.isDeclarationForLinker();
686   bool DestIsDeclaration = Dest.isDeclarationForLinker();
687
688   if (SrcIsDeclaration) {
689     // If Src is external or if both Src & Dest are external..  Just link the
690     // external globals, we aren't adding anything.
691     if (Src.hasDLLImportStorageClass()) {
692       // If one of GVs is marked as DLLImport, result should be dllimport'ed.
693       LinkFromSrc = DestIsDeclaration;
694       return false;
695     }
696     // If the Dest is weak, use the source linkage.
697     LinkFromSrc = Dest.hasExternalWeakLinkage();
698     return false;
699   }
700
701   if (DestIsDeclaration) {
702     // If Dest is external but Src is not:
703     LinkFromSrc = true;
704     return false;
705   }
706
707   if (Src.hasCommonLinkage()) {
708     if (Dest.hasLinkOnceLinkage() || Dest.hasWeakLinkage()) {
709       LinkFromSrc = true;
710       return false;
711     }
712
713     if (!Dest.hasCommonLinkage()) {
714       LinkFromSrc = false;
715       return false;
716     }
717
718     // FIXME: Make datalayout mandatory and just use getDataLayout().
719     DataLayout DL(Dest.getParent());
720
721     uint64_t DestSize = DL.getTypeAllocSize(Dest.getType()->getElementType());
722     uint64_t SrcSize = DL.getTypeAllocSize(Src.getType()->getElementType());
723     LinkFromSrc = SrcSize > DestSize;
724     return false;
725   }
726
727   if (Src.isWeakForLinker()) {
728     assert(!Dest.hasExternalWeakLinkage());
729     assert(!Dest.hasAvailableExternallyLinkage());
730
731     if (Dest.hasLinkOnceLinkage() && Src.hasWeakLinkage()) {
732       LinkFromSrc = true;
733       return false;
734     }
735
736     LinkFromSrc = false;
737     return false;
738   }
739
740   if (Dest.isWeakForLinker()) {
741     assert(Src.hasExternalLinkage());
742     LinkFromSrc = true;
743     return false;
744   }
745
746   assert(!Src.hasExternalWeakLinkage());
747   assert(!Dest.hasExternalWeakLinkage());
748   assert(Dest.hasExternalLinkage() && Src.hasExternalLinkage() &&
749          "Unexpected linkage type!");
750   return emitError("Linking globals named '" + Src.getName() +
751                    "': symbol multiply defined!");
752 }
753
754 /// Loop over all of the linked values to compute type mappings.  For example,
755 /// if we link "extern Foo *x" and "Foo *x = NULL", then we have two struct
756 /// types 'Foo' but one got renamed when the module was loaded into the same
757 /// LLVMContext.
758 void ModuleLinker::computeTypeMapping() {
759   for (GlobalValue &SGV : SrcM->globals()) {
760     GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV);
761     if (!DGV)
762       continue;
763
764     if (!DGV->hasAppendingLinkage() || !SGV.hasAppendingLinkage()) {
765       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
766       continue;
767     }
768
769     // Unify the element type of appending arrays.
770     ArrayType *DAT = cast<ArrayType>(DGV->getType()->getElementType());
771     ArrayType *SAT = cast<ArrayType>(SGV.getType()->getElementType());
772     TypeMap.addTypeMapping(DAT->getElementType(), SAT->getElementType());
773   }
774
775   for (GlobalValue &SGV : *SrcM) {
776     if (GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV))
777       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
778   }
779
780   for (GlobalValue &SGV : SrcM->aliases()) {
781     if (GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV))
782       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
783   }
784
785   // Incorporate types by name, scanning all the types in the source module.
786   // At this point, the destination module may have a type "%foo = { i32 }" for
787   // example.  When the source module got loaded into the same LLVMContext, if
788   // it had the same type, it would have been renamed to "%foo.42 = { i32 }".
789   std::vector<StructType *> Types = SrcM->getIdentifiedStructTypes();
790   for (StructType *ST : Types) {
791     if (!ST->hasName())
792       continue;
793
794     // Check to see if there is a dot in the name followed by a digit.
795     size_t DotPos = ST->getName().rfind('.');
796     if (DotPos == 0 || DotPos == StringRef::npos ||
797         ST->getName().back() == '.' ||
798         !isdigit(static_cast<unsigned char>(ST->getName()[DotPos + 1])))
799       continue;
800
801     // Check to see if the destination module has a struct with the prefix name.
802     StructType *DST = DstM->getTypeByName(ST->getName().substr(0, DotPos));
803     if (!DST)
804       continue;
805
806     // Don't use it if this actually came from the source module. They're in
807     // the same LLVMContext after all. Also don't use it unless the type is
808     // actually used in the destination module. This can happen in situations
809     // like this:
810     //
811     //      Module A                         Module B
812     //      --------                         --------
813     //   %Z = type { %A }                %B = type { %C.1 }
814     //   %A = type { %B.1, [7 x i8] }    %C.1 = type { i8* }
815     //   %B.1 = type { %C }              %A.2 = type { %B.3, [5 x i8] }
816     //   %C = type { i8* }               %B.3 = type { %C.1 }
817     //
818     // When we link Module B with Module A, the '%B' in Module B is
819     // used. However, that would then use '%C.1'. But when we process '%C.1',
820     // we prefer to take the '%C' version. So we are then left with both
821     // '%C.1' and '%C' being used for the same types. This leads to some
822     // variables using one type and some using the other.
823     if (TypeMap.DstStructTypesSet.hasType(DST))
824       TypeMap.addTypeMapping(DST, ST);
825   }
826
827   // Now that we have discovered all of the type equivalences, get a body for
828   // any 'opaque' types in the dest module that are now resolved.
829   TypeMap.linkDefinedTypeBodies();
830 }
831
832 static void upgradeGlobalArray(GlobalVariable *GV) {
833   ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(GV->getType()->getElementType());
834   StructType *OldTy = cast<StructType>(ATy->getElementType());
835   assert(OldTy->getNumElements() == 2 && "Expected to upgrade from 2 elements");
836
837   // Get the upgraded 3 element type.
838   PointerType *VoidPtrTy = Type::getInt8Ty(GV->getContext())->getPointerTo();
839   Type *Tys[3] = {OldTy->getElementType(0), OldTy->getElementType(1),
840                   VoidPtrTy};
841   StructType *NewTy = StructType::get(GV->getContext(), Tys, false);
842
843   // Build new constants with a null third field filled in.
844   Constant *OldInitC = GV->getInitializer();
845   ConstantArray *OldInit = dyn_cast<ConstantArray>(OldInitC);
846   if (!OldInit && !isa<ConstantAggregateZero>(OldInitC))
847     // Invalid initializer; give up.
848     return;
849   std::vector<Constant *> Initializers;
850   if (OldInit && OldInit->getNumOperands()) {
851     Value *Null = Constant::getNullValue(VoidPtrTy);
852     for (Use &U : OldInit->operands()) {
853       ConstantStruct *Init = cast<ConstantStruct>(U.get());
854       Initializers.push_back(ConstantStruct::get(
855           NewTy, Init->getOperand(0), Init->getOperand(1), Null, nullptr));
856     }
857   }
858   assert(Initializers.size() == ATy->getNumElements() &&
859          "Failed to copy all array elements");
860
861   // Replace the old GV with a new one.
862   ATy = ArrayType::get(NewTy, Initializers.size());
863   Constant *NewInit = ConstantArray::get(ATy, Initializers);
864   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(
865       *GV->getParent(), ATy, GV->isConstant(), GV->getLinkage(), NewInit, "",
866       GV, GV->getThreadLocalMode(), GV->getType()->getAddressSpace(),
867       GV->isExternallyInitialized());
868   NewGV->copyAttributesFrom(GV);
869   NewGV->takeName(GV);
870   assert(GV->use_empty() && "program cannot use initializer list");
871   GV->eraseFromParent();
872 }
873
874 void ModuleLinker::upgradeMismatchedGlobalArray(StringRef Name) {
875   // Look for the global arrays.
876   auto *DstGV = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(DstM->getNamedValue(Name));
877   if (!DstGV)
878     return;
879   auto *SrcGV = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(SrcM->getNamedValue(Name));
880   if (!SrcGV)
881     return;
882
883   // Check if the types already match.
884   auto *DstTy = cast<ArrayType>(DstGV->getType()->getElementType());
885   auto *SrcTy =
886       cast<ArrayType>(TypeMap.get(SrcGV->getType()->getElementType()));
887   if (DstTy == SrcTy)
888     return;
889
890   // Grab the element types.  We can only upgrade an array of a two-field
891   // struct.  Only bother if the other one has three-fields.
892   auto *DstEltTy = cast<StructType>(DstTy->getElementType());
893   auto *SrcEltTy = cast<StructType>(SrcTy->getElementType());
894   if (DstEltTy->getNumElements() == 2 && SrcEltTy->getNumElements() == 3) {
895     upgradeGlobalArray(DstGV);
896     return;
897   }
898   if (DstEltTy->getNumElements() == 3 && SrcEltTy->getNumElements() == 2)
899     upgradeGlobalArray(SrcGV);
900
901   // We can't upgrade any other differences.
902 }
903
904 void ModuleLinker::upgradeMismatchedGlobals() {
905   upgradeMismatchedGlobalArray("llvm.global_ctors");
906   upgradeMismatchedGlobalArray("llvm.global_dtors");
907 }
908
909 /// If there were any appending global variables, link them together now.
910 /// Return true on error.
911 bool ModuleLinker::linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV,
912                                          const GlobalVariable *SrcGV) {
913
914   if (!SrcGV->hasAppendingLinkage() || !DstGV->hasAppendingLinkage())
915     return emitError("Linking globals named '" + SrcGV->getName() +
916            "': can only link appending global with another appending global!");
917
918   ArrayType *DstTy = cast<ArrayType>(DstGV->getType()->getElementType());
919   ArrayType *SrcTy =
920     cast<ArrayType>(TypeMap.get(SrcGV->getType()->getElementType()));
921   Type *EltTy = DstTy->getElementType();
922
923   // Check to see that they two arrays agree on type.
924   if (EltTy != SrcTy->getElementType())
925     return emitError("Appending variables with different element types!");
926   if (DstGV->isConstant() != SrcGV->isConstant())
927     return emitError("Appending variables linked with different const'ness!");
928
929   if (DstGV->getAlignment() != SrcGV->getAlignment())
930     return emitError(
931              "Appending variables with different alignment need to be linked!");
932
933   if (DstGV->getVisibility() != SrcGV->getVisibility())
934     return emitError(
935             "Appending variables with different visibility need to be linked!");
936
937   if (DstGV->hasUnnamedAddr() != SrcGV->hasUnnamedAddr())
938     return emitError(
939         "Appending variables with different unnamed_addr need to be linked!");
940
941   if (StringRef(DstGV->getSection()) != SrcGV->getSection())
942     return emitError(
943           "Appending variables with different section name need to be linked!");
944
945   uint64_t NewSize = DstTy->getNumElements() + SrcTy->getNumElements();
946   ArrayType *NewType = ArrayType::get(EltTy, NewSize);
947
948   // Create the new global variable.
949   GlobalVariable *NG =
950     new GlobalVariable(*DstGV->getParent(), NewType, SrcGV->isConstant(),
951                        DstGV->getLinkage(), /*init*/nullptr, /*name*/"", DstGV,
952                        DstGV->getThreadLocalMode(),
953                        DstGV->getType()->getAddressSpace());
954
955   // Propagate alignment, visibility and section info.
956   copyGVAttributes(NG, DstGV);
957
958   AppendingVarInfo AVI;
959   AVI.NewGV = NG;
960   AVI.DstInit = DstGV->getInitializer();
961   AVI.SrcInit = SrcGV->getInitializer();
962   AppendingVars.push_back(AVI);
963
964   // Replace any uses of the two global variables with uses of the new
965   // global.
966   ValueMap[SrcGV] = ConstantExpr::getBitCast(NG, TypeMap.get(SrcGV->getType()));
967
968   DstGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NG, DstGV->getType()));
969   DstGV->eraseFromParent();
970
971   // Track the source variable so we don't try to link it.
972   DoNotLinkFromSource.insert(SrcGV);
973
974   return false;
975 }
976
977 bool ModuleLinker::linkGlobalValueProto(GlobalValue *SGV) {
978   GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(SGV);
979
980   // Handle the ultra special appending linkage case first.
981   if (DGV && DGV->hasAppendingLinkage())
982     return linkAppendingVarProto(cast<GlobalVariable>(DGV),
983                                  cast<GlobalVariable>(SGV));
984
985   bool LinkFromSrc = true;
986   Comdat *C = nullptr;
987   GlobalValue::VisibilityTypes Visibility = SGV->getVisibility();
988   bool HasUnnamedAddr = SGV->hasUnnamedAddr();
989
990   if (const Comdat *SC = SGV->getComdat()) {
991     Comdat::SelectionKind SK;
992     std::tie(SK, LinkFromSrc) = ComdatsChosen[SC];
993     C = DstM->getOrInsertComdat(SC->getName());
994     C->setSelectionKind(SK);
995   } else if (DGV) {
996     if (shouldLinkFromSource(LinkFromSrc, *DGV, *SGV))
997       return true;
998   }
999
1000   if (!LinkFromSrc) {
1001     // Track the source global so that we don't attempt to copy it over when
1002     // processing global initializers.
1003     DoNotLinkFromSource.insert(SGV);
1004
1005     if (DGV)
1006       // Make sure to remember this mapping.
1007       ValueMap[SGV] =
1008           ConstantExpr::getBitCast(DGV, TypeMap.get(SGV->getType()));
1009   }
1010
1011   if (DGV) {
1012     Visibility = isLessConstraining(Visibility, DGV->getVisibility())
1013                      ? DGV->getVisibility()
1014                      : Visibility;
1015     HasUnnamedAddr = HasUnnamedAddr && DGV->hasUnnamedAddr();
1016   }
1017
1018   if (!LinkFromSrc && !DGV)
1019     return false;
1020
1021   GlobalValue *NewGV;
1022   if (!LinkFromSrc) {
1023     NewGV = DGV;
1024   } else {
1025     if (auto *SGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(SGV))
1026       NewGV = linkGlobalVariableProto(SGVar, DGV);
1027     else if (auto *SF = dyn_cast<Function>(SGV))
1028       NewGV = linkFunctionProto(SF, DGV);
1029     else
1030       NewGV = linkGlobalAliasProto(cast<GlobalAlias>(SGV), DGV);
1031   }
1032
1033   if (!NewGV)
1034     return false;
1035
1036   if (NewGV != DGV)
1037     copyGVAttributes(NewGV, SGV);
1038
1039   NewGV->setUnnamedAddr(HasUnnamedAddr);
1040   NewGV->setVisibility(Visibility);
1041
1042   if (auto *NewGO = dyn_cast<GlobalObject>(NewGV)) {
1043     if (C)
1044       NewGO->setComdat(C);
1045
1046     if (DGV && DGV->hasCommonLinkage() && SGV->hasCommonLinkage())
1047       NewGO->setAlignment(std::max(DGV->getAlignment(), SGV->getAlignment()));
1048   }
1049
1050   if (auto *NewGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(NewGV)) {
1051     auto *DGVar = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(DGV);
1052     auto *SGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(SGV);
1053     if (DGVar && SGVar && DGVar->isDeclaration() && SGVar->isDeclaration() &&
1054         (!DGVar->isConstant() || !SGVar->isConstant()))
1055       NewGVar->setConstant(false);
1056   }
1057
1058   // Make sure to remember this mapping.
1059   if (NewGV != DGV) {
1060     if (DGV) {
1061       DGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NewGV, DGV->getType()));
1062       DGV->eraseFromParent();
1063     }
1064     ValueMap[SGV] = NewGV;
1065   }
1066
1067   return false;
1068 }
1069
1070 /// Loop through the global variables in the src module and merge them into the
1071 /// dest module.
1072 GlobalValue *ModuleLinker::linkGlobalVariableProto(const GlobalVariable *SGVar,
1073                                                    GlobalValue *DGV) {
1074   // No linking to be performed or linking from the source: simply create an
1075   // identical version of the symbol over in the dest module... the
1076   // initializer will be filled in later by LinkGlobalInits.
1077   GlobalVariable *NewDGV = new GlobalVariable(
1078       *DstM, TypeMap.get(SGVar->getType()->getElementType()),
1079       SGVar->isConstant(), SGVar->getLinkage(), /*init*/ nullptr,
1080       SGVar->getName(), /*insertbefore*/ nullptr, SGVar->getThreadLocalMode(),
1081       SGVar->getType()->getAddressSpace());
1082
1083   return NewDGV;
1084 }
1085
1086 /// Link the function in the source module into the destination module if
1087 /// needed, setting up mapping information.
1088 GlobalValue *ModuleLinker::linkFunctionProto(const Function *SF,
1089                                              GlobalValue *DGV) {
1090   // If the function is to be lazily linked, don't create it just yet.
1091   // The ValueMaterializerTy will deal with creating it if it's used.
1092   if (!DGV && (SF->hasLocalLinkage() || SF->hasLinkOnceLinkage() ||
1093                SF->hasAvailableExternallyLinkage())) {
1094     DoNotLinkFromSource.insert(SF);
1095     return nullptr;
1096   }
1097
1098   // If there is no linkage to be performed or we are linking from the source,
1099   // bring SF over.
1100   return Function::Create(TypeMap.get(SF->getFunctionType()), SF->getLinkage(),
1101                           SF->getName(), DstM);
1102 }
1103
1104 /// Set up prototypes for any aliases that come over from the source module.
1105 GlobalValue *ModuleLinker::linkGlobalAliasProto(const GlobalAlias *SGA,
1106                                                 GlobalValue *DGV) {
1107   // If there is no linkage to be performed or we're linking from the source,
1108   // bring over SGA.
1109   auto *PTy = cast<PointerType>(TypeMap.get(SGA->getType()));
1110   return GlobalAlias::create(PTy->getElementType(), PTy->getAddressSpace(),
1111                              SGA->getLinkage(), SGA->getName(), DstM);
1112 }
1113
1114 static void getArrayElements(const Constant *C,
1115                              SmallVectorImpl<Constant *> &Dest) {
1116   unsigned NumElements = cast<ArrayType>(C->getType())->getNumElements();
1117
1118   for (unsigned i = 0; i != NumElements; ++i)
1119     Dest.push_back(C->getAggregateElement(i));
1120 }
1121
1122 void ModuleLinker::linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI) {
1123   // Merge the initializer.
1124   SmallVector<Constant *, 16> DstElements;
1125   getArrayElements(AVI.DstInit, DstElements);
1126
1127   SmallVector<Constant *, 16> SrcElements;
1128   getArrayElements(AVI.SrcInit, SrcElements);
1129
1130   ArrayType *NewType = cast<ArrayType>(AVI.NewGV->getType()->getElementType());
1131
1132   StringRef Name = AVI.NewGV->getName();
1133   bool IsNewStructor =
1134       (Name == "llvm.global_ctors" || Name == "llvm.global_dtors") &&
1135       cast<StructType>(NewType->getElementType())->getNumElements() == 3;
1136
1137   for (auto *V : SrcElements) {
1138     if (IsNewStructor) {
1139       Constant *Key = V->getAggregateElement(2);
1140       if (DoNotLinkFromSource.count(Key))
1141         continue;
1142     }
1143     DstElements.push_back(
1144         MapValue(V, ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1145   }
1146   if (IsNewStructor) {
1147     NewType = ArrayType::get(NewType->getElementType(), DstElements.size());
1148     AVI.NewGV->mutateType(PointerType::get(NewType, 0));
1149   }
1150
1151   AVI.NewGV->setInitializer(ConstantArray::get(NewType, DstElements));
1152 }
1153
1154 /// Update the initializers in the Dest module now that all globals that may be
1155 /// referenced are in Dest.
1156 void ModuleLinker::linkGlobalInits() {
1157   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
1158   for (Module::const_global_iterator I = SrcM->global_begin(),
1159        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I) {
1160
1161     // Only process initialized GV's or ones not already in dest.
1162     if (!I->hasInitializer() || DoNotLinkFromSource.count(I)) continue;
1163
1164     // Grab destination global variable.
1165     GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[I]);
1166     // Figure out what the initializer looks like in the dest module.
1167     DGV->setInitializer(MapValue(I->getInitializer(), ValueMap,
1168                                  RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1169   }
1170 }
1171
1172 /// Copy the source function over into the dest function and fix up references
1173 /// to values. At this point we know that Dest is an external function, and
1174 /// that Src is not.
1175 void ModuleLinker::linkFunctionBody(Function *Dst, Function *Src) {
1176   assert(Src && Dst && Dst->isDeclaration() && !Src->isDeclaration());
1177
1178   // Go through and convert function arguments over, remembering the mapping.
1179   Function::arg_iterator DI = Dst->arg_begin();
1180   for (Function::arg_iterator I = Src->arg_begin(), E = Src->arg_end();
1181        I != E; ++I, ++DI) {
1182     DI->setName(I->getName());  // Copy the name over.
1183
1184     // Add a mapping to our mapping.
1185     ValueMap[I] = DI;
1186   }
1187
1188   // Splice the body of the source function into the dest function.
1189   Dst->getBasicBlockList().splice(Dst->end(), Src->getBasicBlockList());
1190
1191   // At this point, all of the instructions and values of the function are now
1192   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values in
1193   // the Source function as operands.  Loop through all of the operands of the
1194   // functions and patch them up to point to the local versions.
1195   for (Function::iterator BB = Dst->begin(), BE = Dst->end(); BB != BE; ++BB)
1196     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1197       RemapInstruction(I, ValueMap, RF_IgnoreMissingEntries, &TypeMap,
1198                        &ValMaterializer);
1199
1200   // There is no need to map the arguments anymore.
1201   for (Function::arg_iterator I = Src->arg_begin(), E = Src->arg_end();
1202        I != E; ++I)
1203     ValueMap.erase(I);
1204
1205 }
1206
1207 /// Insert all of the aliases in Src into the Dest module.
1208 void ModuleLinker::linkAliasBodies() {
1209   for (Module::alias_iterator I = SrcM->alias_begin(), E = SrcM->alias_end();
1210        I != E; ++I) {
1211     if (DoNotLinkFromSource.count(I))
1212       continue;
1213     if (Constant *Aliasee = I->getAliasee()) {
1214       GlobalAlias *DA = cast<GlobalAlias>(ValueMap[I]);
1215       Constant *Val =
1216           MapValue(Aliasee, ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer);
1217       DA->setAliasee(Val);
1218     }
1219   }
1220 }
1221
1222 /// Insert all of the named MDNodes in Src into the Dest module.
1223 void ModuleLinker::linkNamedMDNodes() {
1224   const NamedMDNode *SrcModFlags = SrcM->getModuleFlagsMetadata();
1225   for (Module::const_named_metadata_iterator I = SrcM->named_metadata_begin(),
1226        E = SrcM->named_metadata_end(); I != E; ++I) {
1227     // Don't link module flags here. Do them separately.
1228     if (&*I == SrcModFlags) continue;
1229     NamedMDNode *DestNMD = DstM->getOrInsertNamedMetadata(I->getName());
1230     // Add Src elements into Dest node.
1231     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1232       DestNMD->addOperand(MapValue(I->getOperand(i), ValueMap,
1233                                    RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1234   }
1235 }
1236
1237 /// Merge the linker flags in Src into the Dest module.
1238 bool ModuleLinker::linkModuleFlagsMetadata() {
1239   // If the source module has no module flags, we are done.
1240   const NamedMDNode *SrcModFlags = SrcM->getModuleFlagsMetadata();
1241   if (!SrcModFlags) return false;
1242
1243   // If the destination module doesn't have module flags yet, then just copy
1244   // over the source module's flags.
1245   NamedMDNode *DstModFlags = DstM->getOrInsertModuleFlagsMetadata();
1246   if (DstModFlags->getNumOperands() == 0) {
1247     for (unsigned I = 0, E = SrcModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I)
1248       DstModFlags->addOperand(SrcModFlags->getOperand(I));
1249
1250     return false;
1251   }
1252
1253   // First build a map of the existing module flags and requirements.
1254   DenseMap<MDString*, MDNode*> Flags;
1255   SmallSetVector<MDNode*, 16> Requirements;
1256   for (unsigned I = 0, E = DstModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1257     MDNode *Op = DstModFlags->getOperand(I);
1258     ConstantInt *Behavior = cast<ConstantInt>(Op->getOperand(0));
1259     MDString *ID = cast<MDString>(Op->getOperand(1));
1260
1261     if (Behavior->getZExtValue() == Module::Require) {
1262       Requirements.insert(cast<MDNode>(Op->getOperand(2)));
1263     } else {
1264       Flags[ID] = Op;
1265     }
1266   }
1267
1268   // Merge in the flags from the source module, and also collect its set of
1269   // requirements.
1270   bool HasErr = false;
1271   for (unsigned I = 0, E = SrcModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1272     MDNode *SrcOp = SrcModFlags->getOperand(I);
1273     ConstantInt *SrcBehavior = cast<ConstantInt>(SrcOp->getOperand(0));
1274     MDString *ID = cast<MDString>(SrcOp->getOperand(1));
1275     MDNode *DstOp = Flags.lookup(ID);
1276     unsigned SrcBehaviorValue = SrcBehavior->getZExtValue();
1277
1278     // If this is a requirement, add it and continue.
1279     if (SrcBehaviorValue == Module::Require) {
1280       // If the destination module does not already have this requirement, add
1281       // it.
1282       if (Requirements.insert(cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2)))) {
1283         DstModFlags->addOperand(SrcOp);
1284       }
1285       continue;
1286     }
1287
1288     // If there is no existing flag with this ID, just add it.
1289     if (!DstOp) {
1290       Flags[ID] = SrcOp;
1291       DstModFlags->addOperand(SrcOp);
1292       continue;
1293     }
1294
1295     // Otherwise, perform a merge.
1296     ConstantInt *DstBehavior = cast<ConstantInt>(DstOp->getOperand(0));
1297     unsigned DstBehaviorValue = DstBehavior->getZExtValue();
1298
1299     // If either flag has override behavior, handle it first.
1300     if (DstBehaviorValue == Module::Override) {
1301       // Diagnose inconsistent flags which both have override behavior.
1302       if (SrcBehaviorValue == Module::Override &&
1303           SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1304         HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1305                             "': IDs have conflicting override values");
1306       }
1307       continue;
1308     } else if (SrcBehaviorValue == Module::Override) {
1309       // Update the destination flag to that of the source.
1310       DstOp->replaceOperandWith(0, SrcBehavior);
1311       DstOp->replaceOperandWith(2, SrcOp->getOperand(2));
1312       continue;
1313     }
1314
1315     // Diagnose inconsistent merge behavior types.
1316     if (SrcBehaviorValue != DstBehaviorValue) {
1317       HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1318                           "': IDs have conflicting behaviors");
1319       continue;
1320     }
1321
1322     // Perform the merge for standard behavior types.
1323     switch (SrcBehaviorValue) {
1324     case Module::Require:
1325     case Module::Override: llvm_unreachable("not possible");
1326     case Module::Error: {
1327       // Emit an error if the values differ.
1328       if (SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1329         HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1330                             "': IDs have conflicting values");
1331       }
1332       continue;
1333     }
1334     case Module::Warning: {
1335       // Emit a warning if the values differ.
1336       if (SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1337         emitWarning("linking module flags '" + ID->getString() +
1338                     "': IDs have conflicting values");
1339       }
1340       continue;
1341     }
1342     case Module::Append: {
1343       MDNode *DstValue = cast<MDNode>(DstOp->getOperand(2));
1344       MDNode *SrcValue = cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2));
1345       unsigned NumOps = DstValue->getNumOperands() + SrcValue->getNumOperands();
1346       Value **VP, **Values = VP = new Value*[NumOps];
1347       for (unsigned i = 0, e = DstValue->getNumOperands(); i != e; ++i, ++VP)
1348         *VP = DstValue->getOperand(i);
1349       for (unsigned i = 0, e = SrcValue->getNumOperands(); i != e; ++i, ++VP)
1350         *VP = SrcValue->getOperand(i);
1351       DstOp->replaceOperandWith(2, MDNode::get(DstM->getContext(),
1352                                                ArrayRef<Value*>(Values,
1353                                                                 NumOps)));
1354       delete[] Values;
1355       break;
1356     }
1357     case Module::AppendUnique: {
1358       SmallSetVector<Value*, 16> Elts;
1359       MDNode *DstValue = cast<MDNode>(DstOp->getOperand(2));
1360       MDNode *SrcValue = cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2));
1361       for (unsigned i = 0, e = DstValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1362         Elts.insert(DstValue->getOperand(i));
1363       for (unsigned i = 0, e = SrcValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1364         Elts.insert(SrcValue->getOperand(i));
1365       DstOp->replaceOperandWith(2, MDNode::get(DstM->getContext(),
1366                                                ArrayRef<Value*>(Elts.begin(),
1367                                                                 Elts.end())));
1368       break;
1369     }
1370     }
1371   }
1372
1373   // Check all of the requirements.
1374   for (unsigned I = 0, E = Requirements.size(); I != E; ++I) {
1375     MDNode *Requirement = Requirements[I];
1376     MDString *Flag = cast<MDString>(Requirement->getOperand(0));
1377     Value *ReqValue = Requirement->getOperand(1);
1378
1379     MDNode *Op = Flags[Flag];
1380     if (!Op || Op->getOperand(2) != ReqValue) {
1381       HasErr |= emitError("linking module flags '" + Flag->getString() +
1382                           "': does not have the required value");
1383       continue;
1384     }
1385   }
1386
1387   return HasErr;
1388 }
1389
1390 bool ModuleLinker::run() {
1391   assert(DstM && "Null destination module");
1392   assert(SrcM && "Null source module");
1393
1394   // Inherit the target data from the source module if the destination module
1395   // doesn't have one already.
1396   if (!DstM->getDataLayout() && SrcM->getDataLayout())
1397     DstM->setDataLayout(SrcM->getDataLayout());
1398
1399   // Copy the target triple from the source to dest if the dest's is empty.
1400   if (DstM->getTargetTriple().empty() && !SrcM->getTargetTriple().empty())
1401     DstM->setTargetTriple(SrcM->getTargetTriple());
1402
1403   if (SrcM->getDataLayout() && DstM->getDataLayout() &&
1404       *SrcM->getDataLayout() != *DstM->getDataLayout()) {
1405     emitWarning("Linking two modules of different data layouts: '" +
1406                 SrcM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1407                 SrcM->getDataLayoutStr() + "' whereas '" +
1408                 DstM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1409                 DstM->getDataLayoutStr() + "'\n");
1410   }
1411   if (!SrcM->getTargetTriple().empty() &&
1412       DstM->getTargetTriple() != SrcM->getTargetTriple()) {
1413     emitWarning("Linking two modules of different target triples: " +
1414                 SrcM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1415                 SrcM->getTargetTriple() + "' whereas '" +
1416                 DstM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1417                 DstM->getTargetTriple() + "'\n");
1418   }
1419
1420   // Append the module inline asm string.
1421   if (!SrcM->getModuleInlineAsm().empty()) {
1422     if (DstM->getModuleInlineAsm().empty())
1423       DstM->setModuleInlineAsm(SrcM->getModuleInlineAsm());
1424     else
1425       DstM->setModuleInlineAsm(DstM->getModuleInlineAsm()+"\n"+
1426                                SrcM->getModuleInlineAsm());
1427   }
1428
1429   // Loop over all of the linked values to compute type mappings.
1430   computeTypeMapping();
1431
1432   ComdatsChosen.clear();
1433   for (const auto &SMEC : SrcM->getComdatSymbolTable()) {
1434     const Comdat &C = SMEC.getValue();
1435     if (ComdatsChosen.count(&C))
1436       continue;
1437     Comdat::SelectionKind SK;
1438     bool LinkFromSrc;
1439     if (getComdatResult(&C, SK, LinkFromSrc))
1440       return true;
1441     ComdatsChosen[&C] = std::make_pair(SK, LinkFromSrc);
1442   }
1443
1444   // Upgrade mismatched global arrays.
1445   upgradeMismatchedGlobals();
1446
1447   // Insert all of the globals in src into the DstM module... without linking
1448   // initializers (which could refer to functions not yet mapped over).
1449   for (Module::global_iterator I = SrcM->global_begin(),
1450        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I)
1451     if (linkGlobalValueProto(I))
1452       return true;
1453
1454   // Link the functions together between the two modules, without doing function
1455   // bodies... this just adds external function prototypes to the DstM
1456   // function...  We do this so that when we begin processing function bodies,
1457   // all of the global values that may be referenced are available in our
1458   // ValueMap.
1459   for (Module::iterator I = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); I != E; ++I)
1460     if (linkGlobalValueProto(I))
1461       return true;
1462
1463   // If there were any aliases, link them now.
1464   for (Module::alias_iterator I = SrcM->alias_begin(),
1465        E = SrcM->alias_end(); I != E; ++I)
1466     if (linkGlobalValueProto(I))
1467       return true;
1468
1469   for (unsigned i = 0, e = AppendingVars.size(); i != e; ++i)
1470     linkAppendingVarInit(AppendingVars[i]);
1471
1472   // Link in the function bodies that are defined in the source module into
1473   // DstM.
1474   for (Module::iterator SF = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); SF != E; ++SF) {
1475     // Skip if not linking from source.
1476     if (DoNotLinkFromSource.count(SF)) continue;
1477
1478     Function *DF = cast<Function>(ValueMap[SF]);
1479
1480     // Link in the prefix data.
1481     if (SF->hasPrefixData())
1482       DF->setPrefixData(MapValue(
1483           SF->getPrefixData(), ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1484
1485     // Link in the prologue data.
1486     if (SF->hasPrologueData())
1487       DF->setPrologueData(MapValue(
1488           SF->getPrologueData(), ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1489
1490     // Materialize if needed.
1491     if (std::error_code EC = SF->materialize())
1492       return emitError(EC.message());
1493
1494     // Skip if no body (function is external).
1495     if (SF->isDeclaration())
1496       continue;
1497
1498     linkFunctionBody(DF, SF);
1499     SF->Dematerialize();
1500   }
1501
1502   // Resolve all uses of aliases with aliasees.
1503   linkAliasBodies();
1504
1505   // Remap all of the named MDNodes in Src into the DstM module. We do this
1506   // after linking GlobalValues so that MDNodes that reference GlobalValues
1507   // are properly remapped.
1508   linkNamedMDNodes();
1509
1510   // Merge the module flags into the DstM module.
1511   if (linkModuleFlagsMetadata())
1512     return true;
1513
1514   // Update the initializers in the DstM module now that all globals that may
1515   // be referenced are in DstM.
1516   linkGlobalInits();
1517
1518   // Process vector of lazily linked in functions.
1519   bool LinkedInAnyFunctions;
1520   do {
1521     LinkedInAnyFunctions = false;
1522
1523     for(std::vector<Function*>::iterator I = LazilyLinkFunctions.begin(),
1524         E = LazilyLinkFunctions.end(); I != E; ++I) {
1525       Function *SF = *I;
1526       if (!SF)
1527         continue;
1528
1529       Function *DF = cast<Function>(ValueMap[SF]);
1530       if (SF->hasPrefixData()) {
1531         // Link in the prefix data.
1532         DF->setPrefixData(MapValue(SF->getPrefixData(),
1533                                    ValueMap,
1534                                    RF_None,
1535                                    &TypeMap,
1536                                    &ValMaterializer));
1537       }
1538
1539       // Materialize if needed.
1540       if (std::error_code EC = SF->materialize())
1541         return emitError(EC.message());
1542
1543       // Skip if no body (function is external).
1544       if (SF->isDeclaration())
1545         continue;
1546
1547       // Erase from vector *before* the function body is linked - linkFunctionBody could
1548       // invalidate I.
1549       LazilyLinkFunctions.erase(I);
1550
1551       // Link in function body.
1552       linkFunctionBody(DF, SF);
1553       SF->Dematerialize();
1554
1555       // Set flag to indicate we may have more functions to lazily link in
1556       // since we linked in a function.
1557       LinkedInAnyFunctions = true;
1558       break;
1559     }
1560   } while (LinkedInAnyFunctions);
1561
1562   return false;
1563 }
1564
1565 Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::KeyTy(ArrayRef<Type *> E, bool P)
1566     : ETypes(E), IsPacked(P) {}
1567
1568 Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::KeyTy(const StructType *ST)
1569     : ETypes(ST->elements()), IsPacked(ST->isPacked()) {}
1570
1571 bool Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::operator==(const KeyTy &That) const {
1572   if (IsPacked != That.IsPacked)
1573     return false;
1574   if (ETypes != That.ETypes)
1575     return false;
1576   return true;
1577 }
1578
1579 bool Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::operator!=(const KeyTy &That) const {
1580   return !this->operator==(That);
1581 }
1582
1583 StructType *Linker::StructTypeKeyInfo::getEmptyKey() {
1584   return DenseMapInfo<StructType *>::getEmptyKey();
1585 }
1586
1587 StructType *Linker::StructTypeKeyInfo::getTombstoneKey() {
1588   return DenseMapInfo<StructType *>::getTombstoneKey();
1589 }
1590
1591 unsigned Linker::StructTypeKeyInfo::getHashValue(const KeyTy &Key) {
1592   return hash_combine(hash_combine_range(Key.ETypes.begin(), Key.ETypes.end()),
1593                       Key.IsPacked);
1594 }
1595
1596 unsigned Linker::StructTypeKeyInfo::getHashValue(const StructType *ST) {
1597   return getHashValue(KeyTy(ST));
1598 }
1599
1600 bool Linker::StructTypeKeyInfo::isEqual(const KeyTy &LHS,
1601                                         const StructType *RHS) {
1602   if (RHS == getEmptyKey() || RHS == getTombstoneKey())
1603     return false;
1604   return LHS == KeyTy(RHS);
1605 }
1606
1607 bool Linker::StructTypeKeyInfo::isEqual(const StructType *LHS,
1608                                         const StructType *RHS) {
1609   if (RHS == getEmptyKey())
1610     return LHS == getEmptyKey();
1611
1612   if (RHS == getTombstoneKey())
1613     return LHS == getTombstoneKey();
1614
1615   return KeyTy(LHS) == KeyTy(RHS);
1616 }
1617
1618 void Linker::IdentifiedStructTypeSet::addNonOpaque(StructType *Ty) {
1619   assert(!Ty->isOpaque());
1620   bool &Entry = NonOpaqueStructTypes[Ty];
1621   Entry = true;
1622 }
1623
1624 void Linker::IdentifiedStructTypeSet::addOpaque(StructType *Ty) {
1625   assert(Ty->isOpaque());
1626   OpaqueStructTypes.insert(Ty);
1627 }
1628
1629 StructType *
1630 Linker::IdentifiedStructTypeSet::findNonOpaque(ArrayRef<Type *> ETypes,
1631                                                bool IsPacked) {
1632   Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy Key(ETypes, IsPacked);
1633   auto I = NonOpaqueStructTypes.find_as(Key);
1634   if (I == NonOpaqueStructTypes.end())
1635     return nullptr;
1636   return I->first;
1637 }
1638
1639 bool Linker::IdentifiedStructTypeSet::hasType(StructType *Ty) {
1640   if (Ty->isOpaque())
1641     return OpaqueStructTypes.count(Ty);
1642   auto I = NonOpaqueStructTypes.find(Ty);
1643   if (I == NonOpaqueStructTypes.end())
1644     return false;
1645   return I->first == Ty;
1646 }
1647
1648 void Linker::init(Module *M, DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1649   this->Composite = M;
1650   this->DiagnosticHandler = DiagnosticHandler;
1651
1652   TypeFinder StructTypes;
1653   StructTypes.run(*M, true);
1654   for (StructType *Ty : StructTypes) {
1655     if (Ty->isOpaque())
1656       IdentifiedStructTypes.addOpaque(Ty);
1657     else
1658       IdentifiedStructTypes.addNonOpaque(Ty);
1659   }
1660 }
1661
1662 Linker::Linker(Module *M, DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1663   init(M, DiagnosticHandler);
1664 }
1665
1666 Linker::Linker(Module *M) {
1667   init(M, [this](const DiagnosticInfo &DI) {
1668     Composite->getContext().diagnose(DI);
1669   });
1670 }
1671
1672 Linker::~Linker() {
1673 }
1674
1675 void Linker::deleteModule() {
1676   delete Composite;
1677   Composite = nullptr;
1678 }
1679
1680 bool Linker::linkInModule(Module *Src) {
1681   ModuleLinker TheLinker(Composite, IdentifiedStructTypes, Src,
1682                          DiagnosticHandler);
1683   return TheLinker.run();
1684 }
1685
1686 //===----------------------------------------------------------------------===//
1687 // LinkModules entrypoint.
1688 //===----------------------------------------------------------------------===//
1689
1690 /// This function links two modules together, with the resulting Dest module
1691 /// modified to be the composite of the two input modules. If an error occurs,
1692 /// true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate the problem.
1693 /// Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and shouldn't be
1694 /// relied on to be consistent.
1695 bool Linker::LinkModules(Module *Dest, Module *Src,
1696                          DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1697   Linker L(Dest, DiagnosticHandler);
1698   return L.linkInModule(Src);
1699 }
1700
1701 bool Linker::LinkModules(Module *Dest, Module *Src) {
1702   Linker L(Dest);
1703   return L.linkInModule(Src);
1704 }
1705
1706 //===----------------------------------------------------------------------===//
1707 // C API.
1708 //===----------------------------------------------------------------------===//
1709
1710 LLVMBool LLVMLinkModules(LLVMModuleRef Dest, LLVMModuleRef Src,
1711                          LLVMLinkerMode Mode, char **OutMessages) {
1712   Module *D = unwrap(Dest);
1713   std::string Message;
1714   raw_string_ostream Stream(Message);
1715   DiagnosticPrinterRawOStream DP(Stream);
1716
1717   LLVMBool Result = Linker::LinkModules(
1718       D, unwrap(Src), [&](const DiagnosticInfo &DI) { DI.print(DP); });
1719
1720   if (OutMessages && Result)
1721     *OutMessages = strdup(Message.c_str());
1722   return Result;
1723 }