- Eliminated the deferred symbol table stuff in Module & Function, it really
[oota-llvm.git] / lib / Linker / LinkModules.cpp
1 //===- Linker.cpp - Module Linker Implementation --------------------------===//
2 //
3 // This file implements the LLVM module linker.
4 //
5 // Specifically, this:
6 //  * Merges global variables between the two modules
7 //    * Uninit + Uninit = Init, Init + Uninit = Init, Init + Init = Error if !=
8 //  * Merges functions between two modules
9 //
10 //===----------------------------------------------------------------------===//
11
12 #include "llvm/Transforms/Utils/Linker.h"
13 #include "llvm/Module.h"
14 #include "llvm/SymbolTable.h"
15 #include "llvm/DerivedTypes.h"
16 #include "llvm/iOther.h"
17 #include "llvm/Constants.h"
18 using std::cerr;
19 using std::string;
20 using std::map;
21
22 // Error - Simple wrapper function to conditionally assign to E and return true.
23 // This just makes error return conditions a little bit simpler...
24 //
25 static inline bool Error(string *E, string Message) {
26   if (E) *E = Message;
27   return true;
28 }
29
30 // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
31 // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
32 // Make sure there are no type name conflicts.
33 //
34 static bool LinkTypes(Module *Dest, const Module *Src, string *Err = 0) {
35   SymbolTable       *DestST = &Dest->getSymbolTable();
36   const SymbolTable *SrcST  = &Src->getSymbolTable();
37
38   // Look for a type plane for Type's...
39   SymbolTable::const_iterator PI = SrcST->find(Type::TypeTy);
40   if (PI == SrcST->end()) return false;  // No named types, do nothing.
41
42   const SymbolTable::VarMap &VM = PI->second;
43   for (SymbolTable::type_const_iterator I = VM.begin(), E = VM.end();
44        I != E; ++I) {
45     const string &Name = I->first;
46     const Type *RHS = cast<Type>(I->second);
47
48     // Check to see if this type name is already in the dest module...
49     const Type *Entry = cast_or_null<Type>(DestST->lookup(Type::TypeTy, Name));
50     if (Entry) {     // Yup, the value already exists...
51       if (Entry != RHS)            // If it's the same, noop.  Otherwise, error.
52         return Error(Err, "Type named '" + Name + 
53                      "' of different shape in modules.\n  Src='" + 
54                      Entry->getDescription() + "'.\n  Dst='" + 
55                      RHS->getDescription() + "'");
56     } else {                       // Type not in dest module.  Add it now.
57       // TODO: FIXME WHEN TYPES AREN'T CONST
58       DestST->insert(Name, const_cast<Type*>(RHS));
59     }
60   }
61   return false;
62 }
63
64 static void PrintMap(const map<const Value*, Value*> &M) {
65   for (map<const Value*, Value*>::const_iterator I = M.begin(), E = M.end();
66        I != E; ++I) {
67     cerr << " Fr: " << (void*)I->first << " ";
68     I->first->dump();
69     cerr << " To: " << (void*)I->second << " ";
70     I->second->dump();
71     cerr << "\n";
72   }
73 }
74
75
76 // RemapOperand - Use LocalMap and GlobalMap to convert references from one
77 // module to another.  This is somewhat sophisticated in that it can
78 // automatically handle constant references correctly as well...
79 //
80 static Value *RemapOperand(const Value *In, map<const Value*, Value*> &LocalMap,
81                            map<const Value*, Value*> *GlobalMap = 0) {
82   map<const Value*,Value*>::const_iterator I = LocalMap.find(In);
83   if (I != LocalMap.end()) return I->second;
84
85   if (GlobalMap) {
86     I = GlobalMap->find(In);
87     if (I != GlobalMap->end()) return I->second;
88   }
89
90   // Check to see if it's a constant that we are interesting in transforming...
91   if (const Constant *CPV = dyn_cast<Constant>(In)) {
92     if (!isa<DerivedType>(CPV->getType()) && !isa<ConstantExpr>(CPV))
93       return const_cast<Constant*>(CPV);   // Simple constants stay identical...
94
95     Constant *Result = 0;
96
97     if (const ConstantArray *CPA = dyn_cast<ConstantArray>(CPV)) {
98       const std::vector<Use> &Ops = CPA->getValues();
99       std::vector<Constant*> Operands(Ops.size());
100       for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
101         Operands[i] = 
102           cast<Constant>(RemapOperand(Ops[i], LocalMap, GlobalMap));
103       Result = ConstantArray::get(cast<ArrayType>(CPA->getType()), Operands);
104     } else if (const ConstantStruct *CPS = dyn_cast<ConstantStruct>(CPV)) {
105       const std::vector<Use> &Ops = CPS->getValues();
106       std::vector<Constant*> Operands(Ops.size());
107       for (unsigned i = 0; i < Ops.size(); ++i)
108         Operands[i] = 
109           cast<Constant>(RemapOperand(Ops[i], LocalMap, GlobalMap));
110       Result = ConstantStruct::get(cast<StructType>(CPS->getType()), Operands);
111     } else if (isa<ConstantPointerNull>(CPV)) {
112       Result = const_cast<Constant*>(CPV);
113     } else if (const ConstantPointerRef *CPR =
114                       dyn_cast<ConstantPointerRef>(CPV)) {
115       Value *V = RemapOperand(CPR->getValue(), LocalMap, GlobalMap);
116       Result = ConstantPointerRef::get(cast<GlobalValue>(V));
117     } else if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CPV)) {
118       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
119         Value *Ptr = RemapOperand(CE->getOperand(0), LocalMap, GlobalMap);
120         std::vector<Constant*> Indices;
121         Indices.reserve(CE->getNumOperands()-1);
122         for (unsigned i = 1, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
123           Indices.push_back(cast<Constant>(RemapOperand(CE->getOperand(i),
124                                                         LocalMap, GlobalMap)));
125
126         Result = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ptr), Indices);
127       } else if (CE->getNumOperands() == 1) {
128         // Cast instruction
129         assert(CE->getOpcode() == Instruction::Cast);
130         Value *V = RemapOperand(CE->getOperand(0), LocalMap, GlobalMap);
131         Result = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(V), CE->getType());
132       } else if (CE->getNumOperands() == 2) {
133         // Binary operator...
134         Value *V1 = RemapOperand(CE->getOperand(0), LocalMap, GlobalMap);
135         Value *V2 = RemapOperand(CE->getOperand(1), LocalMap, GlobalMap);
136
137         Result = ConstantExpr::get(CE->getOpcode(), cast<Constant>(V1),
138                                    cast<Constant>(V2));        
139       } else {
140         assert(0 && "Unknown constant expr type!");
141       }
142
143     } else {
144       assert(0 && "Unknown type of derived type constant value!");
145     }
146
147     // Cache the mapping in our local map structure...
148     if (GlobalMap)
149       GlobalMap->insert(std::make_pair(In, Result));
150     else
151       LocalMap.insert(std::make_pair(In, Result));
152     return Result;
153   }
154
155   cerr << "XXX LocalMap: \n";
156   PrintMap(LocalMap);
157
158   if (GlobalMap) {
159     cerr << "XXX GlobalMap: \n";
160     PrintMap(*GlobalMap);
161   }
162
163   cerr << "Couldn't remap value: " << (void*)In << " " << *In << "\n";
164   assert(0 && "Couldn't remap value!");
165   return 0;
166 }
167
168
169 // LinkGlobals - Loop through the global variables in the src module and merge
170 // them into the dest module...
171 //
172 static bool LinkGlobals(Module *Dest, const Module *Src,
173                         map<const Value*, Value*> &ValueMap, string *Err = 0) {
174   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
175   // level symbol table...
176   SymbolTable *ST = (SymbolTable*)&Src->getSymbolTable();
177   
178   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
179   //
180   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
181     const GlobalVariable *SGV = I;
182     Value *V;
183
184     // If the global variable has a name, and that name is already in use in the
185     // Dest module, make sure that the name is a compatible global variable...
186     //
187     if (SGV->hasExternalLinkage() && SGV->hasName() &&
188         (V = ST->lookup(SGV->getType(), SGV->getName())) &&
189         cast<GlobalVariable>(V)->hasExternalLinkage()) {
190       // The same named thing is a global variable, because the only two things
191       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and
192       // Functions, and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
193       // 
194       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(V);
195
196       // Check to see if the two GV's have the same Const'ness...
197       if (SGV->isConstant() != DGV->isConstant())
198         return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
199                      SGV->getType()->getDescription() + "':%" + SGV->getName() +
200                      " - Global variables differ in const'ness");
201
202       // Okay, everything is cool, remember the mapping...
203       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
204     } else {
205       // No linking to be performed, simply create an identical version of the
206       // symbol over in the dest module... the initializer will be filled in
207       // later by LinkGlobalInits...
208       //
209       GlobalVariable *DGV = 
210         new GlobalVariable(SGV->getType()->getElementType(), SGV->isConstant(),
211                            SGV->hasInternalLinkage(), 0, SGV->getName());
212
213       // Add the new global to the dest module
214       Dest->getGlobalList().push_back(DGV);
215
216       // Make sure to remember this mapping...
217       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
218     }
219   }
220   return false;
221 }
222
223
224 // LinkGlobalInits - Update the initializers in the Dest module now that all
225 // globals that may be referenced are in Dest.
226 //
227 static bool LinkGlobalInits(Module *Dest, const Module *Src,
228                             map<const Value*, Value*> &ValueMap,
229                             string *Err = 0) {
230
231   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
232   //
233   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
234     const GlobalVariable *SGV = I;
235
236     if (SGV->hasInitializer()) {      // Only process initialized GV's
237       // Figure out what the initializer looks like in the dest module...
238       Constant *DInit =
239         cast<Constant>(RemapOperand(SGV->getInitializer(), ValueMap));
240
241       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[SGV]);    
242       if (DGV->hasInitializer() && SGV->hasExternalLinkage() &&
243           DGV->hasExternalLinkage()) {
244         if (DGV->getInitializer() != DInit)
245           return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
246                        SGV->getType()->getDescription() + "':%" +SGV->getName()+
247                        " - Global variables have different initializers");
248       } else {
249         // Copy the initializer over now...
250         DGV->setInitializer(DInit);
251       }
252     }
253   }
254   return false;
255 }
256
257 // LinkFunctionProtos - Link the functions together between the two modules,
258 // without doing function bodies... this just adds external function prototypes
259 // to the Dest function...
260 //
261 static bool LinkFunctionProtos(Module *Dest, const Module *Src,
262                                map<const Value*, Value*> &ValueMap,
263                                string *Err = 0) {
264   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
265   // level symbol table...
266   SymbolTable *ST = (SymbolTable*)&Src->getSymbolTable();
267   
268   // Loop over all of the functions in the src module, mapping them over as we
269   // go
270   //
271   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
272     const Function *SF = I;   // SrcFunction
273     Value *V;
274
275     // If the function has a name, and that name is already in use in the Dest
276     // module, make sure that the name is a compatible function...
277     //
278     if (SF->hasExternalLinkage() && SF->hasName() &&
279         (V = ST->lookup(SF->getType(), SF->getName())) &&
280         cast<Function>(V)->hasExternalLinkage()) {
281       // The same named thing is a Function, because the only two things
282       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and
283       // Functions, and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
284       // 
285       Function *DF = cast<Function>(V);   // DestFunction
286
287       // Check to make sure the function is not defined in both modules...
288       if (!SF->isExternal() && !DF->isExternal())
289         return Error(Err, "Function '" + 
290                      SF->getFunctionType()->getDescription() + "':\"" + 
291                      SF->getName() + "\" - Function is already defined!");
292
293       // Otherwise, just remember this mapping...
294       ValueMap.insert(std::make_pair(SF, DF));
295     } else {
296       // Function does not already exist, simply insert an external function
297       // signature identical to SF into the dest module...
298       Function *DF = new Function(SF->getFunctionType(),
299                                   SF->hasInternalLinkage(),
300                                   SF->getName());
301
302       // Add the function signature to the dest module...
303       Dest->getFunctionList().push_back(DF);
304
305       // ... and remember this mapping...
306       ValueMap.insert(std::make_pair(SF, DF));
307     }
308   }
309   return false;
310 }
311
312 // LinkFunctionBody - Copy the source function over into the dest function and
313 // fix up references to values.  At this point we know that Dest is an external
314 // function, and that Src is not.
315 //
316 static bool LinkFunctionBody(Function *Dest, const Function *Src,
317                              map<const Value*, Value*> &GlobalMap,
318                              string *Err = 0) {
319   assert(Src && Dest && Dest->isExternal() && !Src->isExternal());
320   map<const Value*, Value*> LocalMap;   // Map for function local values
321
322   // Go through and convert function arguments over...
323   Function::aiterator DI = Dest->abegin();
324   for (Function::const_aiterator I = Src->abegin(), E = Src->aend();
325        I != E; ++I, ++DI) {
326     DI->setName(I->getName());  // Copy the name information over...
327
328     // Add a mapping to our local map
329     LocalMap.insert(std::make_pair(I, DI));
330   }
331
332   // Loop over all of the basic blocks, copying the instructions over...
333   //
334   for (Function::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
335     // Create new basic block and add to mapping and the Dest function...
336     BasicBlock *DBB = new BasicBlock(I->getName(), Dest);
337     LocalMap.insert(std::make_pair(I, DBB));
338
339     // Loop over all of the instructions in the src basic block, copying them
340     // over.  Note that this is broken in a strict sense because the cloned
341     // instructions will still be referencing values in the Src module, not
342     // the remapped values.  In our case, however, we will not get caught and 
343     // so we can delay patching the values up until later...
344     //
345     for (BasicBlock::const_iterator II = I->begin(), IE = I->end(); 
346          II != IE; ++II) {
347       Instruction *DI = II->clone();
348       DI->setName(II->getName());
349       DBB->getInstList().push_back(DI);
350       LocalMap.insert(std::make_pair(II, DI));
351     }
352   }
353
354   // At this point, all of the instructions and values of the function are now
355   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values in
356   // the Source function as operands.  Loop through all of the operands of the
357   // functions and patch them up to point to the local versions...
358   //
359   for (Function::iterator BB = Dest->begin(), BE = Dest->end(); BB != BE; ++BB)
360     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
361       for (Instruction::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
362            OI != OE; ++OI)
363         *OI = RemapOperand(*OI, LocalMap, &GlobalMap);
364
365   return false;
366 }
367
368
369 // LinkFunctionBodies - Link in the function bodies that are defined in the
370 // source module into the DestModule.  This consists basically of copying the
371 // function over and fixing up references to values.
372 //
373 static bool LinkFunctionBodies(Module *Dest, const Module *Src,
374                                map<const Value*, Value*> &ValueMap,
375                                string *Err = 0) {
376
377   // Loop over all of the functions in the src module, mapping them over as we
378   // go
379   //
380   for (Module::const_iterator SF = Src->begin(), E = Src->end(); SF != E; ++SF){
381     if (!SF->isExternal()) {                  // No body if function is external
382       Function *DF = cast<Function>(ValueMap[SF]); // Destination function
383
384       // DF not external SF external?
385       if (!DF->isExternal()) {
386         if (Err)
387           *Err = "Function '" + (SF->hasName() ? SF->getName() : string("")) +
388                  "' body multiply defined!";
389         return true;
390       }
391
392       if (LinkFunctionBody(DF, SF, ValueMap, Err)) return true;
393     }
394   }
395   return false;
396 }
397
398
399
400 // LinkModules - This function links two modules together, with the resulting
401 // left module modified to be the composite of the two input modules.  If an
402 // error occurs, true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate
403 // the problem.  Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and
404 // shouldn't be relied on to be consistent.
405 //
406 bool LinkModules(Module *Dest, const Module *Src, string *ErrorMsg) {
407
408   // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
409   // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
410   // Make sure there are no type name conflicts.
411   //
412   if (LinkTypes(Dest, Src, ErrorMsg)) return true;
413
414   // ValueMap - Mapping of values from what they used to be in Src, to what they
415   // are now in Dest.
416   //
417   map<const Value*, Value*> ValueMap;
418
419   // Insert all of the globals in src into the Dest module... without
420   // initializers
421   if (LinkGlobals(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
422
423   // Link the functions together between the two modules, without doing function
424   // bodies... this just adds external function prototypes to the Dest
425   // function...  We do this so that when we begin processing function bodies,
426   // all of the global values that may be referenced are available in our
427   // ValueMap.
428   //
429   if (LinkFunctionProtos(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
430
431   // Update the initializers in the Dest module now that all globals that may
432   // be referenced are in Dest.
433   //
434   if (LinkGlobalInits(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
435
436   // Link in the function bodies that are defined in the source module into the
437   // DestModule.  This consists basically of copying the function over and
438   // fixing up references to values.
439   //
440   if (LinkFunctionBodies(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
441
442   return false;
443 }
444