lib/Target/CBackend/CBackend.cpp

   1 //===-- Writer.cpp - Library for converting LLVM code to C ----------------===//
   2 //
   3 // This library converts LLVM code to C code, compilable by GCC.
   4 //
   5 //===----------------------------------------------------------------------===//
   6
   7 #include "llvm/Assembly/CWriter.h"
   8 #include "llvm/Constants.h"
   9 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  10 #include "llvm/Module.h"
  11 #include "llvm/Instructions.h"
  12 #include "llvm/Pass.h"
  13 #include "llvm/SymbolTable.h"
  14 #include "llvm/Intrinsics.h"
  15 #include "llvm/SlotCalculator.h"
  16 #include "llvm/Analysis/FindUsedTypes.h"
  17 #include "llvm/Analysis/ConstantsScanner.h"
  18 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  19 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  20 #include "Support/StringExtras.h"
  21 #include "Support/STLExtras.h"
  22 #include <algorithm>
  23 #include <set>
  24 #include <sstream>
  25
  26 namespace {
  27   class CWriter : public Pass, public InstVisitor<CWriter> {
  28     std::ostream &Out;
  29     SlotCalculator *Table;
  30     const Module *TheModule;
  31     std::map<const Type *, std::string> TypeNames;
  32     std::set<const Value*> MangledGlobals;
  33     bool needsMalloc;
  34
  35     std::map<const ConstantFP *, unsigned> FPConstantMap;
  36   public:
  37     CWriter(std::ostream &o) : Out(o) {}
  38
  39     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  40       AU.setPreservesAll();
  41       AU.addRequired<FindUsedTypes>();
  42     }
  43
  44     virtual bool run(Module &M) {
  45       // Initialize
  46       Table = new SlotCalculator(&M, false);
  47       TheModule = &M;
  48
  49       // Ensure that all structure types have names...
  50       bool Changed = nameAllUsedStructureTypes(M);
  51
  52       // Run...
  53       printModule(&M);
  54
  55       // Free memory...
  56       delete Table;
  57       TypeNames.clear();
  58       MangledGlobals.clear();
  59       return false;
  60     }
  61
  62     std::ostream &printType(std::ostream &Out, const Type *Ty,
  63                             const std::string &VariableName = "",
  64                             bool IgnoreName = false, bool namedContext = true);
  65
  66     void writeOperand(Value *Operand);
  67     void writeOperandInternal(Value *Operand);
  68
  69     std::string getValueName(const Value *V);
  70
  71   private :
  72     bool nameAllUsedStructureTypes(Module &M);
  73     void printModule(Module *M);
  74     void printSymbolTable(const SymbolTable &ST);
  75     void printContainedStructs(const Type *Ty, std::set<const StructType *> &);
  76     void printFunctionSignature(const Function *F, bool Prototype);
  77
  78     void printFunction(Function *);
  79
  80     void printConstant(Constant *CPV);
  81     void printConstantArray(ConstantArray *CPA);
  82
  83     // isInlinableInst - Attempt to inline instructions into their uses to build
  84     // trees as much as possible.  To do this, we have to consistently decide
  85     // what is acceptable to inline, so that variable declarations don't get
  86     // printed and an extra copy of the expr is not emitted.
  87     //
  88     static bool isInlinableInst(const Instruction &I) {
  89       // Must be an expression, must be used exactly once.  If it is dead, we
  90       // emit it inline where it would go.
  91       if (I.getType() == Type::VoidTy || I.use_size() != 1 ||
  92           isa<TerminatorInst>(I) || isa<CallInst>(I) || isa<PHINode>(I) ||
  93           isa<LoadInst>(I)) // Don't inline a load across a store!
  94         return false;
  95
  96       // Only inline instruction it it's use is in the same BB as the inst.
  97       return I.getParent() == cast<Instruction>(I.use_back())->getParent();
  98     }
  99
 100     // Instruction visitation functions
 101     friend class InstVisitor<CWriter>;
 102
 103     void visitReturnInst(ReturnInst &I);
 104     void visitBranchInst(BranchInst &I);
 105     void visitSwitchInst(SwitchInst &I);
 106
 107     void visitPHINode(PHINode &I);
 108     void visitBinaryOperator(Instruction &I);
 109
 110     void visitCastInst (CastInst &I);
 111     void visitCallInst (CallInst &I);
 112     void visitShiftInst(ShiftInst &I) { visitBinaryOperator(I); }
 113
 114     void visitMallocInst(MallocInst &I);
 115     void visitAllocaInst(AllocaInst &I);
 116     void visitFreeInst  (FreeInst   &I);
 117     void visitLoadInst  (LoadInst   &I);
 118     void visitStoreInst (StoreInst  &I);
 119     void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I);
 120     void visitVarArgInst(VarArgInst &I);
 121
 122     void visitInstruction(Instruction &I) {
 123       std::cerr << "C Writer does not know about " << I;
 124       abort();
 125     }
 126
 127     void outputLValue(Instruction *I) {
 128       Out << "  " << getValueName(I) << " = ";
 129     }
 130     void printBranchToBlock(BasicBlock *CurBlock, BasicBlock *SuccBlock,
 131                             unsigned Indent);
 132     void printIndexingExpression(Value *Ptr, User::op_iterator I,
 133                                  User::op_iterator E);
 134   };
 135 }
 136
 137 // We dont want identifier names with ., space, -  in them.
 138 // So we replace them with _
 139 static std::string makeNameProper(std::string x) {
 140   std::string tmp;
 141   for (std::string::iterator sI = x.begin(), sEnd = x.end(); sI != sEnd; sI++)
 142     switch (*sI) {
 143     case '.': tmp += "d_"; break;
 144     case ' ': tmp += "s_"; break;
 145     case '-': tmp += "D_"; break;
 146     default:  tmp += *sI;
 147     }
 148
 149   return tmp;
 150 }
 151
 152 std::string CWriter::getValueName(const Value *V) {
 153   if (V->hasName()) {              // Print out the label if it exists...
 154     if (isa<GlobalValue>(V) &&     // Do not mangle globals...
 155         (cast<GlobalValue>(V)->hasExternalLinkage() &&// Unless it's internal or
 156          !MangledGlobals.count(V))) // Unless the name would collide if we don't
 157       return makeNameProper(V->getName());
 158
 159     return "l" + utostr(V->getType()->getUniqueID()) + "_" +
 160            makeNameProper(V->getName());
 161   }
 162
 163   int Slot = Table->getValSlot(V);
 164   assert(Slot >= 0 && "Invalid value!");
 165   return "ltmp_" + itostr(Slot) + "_" + utostr(V->getType()->getUniqueID());
 166 }
 167
 168 // A pointer type should not use parens around *'s alone, e.g., (**)
 169 inline bool ptrTypeNameNeedsParens(const std::string &NameSoFar) {
 170   return (NameSoFar.find_last_not_of('*') != std::string::npos);
 171 }
 172
 173 // Pass the Type* and the variable name and this prints out the variable
 174 // declaration.
 175 //
 176 std::ostream &CWriter::printType(std::ostream &Out, const Type *Ty,
 177                                  const std::string &NameSoFar,
 178                                  bool IgnoreName, bool namedContext) {
 179   if (Ty->isPrimitiveType())
 180     switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 181     case Type::VoidTyID:   return Out << "void "               << NameSoFar;
 182     case Type::BoolTyID:   return Out << "bool "               << NameSoFar;
 183     case Type::UByteTyID:  return Out << "unsigned char "      << NameSoFar;
 184     case Type::SByteTyID:  return Out << "signed char "        << NameSoFar;
 185     case Type::UShortTyID: return Out << "unsigned short "     << NameSoFar;
 186     case Type::ShortTyID:  return Out << "short "              << NameSoFar;
 187     case Type::UIntTyID:   return Out << "unsigned "           << NameSoFar;
 188     case Type::IntTyID:    return Out << "int "                << NameSoFar;
 189     case Type::ULongTyID:  return Out << "unsigned long long " << NameSoFar;
 190     case Type::LongTyID:   return Out << "signed long long "   << NameSoFar;
 191     case Type::FloatTyID:  return Out << "float "              << NameSoFar;
 192     case Type::DoubleTyID: return Out << "double "             << NameSoFar;
 193     default :
 194       std::cerr << "Unknown primitive type: " << Ty << "\n";
 195       abort();
 196     }
 197
 198   // Check to see if the type is named.
 199   if (!IgnoreName || isa<OpaqueType>(Ty)) {
 200     std::map<const Type *, std::string>::iterator I = TypeNames.find(Ty);
 201     if (I != TypeNames.end()) {
 202       return Out << I->second << " " << NameSoFar;
 203     }
 204   }
 205
 206   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 207   case Type::FunctionTyID: {
 208     const FunctionType *MTy = cast<FunctionType>(Ty);
 209     std::stringstream FunctionInards;
 210     FunctionInards << " (" << NameSoFar << ") (";
 211     for (FunctionType::ParamTypes::const_iterator
 212            I = MTy->getParamTypes().begin(),
 213            E = MTy->getParamTypes().end(); I != E; ++I) {
 214       if (I != MTy->getParamTypes().begin())
 215         FunctionInards << ", ";
 216       printType(FunctionInards, *I, "");
 217     }
 218     if (MTy->isVarArg()) {
 219       if (!MTy->getParamTypes().empty())
 220         FunctionInards << ", ...";
 221     } else if (MTy->getParamTypes().empty()) {
 222       FunctionInards << "void";
 223     }
 224     FunctionInards << ")";
 225     std::string tstr = FunctionInards.str();
 226     printType(Out, MTy->getReturnType(), tstr);
 227     return Out;
 228   }
 229   case Type::StructTyID: {
 230     const StructType *STy = cast<StructType>(Ty);
 231     Out << NameSoFar + " {\n";
 232     unsigned Idx = 0;
 233     for (StructType::ElementTypes::const_iterator
 234            I = STy->getElementTypes().begin(),
 235            E = STy->getElementTypes().end(); I != E; ++I) {
 236       Out << "  ";
 237       printType(Out, *I, "field" + utostr(Idx++));
 238       Out << ";\n";
 239     }
 240     return Out << "}";
 241   }
 242
 243   case Type::PointerTyID: {
 244     const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Ty);
 245     std::string ptrName = "*" + NameSoFar;
 246
 247     // Do not need parens around "* NameSoFar" if NameSoFar consists only
 248     // of zero or more '*' chars *and* this is not an unnamed pointer type
 249     // such as the result type in a cast statement.  Otherwise, enclose in ( ).
 250     if (ptrTypeNameNeedsParens(NameSoFar) || !namedContext ||
 251         PTy->getElementType()->getPrimitiveID() == Type::ArrayTyID)
 252       ptrName = "(" + ptrName + ")";    //
 253
 254     return printType(Out, PTy->getElementType(), ptrName);
 255   }Out <<"--";
 256
 257   case Type::ArrayTyID: {
 258     const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(Ty);
 259     unsigned NumElements = ATy->getNumElements();
 260     return printType(Out, ATy->getElementType(),
 261                      NameSoFar + "[" + utostr(NumElements) + "]");
 262   }
 263
 264   case Type::OpaqueTyID: {
 265     static int Count = 0;
 266     std::string TyName = "struct opaque_" + itostr(Count++);
 267     assert(TypeNames.find(Ty) == TypeNames.end());
 268     TypeNames[Ty] = TyName;
 269     return Out << TyName << " " << NameSoFar;
 270   }
 271   default:
 272     assert(0 && "Unhandled case in getTypeProps!");
 273     abort();
 274   }
 275
 276   return Out;
 277 }
 278
 279 void CWriter::printConstantArray(ConstantArray *CPA) {
 280
 281   // As a special case, print the array as a string if it is an array of
 282   // ubytes or an array of sbytes with positive values.
 283   //
 284   const Type *ETy = CPA->getType()->getElementType();
 285   bool isString = (ETy == Type::SByteTy || ETy == Type::UByteTy);
 286
 287   // Make sure the last character is a null char, as automatically added by C
 288   if (isString && (CPA->getNumOperands() == 0 ||
 289                    !cast<Constant>(*(CPA->op_end()-1))->isNullValue()))
 290     isString = false;
 291
 292   if (isString) {
 293     Out << "\"";
 294     // Keep track of whether the last number was a hexadecimal escape
 295     bool LastWasHex = false;
 296
 297     // Do not include the last character, which we know is null
 298     for (unsigned i = 0, e = CPA->getNumOperands()-1; i != e; ++i) {
 299       unsigned char C = (ETy == Type::SByteTy) ?
 300         (unsigned char)cast<ConstantSInt>(CPA->getOperand(i))->getValue() :
 301         (unsigned char)cast<ConstantUInt>(CPA->getOperand(i))->getValue();
 302
 303       // Print it out literally if it is a printable character.  The only thing
 304       // to be careful about is when the last letter output was a hex escape
 305       // code, in which case we have to be careful not to print out hex digits
 306       // explicitly (the C compiler thinks it is a continuation of the previous
 307       // character, sheesh...)
 308       //
 309       if (isprint(C) && (!LastWasHex || !isxdigit(C))) {
 310         LastWasHex = false;
 311         if (C == '"' || C == '\\')
 312           Out << "\\" << C;
 313         else
 314           Out << C;
 315       } else {
 316         LastWasHex = false;
 317         switch (C) {
 318         case '\n': Out << "\\n"; break;
 319         case '\t': Out << "\\t"; break;
 320         case '\r': Out << "\\r"; break;
 321         case '\v': Out << "\\v"; break;
 322         case '\a': Out << "\\a"; break;
 323         case '\"': Out << "\\\""; break;
 324         case '\'': Out << "\\\'"; break;
 325         default:
 326           Out << "\\x";
 327           Out << (char)(( C/16  < 10) ? ( C/16 +'0') : ( C/16 -10+'A'));
 328           Out << (char)(((C&15) < 10) ? ((C&15)+'0') : ((C&15)-10+'A'));
 329           LastWasHex = true;
 330           break;
 331         }
 332       }
 333     }
 334     Out << "\"";
 335   } else {
 336     Out << "{";
 337     if (CPA->getNumOperands()) {
 338       Out << " ";
 339       printConstant(cast<Constant>(CPA->getOperand(0)));
 340       for (unsigned i = 1, e = CPA->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 341         Out << ", ";
 342         printConstant(cast<Constant>(CPA->getOperand(i)));
 343       }
 344     }
 345     Out << " }";
 346   }
 347 }
 348
 349
 350 // printConstant - The LLVM Constant to C Constant converter.
 351 void CWriter::printConstant(Constant *CPV) {
 352   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CPV)) {
 353     switch (CE->getOpcode()) {
 354     case Instruction::Cast:
 355       Out << "((";
 356       printType(Out, CPV->getType());
 357       Out << ")";
 358       printConstant(CE->getOperand(0));
 359       Out << ")";
 360       return;
 361
 362     case Instruction::GetElementPtr:
 363       Out << "(&(";
 364       printIndexingExpression(CE->getOperand(0),
 365                               CPV->op_begin()+1, CPV->op_end());
 366       Out << "))";
 367       return;
 368     case Instruction::Add:
 369       Out << "(";
 370       printConstant(CE->getOperand(0));
 371       Out << " + ";
 372       printConstant(CE->getOperand(1));
 373       Out << ")";
 374       return;
 375     case Instruction::Sub:
 376       Out << "(";
 377       printConstant(CE->getOperand(0));
 378       Out << " - ";
 379       printConstant(CE->getOperand(1));
 380       Out << ")";
 381       return;
 382
 383     default:
 384       std::cerr << "CWriter Error: Unhandled constant expression: "
 385                 << CE << "\n";
 386       abort();
 387     }
 388   }
 389
 390   switch (CPV->getType()->getPrimitiveID()) {
 391   case Type::BoolTyID:
 392     Out << (CPV == ConstantBool::False ? "0" : "1"); break;
 393   case Type::SByteTyID:
 394   case Type::ShortTyID:
 395     Out << cast<ConstantSInt>(CPV)->getValue(); break;
 396   case Type::IntTyID:
 397     if ((int)cast<ConstantSInt>(CPV)->getValue() == (int)0x80000000)
 398       Out << "((int)0x80000000)";   // Handle MININT specially to avoid warning
 399     else
 400       Out << cast<ConstantSInt>(CPV)->getValue();
 401     break;
 402
 403   case Type::LongTyID:
 404     Out << cast<ConstantSInt>(CPV)->getValue() << "ll"; break;
 405
 406   case Type::UByteTyID:
 407   case Type::UShortTyID:
 408     Out << cast<ConstantUInt>(CPV)->getValue(); break;
 409   case Type::UIntTyID:
 410     Out << cast<ConstantUInt>(CPV)->getValue() << "u"; break;
 411   case Type::ULongTyID:
 412     Out << cast<ConstantUInt>(CPV)->getValue() << "ull"; break;
 413
 414   case Type::FloatTyID:
 415   case Type::DoubleTyID: {
 416     ConstantFP *FPC = cast<ConstantFP>(CPV);
 417     std::map<const ConstantFP*, unsigned>::iterator I = FPConstantMap.find(FPC);
 418     if (I != FPConstantMap.end()) {
 419       // Because of FP precision problems we must load from a stack allocated
 420       // value that holds the value in hex.
 421       Out << "(*(" << (FPC->getType() == Type::FloatTy ? "float" : "double")
 422           << "*)&FloatConstant" << I->second << ")";
 423     } else {
 424       Out << FPC->getValue();
 425     }
 426     break;
 427   }
 428
 429   case Type::ArrayTyID:
 430     printConstantArray(cast<ConstantArray>(CPV));
 431     break;
 432
 433   case Type::StructTyID: {
 434     Out << "{";
 435     if (CPV->getNumOperands()) {
 436       Out << " ";
 437       printConstant(cast<Constant>(CPV->getOperand(0)));
 438       for (unsigned i = 1, e = CPV->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 439         Out << ", ";
 440         printConstant(cast<Constant>(CPV->getOperand(i)));
 441       }
 442     }
 443     Out << " }";
 444     break;
 445   }
 446
 447   case Type::PointerTyID:
 448     if (isa<ConstantPointerNull>(CPV)) {
 449       Out << "((";
 450       printType(Out, CPV->getType());
 451       Out << ")/*NULL*/0)";
 452       break;
 453     } else if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(CPV)) {
 454       writeOperand(CPR->getValue());
 455       break;
 456     }
 457     // FALL THROUGH
 458   default:
 459     std::cerr << "Unknown constant type: " << CPV << "\n";
 460     abort();
 461   }
 462 }
 463
 464 void CWriter::writeOperandInternal(Value *Operand) {
 465   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Operand))
 466     if (isInlinableInst(*I)) {
 467       // Should we inline this instruction to build a tree?
 468       Out << "(";
 469       visit(*I);
 470       Out << ")";
 471       return;
 472     }
 473
 474   if (Operand->hasName()) {
 475     Out << getValueName(Operand);
 476   } else if (Constant *CPV = dyn_cast<Constant>(Operand)) {
 477     printConstant(CPV);
 478   } else {
 479     int Slot = Table->getValSlot(Operand);
 480     assert(Slot >= 0 && "Malformed LLVM!");
 481     Out << "ltmp_" << Slot << "_" << Operand->getType()->getUniqueID();
 482   }
 483 }
 484
 485 void CWriter::writeOperand(Value *Operand) {
 486   if (isa<GlobalVariable>(Operand))
 487     Out << "(&";  // Global variables are references as their addresses by llvm
 488
 489   writeOperandInternal(Operand);
 490
 491   if (isa<GlobalVariable>(Operand))
 492     Out << ")";
 493 }
 494
 495 // nameAllUsedStructureTypes - If there are structure types in the module that
 496 // are used but do not have names assigned to them in the symbol table yet then
 497 // we assign them names now.
 498 //
 499 bool CWriter::nameAllUsedStructureTypes(Module &M) {
 500   // Get a set of types that are used by the program...
 501   std::set<const Type *> UT = getAnalysis<FindUsedTypes>().getTypes();
 502
 503   // Loop over the module symbol table, removing types from UT that are already
 504   // named.
 505   //
 506   SymbolTable &MST = M.getSymbolTable();
 507   if (MST.find(Type::TypeTy) != MST.end())
 508     for (SymbolTable::type_iterator I = MST.type_begin(Type::TypeTy),
 509            E = MST.type_end(Type::TypeTy); I != E; ++I)
 510       UT.erase(cast<Type>(I->second));
 511
 512   // UT now contains types that are not named.  Loop over it, naming structure
 513   // types.
 514   //
 515   bool Changed = false;
 516   for (std::set<const Type *>::const_iterator I = UT.begin(), E = UT.end();
 517        I != E; ++I)
 518     if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(*I)) {
 519       ((Value*)ST)->setName("unnamed", &MST);
 520       Changed = true;
 521     }
 522   return Changed;
 523 }
 524
 525 static void generateAllocaDecl(std::ostream& Out) {
 526   // On SunOS, we need to insert the alloca macro & proto for the builtin.
 527   Out << "#ifdef sun\n"
 528       << "extern void *__builtin_alloca(unsigned long);\n"
 529       << "#define alloca(x) __builtin_alloca(x)\n"
 530       << "#else\n"
 531       << "#ifndef __FreeBSD__\n"
 532       << "#include <alloca.h>\n"
 533       << "#endif\n"
 534       << "#endif\n\n";
 535 }
 536
 537 void CWriter::printModule(Module *M) {
 538   // Calculate which global values have names that will collide when we throw
 539   // away type information.
 540   {  // Scope to delete the FoundNames set when we are done with it...
 541     std::set<std::string> FoundNames;
 542     for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
 543       if (I->hasName())                      // If the global has a name...
 544         if (FoundNames.count(I->getName()))  // And the name is already used
 545           MangledGlobals.insert(I);          // Mangle the name
 546         else
 547           FoundNames.insert(I->getName());   // Otherwise, keep track of name
 548
 549     for (Module::giterator I = M->gbegin(), E = M->gend(); I != E; ++I)
 550       if (I->hasName())                      // If the global has a name...
 551         if (FoundNames.count(I->getName()))  // And the name is already used
 552           MangledGlobals.insert(I);          // Mangle the name
 553         else
 554           FoundNames.insert(I->getName());   // Otherwise, keep track of name
 555   }
 556
 557   // get declaration for alloca
 558   Out << "/* Provide Declarations */\n";
 559   generateAllocaDecl(Out);
 560   Out << "#include <stdarg.h>\n";
 561   Out << "#include <setjmp.h>\n";
 562
 563   // Provide a definition for `bool' if not compiling with a C++ compiler.
 564   Out << "\n"
 565       << "#ifndef __cplusplus\ntypedef unsigned char bool;\n#endif\n"
 566
 567       << "\n\n/* Support for floating point constants */\n"
 568       << "typedef unsigned long long ConstantDoubleTy;\n"
 569       << "typedef unsigned int        ConstantFloatTy;\n"
 570
 571       << "\n\n/* Global Declarations */\n";
 572
 573   // First output all the declarations for the program, because C requires
 574   // Functions & globals to be declared before they are used.
 575   //
 576
 577   // Loop over the symbol table, emitting all named constants...
 578   printSymbolTable(M->getSymbolTable());
 579
 580   // Global variable declarations...
 581   if (!M->gempty()) {
 582     Out << "\n/* External Global Variable Declarations */\n";
 583     for (Module::giterator I = M->gbegin(), E = M->gend(); I != E; ++I) {
 584       if (I->hasExternalLinkage()) {
 585         Out << "extern ";
 586         printType(Out, I->getType()->getElementType(), getValueName(I));
 587         Out << ";\n";
 588       }
 589     }
 590   }
 591
 592   // Function declarations
 593   if (!M->empty()) {
 594     Out << "\n/* Function Declarations */\n";
 595     needsMalloc = true;
 596     for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I) {
 597       // If the function is external and the name collides don't print it.
 598       // Sometimes the bytecode likes to have multiple "declarations" for
 599       // external functions
 600       if ((I->hasInternalLinkage() || !MangledGlobals.count(I)) &&
 601           !I->getIntrinsicID()) {
 602         printFunctionSignature(I, true);
 603         Out << ";\n";
 604       }
 605     }
 606   }
 607
 608   // Print Malloc prototype if needed
 609   if (needsMalloc){
 610     Out << "\n/* Malloc to make sun happy */\n";
 611     Out << "extern void * malloc(size_t);\n\n";
 612   }
 613
 614   // Output the global variable declerations
 615   if (!M->gempty()) {
 616     Out << "\n\n/* Global Variable Declerations */\n";
 617     for (Module::giterator I = M->gbegin(), E = M->gend(); I != E; ++I)
 618       if (!I->isExternal()) {
 619         Out << "extern ";
 620         printType(Out, I->getType()->getElementType(), getValueName(I));
 621
 622         Out << ";\n";
 623       }
 624   }
 625
 626
 627   // Output the global variable definitions and contents...
 628   if (!M->gempty()) {
 629     Out << "\n\n/* Global Variable Definitions and Initialization */\n";
 630     for (Module::giterator I = M->gbegin(), E = M->gend(); I != E; ++I)
 631       if (!I->isExternal()) {
 632         if (I->hasInternalLinkage())
 633           Out << "static ";
 634         printType(Out, I->getType()->getElementType(), getValueName(I));
 635         if (!I->getInitializer()->isNullValue()) {
 636           Out << " = " ;
 637           writeOperand(I->getInitializer());
 638         }
 639         Out << ";\n";
 640       }
 641   }
 642
 643   // Output all of the functions...
 644   if (!M->empty()) {
 645     Out << "\n\n/* Function Bodies */\n";
 646     for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
 647       printFunction(I);
 648   }
 649 }
 650
 651
 652 /// printSymbolTable - Run through symbol table looking for type names.  If a
 653 /// type name is found, emit it's declaration...
 654 ///
 655 void CWriter::printSymbolTable(const SymbolTable &ST) {
 656   // If there are no type names, exit early.
 657   if (ST.find(Type::TypeTy) == ST.end())
 658     return;
 659
 660   // We are only interested in the type plane of the symbol table...
 661   SymbolTable::type_const_iterator I   = ST.type_begin(Type::TypeTy);
 662   SymbolTable::type_const_iterator End = ST.type_end(Type::TypeTy);
 663
 664   // Print out forward declarations for structure types before anything else!
 665   Out << "/* Structure forward decls */\n";
 666   for (; I != End; ++I)
 667     if (const Type *STy = dyn_cast<StructType>(I->second)) {
 668       std::string Name = "struct l_" + makeNameProper(I->first);
 669       Out << Name << ";\n";
 670       TypeNames.insert(std::make_pair(STy, Name));
 671     }
 672
 673   Out << "\n";
 674
 675   // Now we can print out typedefs...
 676   Out << "/* Typedefs */\n";
 677   for (I = ST.type_begin(Type::TypeTy); I != End; ++I) {
 678     const Type *Ty = cast<Type>(I->second);
 679     std::string Name = "l_" + makeNameProper(I->first);
 680     Out << "typedef ";
 681     printType(Out, Ty, Name);
 682     Out << ";\n";
 683   }
 684
 685   Out << "\n";
 686
 687   // Keep track of which structures have been printed so far...
 688   std::set<const StructType *> StructPrinted;
 689
 690   // Loop over all structures then push them into the stack so they are
 691   // printed in the correct order.
 692   //
 693   Out << "/* Structure contents */\n";
 694   for (I = ST.type_begin(Type::TypeTy); I != End; ++I)
 695     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(I->second))
 696       printContainedStructs(STy, StructPrinted);
 697 }
 698
 699 // Push the struct onto the stack and recursively push all structs
 700 // this one depends on.
 701 void CWriter::printContainedStructs(const Type *Ty,
 702                                     std::set<const StructType*> &StructPrinted){
 703   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)){
 704     //Check to see if we have already printed this struct
 705     if (StructPrinted.count(STy) == 0) {
 706       // Print all contained types first...
 707       for (StructType::ElementTypes::const_iterator
 708              I = STy->getElementTypes().begin(),
 709              E = STy->getElementTypes().end(); I != E; ++I) {
 710         const Type *Ty1 = I->get();
 711         if (isa<StructType>(Ty1) || isa<ArrayType>(Ty1))
 712           printContainedStructs(*I, StructPrinted);
 713       }
 714
 715       //Print structure type out..
 716       StructPrinted.insert(STy);
 717       std::string Name = TypeNames[STy];
 718       printType(Out, STy, Name, true);
 719       Out << ";\n\n";
 720     }
 721
 722     // If it is an array, check contained types and continue
 723   } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)){
 724     const Type *Ty1 = ATy->getElementType();
 725     if (isa<StructType>(Ty1) || isa<ArrayType>(Ty1))
 726       printContainedStructs(Ty1, StructPrinted);
 727   }
 728 }
 729
 730
 731 void CWriter::printFunctionSignature(const Function *F, bool Prototype) {
 732   // If the program provides it's own malloc prototype we don't need
 733   // to include the general one.
 734   if (getValueName(F) == "malloc")
 735     needsMalloc = false;
 736   if (F->hasInternalLinkage()) Out << "static ";
 737   // Loop over the arguments, printing them...
 738   const FunctionType *FT = cast<FunctionType>(F->getFunctionType());
 739
 740   std::stringstream FunctionInards;
 741
 742   // Print out the name...
 743   FunctionInards << getValueName(F) << "(";
 744
 745   if (!F->isExternal()) {
 746     if (!F->aempty()) {
 747       std::string ArgName;
 748       if (F->abegin()->hasName() || !Prototype)
 749         ArgName = getValueName(F->abegin());
 750       printType(FunctionInards, F->afront().getType(), ArgName);
 751       for (Function::const_aiterator I = ++F->abegin(), E = F->aend();
 752            I != E; ++I) {
 753         FunctionInards << ", ";
 754         if (I->hasName() || !Prototype)
 755           ArgName = getValueName(I);
 756         else
 757           ArgName = "";
 758         printType(FunctionInards, I->getType(), ArgName);
 759       }
 760     }
 761   } else {
 762     // Loop over the arguments, printing them...
 763     for (FunctionType::ParamTypes::const_iterator I =
 764            FT->getParamTypes().begin(),
 765            E = FT->getParamTypes().end(); I != E; ++I) {
 766       if (I != FT->getParamTypes().begin()) FunctionInards << ", ";
 767       printType(FunctionInards, *I);
 768     }
 769   }
 770
 771   // Finish printing arguments... if this is a vararg function, print the ...,
 772   // unless there are no known types, in which case, we just emit ().
 773   //
 774   if (FT->isVarArg() && !FT->getParamTypes().empty()) {
 775     if (FT->getParamTypes().size()) FunctionInards << ", ";
 776     FunctionInards << "...";  // Output varargs portion of signature!
 777   }
 778   FunctionInards << ")";
 779   // Print out the return type and the entire signature for that matter
 780   printType(Out, F->getReturnType(), FunctionInards.str());
 781
 782 }
 783
 784
 785 void CWriter::printFunction(Function *F) {
 786   if (F->isExternal()) return;
 787
 788   Table->incorporateFunction(F);
 789
 790   printFunctionSignature(F, false);
 791   Out << " {\n";
 792
 793   // print local variable information for the function
 794   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
 795     if ((*I)->getType() != Type::VoidTy && !isInlinableInst(**I)) {
 796       Out << "  ";
 797       printType(Out, (*I)->getType(), getValueName(*I));
 798       Out << ";\n";
 799
 800       if (isa<PHINode>(*I)) {  // Print out PHI node temporaries as well...
 801         Out << "  ";
 802         printType(Out, (*I)->getType(), getValueName(*I)+"__PHI_TEMPORARY");
 803         Out << ";\n";
 804       }
 805     }
 806
 807   Out << "\n";
 808
 809   // Scan the function for floating point constants.  If any FP constant is used
 810   // in the function, we want to redirect it here so that we do not depend on
 811   // the precision of the printed form.
 812   //
 813   unsigned FPCounter = 0;
 814   for (constant_iterator I = constant_begin(F), E = constant_end(F); I != E;++I)
 815     if (const ConstantFP *FPC = dyn_cast<ConstantFP>(*I))
 816       if (FPConstantMap.find(FPC) == FPConstantMap.end()) {
 817         double Val = FPC->getValue();
 818
 819         FPConstantMap[FPC] = FPCounter;  // Number the FP constants
 820
 821         if (FPC->getType() == Type::DoubleTy)
 822           Out << "  const ConstantDoubleTy FloatConstant" << FPCounter++
 823               << " = 0x" << std::hex << *(unsigned long long*)&Val << std::dec
 824               << ";    /* " << Val << " */\n";
 825         else if (FPC->getType() == Type::FloatTy) {
 826           float fVal = Val;
 827           Out << "  const ConstantFloatTy FloatConstant" << FPCounter++
 828               << " = 0x" << std::hex << *(unsigned*)&fVal << std::dec
 829               << ";    /* " << Val << " */\n";
 830         } else
 831           assert(0 && "Unknown float type!");
 832       }
 833
 834   Out << "\n";
 835
 836   // print the basic blocks
 837   for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
 838     BasicBlock *Prev = BB->getPrev();
 839
 840     // Don't print the label for the basic block if there are no uses, or if the
 841     // only terminator use is the precessor basic block's terminator.  We have
 842     // to scan the use list because PHI nodes use basic blocks too but do not
 843     // require a label to be generated.
 844     //
 845     bool NeedsLabel = false;
 846     for (Value::use_iterator UI = BB->use_begin(), UE = BB->use_end();
 847          UI != UE; ++UI)
 848       if (TerminatorInst *TI = dyn_cast<TerminatorInst>(*UI))
 849         if (TI != Prev->getTerminator() ||
 850             isa<SwitchInst>(Prev->getTerminator())) {
 851           NeedsLabel = true;
 852           break;
 853         }
 854
 855     if (NeedsLabel) Out << getValueName(BB) << ":\n";
 856
 857     // Output all of the instructions in the basic block...
 858     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = --BB->end(); II != E; ++II){
 859       if (!isInlinableInst(*II)) {
 860         if (II->getType() != Type::VoidTy)
 861           outputLValue(II);
 862         else
 863           Out << "  ";
 864         visit(*II);
 865         Out << ";\n";
 866       }
 867     }
 868
 869     // Don't emit prefix or suffix for the terminator...
 870     visit(*BB->getTerminator());
 871   }
 872
 873   Out << "}\n\n";
 874   Table->purgeFunction();
 875   FPConstantMap.clear();
 876 }
 877
 878 // Specific Instruction type classes... note that all of the casts are
 879 // neccesary because we use the instruction classes as opaque types...
 880 //
 881 void CWriter::visitReturnInst(ReturnInst &I) {
 882   // Don't output a void return if this is the last basic block in the function
 883   if (I.getNumOperands() == 0 &&
 884       &*--I.getParent()->getParent()->end() == I.getParent() &&
 885       !I.getParent()->size() == 1) {
 886     return;
 887   }
 888
 889   Out << "  return";
 890   if (I.getNumOperands()) {
 891     Out << " ";
 892     writeOperand(I.getOperand(0));
 893   }
 894   Out << ";\n";
 895 }
 896
 897 void CWriter::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
 898   Out << "  switch (";
 899   writeOperand(SI.getOperand(0));
 900   Out << ") {\n  default:\n";
 901   printBranchToBlock(SI.getParent(), SI.getDefaultDest(), 2);
 902   Out << ";\n";
 903   for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2) {
 904     Out << "  case ";
 905     writeOperand(SI.getOperand(i));
 906     Out << ":\n";
 907     BasicBlock *Succ = cast<BasicBlock>(SI.getOperand(i+1));
 908     printBranchToBlock(SI.getParent(), Succ, 2);
 909     if (Succ == SI.getParent()->getNext())
 910       Out << "    break;\n";
 911   }
 912   Out << "  }\n";
 913 }
 914
 915
 916 static bool isGotoCodeNeccessary(BasicBlock *From, BasicBlock *To) {
 917   // If PHI nodes need copies, we need the copy code...
 918   if (isa<PHINode>(To->front()) ||
 919       From->getNext() != To)      // Not directly successor, need goto
 920     return true;
 921
 922   // Otherwise we don't need the code.
 923   return false;
 924 }
 925
 926 void CWriter::printBranchToBlock(BasicBlock *CurBB, BasicBlock *Succ,
 927                                            unsigned Indent) {
 928   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
 929        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
 930     //  now we have to do the printing
 931     Out << std::string(Indent, ' ');
 932     Out << "  " << getValueName(I) << "__PHI_TEMPORARY = ";
 933     writeOperand(PN->getIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(CurBB)));
 934     Out << ";   /* for PHI node */\n";
 935   }
 936
 937   if (CurBB->getNext() != Succ) {
 938     Out << std::string(Indent, ' ') << "  goto ";
 939     writeOperand(Succ);
 940     Out << ";\n";
 941   }
 942 }
 943
 944 // Brach instruction printing - Avoid printing out a brach to a basic block that
 945 // immediately succeeds the current one.
 946 //
 947 void CWriter::visitBranchInst(BranchInst &I) {
 948   if (I.isConditional()) {
 949     if (isGotoCodeNeccessary(I.getParent(), I.getSuccessor(0))) {
 950       Out << "  if (";
 951       writeOperand(I.getCondition());
 952       Out << ") {\n";
 953
 954       printBranchToBlock(I.getParent(), I.getSuccessor(0), 2);
 955
 956       if (isGotoCodeNeccessary(I.getParent(), I.getSuccessor(1))) {
 957         Out << "  } else {\n";
 958         printBranchToBlock(I.getParent(), I.getSuccessor(1), 2);
 959       }
 960     } else {
 961       // First goto not neccesary, assume second one is...
 962       Out << "  if (!";
 963       writeOperand(I.getCondition());
 964       Out << ") {\n";
 965
 966       printBranchToBlock(I.getParent(), I.getSuccessor(1), 2);
 967     }
 968
 969     Out << "  }\n";
 970   } else {
 971     printBranchToBlock(I.getParent(), I.getSuccessor(0), 0);
 972   }
 973   Out << "\n";
 974 }
 975
 976 // PHI nodes get copied into temporary values at the end of predecessor basic
 977 // blocks.  We now need to copy these temporary values into the REAL value for
 978 // the PHI.
 979 void CWriter::visitPHINode(PHINode &I) {
 980   writeOperand(&I);
 981   Out << "__PHI_TEMPORARY";
 982 }
 983
 984
 985 void CWriter::visitBinaryOperator(Instruction &I) {
 986   // binary instructions, shift instructions, setCond instructions.
 987   assert(!isa<PointerType>(I.getType()));
 988
 989   writeOperand(I.getOperand(0));
 990
 991   switch (I.getOpcode()) {
 992   case Instruction::Add: Out << " + "; break;
 993   case Instruction::Sub: Out << " - "; break;
 994   case Instruction::Mul: Out << "*"; break;
 995   case Instruction::Div: Out << "/"; break;
 996   case Instruction::Rem: Out << "%"; break;
 997   case Instruction::And: Out << " & "; break;
 998   case Instruction::Or: Out << " | "; break;
 999   case Instruction::Xor: Out << " ^ "; break;
1000   case Instruction::SetEQ: Out << " == "; break;
1001   case Instruction::SetNE: Out << " != "; break;
1002   case Instruction::SetLE: Out << " <= "; break;
1003   case Instruction::SetGE: Out << " >= "; break;
1004   case Instruction::SetLT: Out << " < "; break;
1005   case Instruction::SetGT: Out << " > "; break;
1006   case Instruction::Shl : Out << " << "; break;
1007   case Instruction::Shr : Out << " >> "; break;
1008   default: std::cerr << "Invalid operator type!" << I; abort();
1009   }
1010
1011   writeOperand(I.getOperand(1));
1012 }
1013
1014 void CWriter::visitCastInst(CastInst &I) {
1015   if (I.getType() == Type::BoolTy) {
1016     Out << "(";
1017     writeOperand(I.getOperand(0));
1018     Out << " != 0)";
1019     return;
1020   }
1021   Out << "(";
1022   printType(Out, I.getType(), "", /*ignoreName*/false, /*namedContext*/false);
1023   Out << ")";
1024   if (isa<PointerType>(I.getType())&&I.getOperand(0)->getType()->isIntegral() ||
1025       isa<PointerType>(I.getOperand(0)->getType())&&I.getType()->isIntegral()) {
1026     // Avoid "cast to pointer from integer of different size" warnings
1027     Out << "(long)";
1028   }
1029
1030   writeOperand(I.getOperand(0));
1031 }
1032
1033 void CWriter::visitCallInst(CallInst &I) {
1034   // Handle intrinsic function calls first...
1035   if (Function *F = I.getCalledFunction())
1036     if (LLVMIntrinsic::ID ID = (LLVMIntrinsic::ID)F->getIntrinsicID()) {
1037       switch (ID) {
1038       default:  assert(0 && "Unknown LLVM intrinsic!");
1039       case LLVMIntrinsic::va_start:
1040         Out << "va_start((va_list)*";
1041         writeOperand(I.getOperand(1));
1042         Out << ", ";
1043         // Output the last argument to the enclosing function...
1044         writeOperand(&I.getParent()->getParent()->aback());
1045         Out << ")";
1046         return;
1047       case LLVMIntrinsic::va_end:
1048         Out << "va_end((va_list)*";
1049         writeOperand(I.getOperand(1));
1050         Out << ")";
1051         return;
1052       case LLVMIntrinsic::va_copy:
1053         Out << "va_copy((va_list)*";
1054         writeOperand(I.getOperand(1));
1055         Out << ", (va_list)";
1056         writeOperand(I.getOperand(2));
1057         Out << ")";
1058         return;
1059
1060       case LLVMIntrinsic::setjmp:
1061         Out << "setjmp((jmp_buf)";
1062         writeOperand(I.getOperand(1));
1063         Out << ")";
1064         return;
1065       case LLVMIntrinsic::longjmp:
1066         Out << "longjmp((jmp_buf)";
1067         writeOperand(I.getOperand(1));
1068         Out << ", ";
1069         writeOperand(I.getOperand(2));
1070         Out << ")";
1071         return;
1072       }
1073     }
1074
1075   const PointerType  *PTy   = cast<PointerType>(I.getCalledValue()->getType());
1076   const FunctionType *FTy   = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
1077   const Type         *RetTy = FTy->getReturnType();
1078
1079   writeOperand(I.getOperand(0));
1080   Out << "(";
1081
1082   if (I.getNumOperands() > 1) {
1083     writeOperand(I.getOperand(1));
1084
1085     for (unsigned op = 2, Eop = I.getNumOperands(); op != Eop; ++op) {
1086       Out << ", ";
1087       writeOperand(I.getOperand(op));
1088     }
1089   }
1090   Out << ")";
1091 }
1092
1093 void CWriter::visitMallocInst(MallocInst &I) {
1094   Out << "(";
1095   printType(Out, I.getType());
1096   Out << ")malloc(sizeof(";
1097   printType(Out, I.getType()->getElementType());
1098   Out << ")";
1099
1100   if (I.isArrayAllocation()) {
1101     Out << " * " ;
1102     writeOperand(I.getOperand(0));
1103   }
1104   Out << ")";
1105 }
1106
1107 void CWriter::visitAllocaInst(AllocaInst &I) {
1108   Out << "(";
1109   printType(Out, I.getType());
1110   Out << ") alloca(sizeof(";
1111   printType(Out, I.getType()->getElementType());
1112   Out << ")";
1113   if (I.isArrayAllocation()) {
1114     Out << " * " ;
1115     writeOperand(I.getOperand(0));
1116   }
1117   Out << ")";
1118 }
1119
1120 void CWriter::visitFreeInst(FreeInst &I) {
1121   Out << "free(";
1122   writeOperand(I.getOperand(0));
1123   Out << ")";
1124 }
1125
1126 void CWriter::printIndexingExpression(Value *Ptr, User::op_iterator I,
1127                                       User::op_iterator E) {
1128   bool HasImplicitAddress = false;
1129   // If accessing a global value with no indexing, avoid *(&GV) syndrome
1130   if (GlobalValue *V = dyn_cast<GlobalValue>(Ptr)) {
1131     HasImplicitAddress = true;
1132   } else if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(Ptr)) {
1133     HasImplicitAddress = true;
1134     Ptr = CPR->getValue();         // Get to the global...
1135   }
1136
1137   if (I == E) {
1138     if (!HasImplicitAddress)
1139       Out << "*";  // Implicit zero first argument: '*x' is equivalent to 'x[0]'
1140
1141     writeOperandInternal(Ptr);
1142     return;
1143   }
1144
1145   const Constant *CI = dyn_cast<Constant>(I);
1146   if (HasImplicitAddress && (!CI || !CI->isNullValue()))
1147     Out << "(&";
1148
1149   writeOperandInternal(Ptr);
1150
1151   if (HasImplicitAddress && (!CI || !CI->isNullValue())) {
1152     Out << ")";
1153     HasImplicitAddress = false;  // HIA is only true if we haven't addressed yet
1154   }
1155
1156   assert(!HasImplicitAddress || (CI && CI->isNullValue()) &&
1157          "Can only have implicit address with direct accessing");
1158
1159   if (HasImplicitAddress) {
1160     ++I;
1161   } else if (CI && CI->isNullValue() && I+1 != E) {
1162     // Print out the -> operator if possible...
1163     if ((*(I+1))->getType() == Type::UByteTy) {
1164       Out << (HasImplicitAddress ? "." : "->");
1165       Out << "field" << cast<ConstantUInt>(*(I+1))->getValue();
1166       I += 2;
1167     }
1168   }
1169
1170   for (; I != E; ++I)
1171     if ((*I)->getType() == Type::LongTy) {
1172       Out << "[";
1173       writeOperand(*I);
1174       Out << "]";
1175     } else {
1176       Out << ".field" << cast<ConstantUInt>(*I)->getValue();
1177     }
1178 }
1179
1180 void CWriter::visitLoadInst(LoadInst &I) {
1181   Out << "*";
1182   writeOperand(I.getOperand(0));
1183 }
1184
1185 void CWriter::visitStoreInst(StoreInst &I) {
1186   Out << "*";
1187   writeOperand(I.getPointerOperand());
1188   Out << " = ";
1189   writeOperand(I.getOperand(0));
1190 }
1191
1192 void CWriter::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I) {
1193   Out << "&";
1194   printIndexingExpression(I.getPointerOperand(), I.idx_begin(), I.idx_end());
1195 }
1196
1197 void CWriter::visitVarArgInst(VarArgInst &I) {
1198   Out << "va_arg((va_list)*";
1199   writeOperand(I.getOperand(0));
1200   Out << ", ";
1201   printType(Out, I.getType(), "", /*ignoreName*/false, /*namedContext*/false);
1202   Out << ")";
1203 }
1204
1205
1206 //===----------------------------------------------------------------------===//
1207 //                       External Interface declaration
1208 //===----------------------------------------------------------------------===//
1209
1210 Pass *createWriteToCPass(std::ostream &o) { return new CWriter(o); }