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