lib/ExecutionEngine/ExecutionEngine.cpp

   1 //===-- ExecutionEngine.cpp - Common Implementation shared by EEs ---------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the common interface used by the various execution engine
  11 // subclasses.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "jit"
  16 #include "Interpreter/Interpreter.h"
  17 #include "JIT/JIT.h"
  18 #include "llvm/Constants.h"
  19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  20 #include "llvm/Module.h"
  21 #include "llvm/ModuleProvider.h"
  22 #include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
  23 #include "llvm/ExecutionEngine/GenericValue.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  25 #include "Support/Debug.h"
  26 #include "Support/Statistic.h"
  27 #include "Support/DynamicLinker.h"
  28 #include "Config/dlfcn.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 namespace {
  32   Statistic<> NumInitBytes("lli", "Number of bytes of global vars initialized");
  33   Statistic<> NumGlobals  ("lli", "Number of global vars initialized");
  34 }
  35
  36 ExecutionEngine::ExecutionEngine(ModuleProvider *P) :
  37   CurMod(*P->getModule()), MP(P) {
  38   assert(P && "ModuleProvider is null?");
  39 }
  40
  41 ExecutionEngine::ExecutionEngine(Module *M) : CurMod(*M), MP(0) {
  42   assert(M && "Module is null?");
  43 }
  44
  45 ExecutionEngine::~ExecutionEngine() {
  46   delete MP;
  47 }
  48
  49 /// If possible, create a JIT, unless the caller specifically requests an
  50 /// Interpreter or there's an error. If even an Interpreter cannot be created,
  51 /// NULL is returned.
  52 ///
  53 ExecutionEngine *ExecutionEngine::create(ModuleProvider *MP,
  54                                          bool ForceInterpreter) {
  55   ExecutionEngine *EE = 0;
  56
  57   // Unless the interpreter was explicitly selected, make a JIT.
  58   if (!ForceInterpreter)
  59     EE = JIT::create(MP);
  60
  61   // If we can't make a JIT, make an interpreter instead.
  62   try {
  63     if (EE == 0)
  64       EE = Interpreter::create(MP->materializeModule());
  65   } catch (...) {
  66     EE = 0;
  67   }
  68   return EE;
  69 }
  70
  71 /// getPointerToGlobal - This returns the address of the specified global
  72 /// value.  This may involve code generation if it's a function.
  73 ///
  74 void *ExecutionEngine::getPointerToGlobal(const GlobalValue *GV) {
  75   if (Function *F = const_cast<Function*>(dyn_cast<Function>(GV)))
  76     return getPointerToFunction(F);
  77
  78   assert(GlobalAddress[GV] && "Global hasn't had an address allocated yet?");
  79   return GlobalAddress[GV];
  80 }
  81
  82 /// FIXME: document
  83 ///
  84 GenericValue ExecutionEngine::getConstantValue(const Constant *C) {
  85   GenericValue Result;
  86
  87   if (ConstantExpr *CE = const_cast<ConstantExpr*>(dyn_cast<ConstantExpr>(C))) {
  88     switch (CE->getOpcode()) {
  89     case Instruction::GetElementPtr: {
  90       Result = getConstantValue(CE->getOperand(0));
  91       std::vector<Value*> Indexes(CE->op_begin()+1, CE->op_end());
  92       uint64_t Offset =
  93         TD->getIndexedOffset(CE->getOperand(0)->getType(), Indexes);
  94
  95       Result.LongVal += Offset;
  96       return Result;
  97     }
  98     case Instruction::Cast: {
  99       // We only need to handle a few cases here.  Almost all casts will
 100       // automatically fold, just the ones involving pointers won't.
 101       //
 102       Constant *Op = CE->getOperand(0);
 103
 104       // Handle cast of pointer to pointer...
 105       if (Op->getType()->getPrimitiveID() == C->getType()->getPrimitiveID())
 106         return getConstantValue(Op);
 107
 108       // Handle a cast of pointer to any integral type...
 109       if (isa<PointerType>(Op->getType()) && C->getType()->isIntegral())
 110         return getConstantValue(Op);
 111
 112       // Handle cast of long to pointer...
 113       if (isa<PointerType>(C->getType()) && (Op->getType() == Type::LongTy ||
 114                                              Op->getType() == Type::ULongTy))
 115         return getConstantValue(Op);
 116       break;
 117     }
 118
 119     case Instruction::Add:
 120       if (CE->getOperand(0)->getType() == Type::LongTy ||
 121           CE->getOperand(0)->getType() == Type::ULongTy)
 122         Result.LongVal = getConstantValue(CE->getOperand(0)).LongVal +
 123                          getConstantValue(CE->getOperand(1)).LongVal;
 124       else
 125         break;
 126       return Result;
 127
 128     default:
 129       break;
 130     }
 131     std::cerr << "ConstantExpr not handled as global var init: " << *CE << "\n";
 132     abort();
 133   }
 134
 135   switch (C->getType()->getPrimitiveID()) {
 136 #define GET_CONST_VAL(TY, CLASS) \
 137   case Type::TY##TyID: Result.TY##Val = cast<CLASS>(C)->getValue(); break
 138     GET_CONST_VAL(Bool   , ConstantBool);
 139     GET_CONST_VAL(UByte  , ConstantUInt);
 140     GET_CONST_VAL(SByte  , ConstantSInt);
 141     GET_CONST_VAL(UShort , ConstantUInt);
 142     GET_CONST_VAL(Short  , ConstantSInt);
 143     GET_CONST_VAL(UInt   , ConstantUInt);
 144     GET_CONST_VAL(Int    , ConstantSInt);
 145     GET_CONST_VAL(ULong  , ConstantUInt);
 146     GET_CONST_VAL(Long   , ConstantSInt);
 147     GET_CONST_VAL(Float  , ConstantFP);
 148     GET_CONST_VAL(Double , ConstantFP);
 149 #undef GET_CONST_VAL
 150   case Type::PointerTyID:
 151     if (isa<ConstantPointerNull>(C)) {
 152       Result.PointerVal = 0;
 153     } else if (const ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(C)){
 154       if (Function *F =
 155           const_cast<Function*>(dyn_cast<Function>(CPR->getValue())))
 156         Result = PTOGV(getPointerToFunctionOrStub(F));
 157       else
 158         Result = PTOGV(getOrEmitGlobalVariable(
 159                            cast<GlobalVariable>(CPR->getValue())));
 160
 161     } else {
 162       assert(0 && "Unknown constant pointer type!");
 163     }
 164     break;
 165   default:
 166     std::cout << "ERROR: Constant unimp for type: " << C->getType() << "\n";
 167     abort();
 168   }
 169   return Result;
 170 }
 171
 172 /// FIXME: document
 173 ///
 174 void ExecutionEngine::StoreValueToMemory(GenericValue Val, GenericValue *Ptr,
 175                                          const Type *Ty) {
 176   if (getTargetData().isLittleEndian()) {
 177     switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 178     case Type::BoolTyID:
 179     case Type::UByteTyID:
 180     case Type::SByteTyID:   Ptr->Untyped[0] = Val.UByteVal; break;
 181     case Type::UShortTyID:
 182     case Type::ShortTyID:   Ptr->Untyped[0] = Val.UShortVal & 255;
 183                             Ptr->Untyped[1] = (Val.UShortVal >> 8) & 255;
 184                             break;
 185     Store4BytesLittleEndian:
 186     case Type::FloatTyID:
 187     case Type::UIntTyID:
 188     case Type::IntTyID:     Ptr->Untyped[0] =  Val.UIntVal        & 255;
 189                             Ptr->Untyped[1] = (Val.UIntVal >>  8) & 255;
 190                             Ptr->Untyped[2] = (Val.UIntVal >> 16) & 255;
 191                             Ptr->Untyped[3] = (Val.UIntVal >> 24) & 255;
 192                             break;
 193     case Type::PointerTyID: if (getTargetData().getPointerSize() == 4)
 194                               goto Store4BytesLittleEndian;
 195     case Type::DoubleTyID:
 196     case Type::ULongTyID:
 197     case Type::LongTyID:    Ptr->Untyped[0] =  Val.ULongVal        & 255;
 198                             Ptr->Untyped[1] = (Val.ULongVal >>  8) & 255;
 199                             Ptr->Untyped[2] = (Val.ULongVal >> 16) & 255;
 200                             Ptr->Untyped[3] = (Val.ULongVal >> 24) & 255;
 201                             Ptr->Untyped[4] = (Val.ULongVal >> 32) & 255;
 202                             Ptr->Untyped[5] = (Val.ULongVal >> 40) & 255;
 203                             Ptr->Untyped[6] = (Val.ULongVal >> 48) & 255;
 204                             Ptr->Untyped[7] = (Val.ULongVal >> 56) & 255;
 205                             break;
 206     default:
 207       std::cout << "Cannot store value of type " << Ty << "!\n";
 208     }
 209   } else {
 210     switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 211     case Type::BoolTyID:
 212     case Type::UByteTyID:
 213     case Type::SByteTyID:   Ptr->Untyped[0] = Val.UByteVal; break;
 214     case Type::UShortTyID:
 215     case Type::ShortTyID:   Ptr->Untyped[1] = Val.UShortVal & 255;
 216                             Ptr->Untyped[0] = (Val.UShortVal >> 8) & 255;
 217                             break;
 218     Store4BytesBigEndian:
 219     case Type::FloatTyID:
 220     case Type::UIntTyID:
 221     case Type::IntTyID:     Ptr->Untyped[3] =  Val.UIntVal        & 255;
 222                             Ptr->Untyped[2] = (Val.UIntVal >>  8) & 255;
 223                             Ptr->Untyped[1] = (Val.UIntVal >> 16) & 255;
 224                             Ptr->Untyped[0] = (Val.UIntVal >> 24) & 255;
 225                             break;
 226     case Type::PointerTyID: if (getTargetData().getPointerSize() == 4)
 227                               goto Store4BytesBigEndian;
 228     case Type::DoubleTyID:
 229     case Type::ULongTyID:
 230     case Type::LongTyID:    Ptr->Untyped[7] =  Val.ULongVal        & 255;
 231                             Ptr->Untyped[6] = (Val.ULongVal >>  8) & 255;
 232                             Ptr->Untyped[5] = (Val.ULongVal >> 16) & 255;
 233                             Ptr->Untyped[4] = (Val.ULongVal >> 24) & 255;
 234                             Ptr->Untyped[3] = (Val.ULongVal >> 32) & 255;
 235                             Ptr->Untyped[2] = (Val.ULongVal >> 40) & 255;
 236                             Ptr->Untyped[1] = (Val.ULongVal >> 48) & 255;
 237                             Ptr->Untyped[0] = (Val.ULongVal >> 56) & 255;
 238                             break;
 239     default:
 240       std::cout << "Cannot store value of type " << Ty << "!\n";
 241     }
 242   }
 243 }
 244
 245 /// FIXME: document
 246 ///
 247 GenericValue ExecutionEngine::LoadValueFromMemory(GenericValue *Ptr,
 248                                                   const Type *Ty) {
 249   GenericValue Result;
 250   if (getTargetData().isLittleEndian()) {
 251     switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 252     case Type::BoolTyID:
 253     case Type::UByteTyID:
 254     case Type::SByteTyID:   Result.UByteVal = Ptr->Untyped[0]; break;
 255     case Type::UShortTyID:
 256     case Type::ShortTyID:   Result.UShortVal = (unsigned)Ptr->Untyped[0] |
 257                                               ((unsigned)Ptr->Untyped[1] << 8);
 258                             break;
 259     Load4BytesLittleEndian:
 260     case Type::FloatTyID:
 261     case Type::UIntTyID:
 262     case Type::IntTyID:     Result.UIntVal = (unsigned)Ptr->Untyped[0] |
 263                                             ((unsigned)Ptr->Untyped[1] <<  8) |
 264                                             ((unsigned)Ptr->Untyped[2] << 16) |
 265                                             ((unsigned)Ptr->Untyped[3] << 24);
 266                             break;
 267     case Type::PointerTyID: if (getTargetData().getPointerSize() == 4)
 268                               goto Load4BytesLittleEndian;
 269     case Type::DoubleTyID:
 270     case Type::ULongTyID:
 271     case Type::LongTyID:    Result.ULongVal = (uint64_t)Ptr->Untyped[0] |
 272                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[1] <<  8) |
 273                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[2] << 16) |
 274                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[3] << 24) |
 275                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[4] << 32) |
 276                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[5] << 40) |
 277                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[6] << 48) |
 278                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[7] << 56);
 279                             break;
 280     default:
 281       std::cout << "Cannot load value of type " << *Ty << "!\n";
 282       abort();
 283     }
 284   } else {
 285     switch (Ty->getPrimitiveID()) {
 286     case Type::BoolTyID:
 287     case Type::UByteTyID:
 288     case Type::SByteTyID:   Result.UByteVal = Ptr->Untyped[0]; break;
 289     case Type::UShortTyID:
 290     case Type::ShortTyID:   Result.UShortVal = (unsigned)Ptr->Untyped[1] |
 291                                               ((unsigned)Ptr->Untyped[0] << 8);
 292                             break;
 293     Load4BytesBigEndian:
 294     case Type::FloatTyID:
 295     case Type::UIntTyID:
 296     case Type::IntTyID:     Result.UIntVal = (unsigned)Ptr->Untyped[3] |
 297                                             ((unsigned)Ptr->Untyped[2] <<  8) |
 298                                             ((unsigned)Ptr->Untyped[1] << 16) |
 299                                             ((unsigned)Ptr->Untyped[0] << 24);
 300                             break;
 301     case Type::PointerTyID: if (getTargetData().getPointerSize() == 4)
 302                               goto Load4BytesBigEndian;
 303     case Type::DoubleTyID:
 304     case Type::ULongTyID:
 305     case Type::LongTyID:    Result.ULongVal = (uint64_t)Ptr->Untyped[7] |
 306                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[6] <<  8) |
 307                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[5] << 16) |
 308                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[4] << 24) |
 309                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[3] << 32) |
 310                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[2] << 40) |
 311                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[1] << 48) |
 312                                              ((uint64_t)Ptr->Untyped[0] << 56);
 313                             break;
 314     default:
 315       std::cout << "Cannot load value of type " << *Ty << "!\n";
 316       abort();
 317     }
 318   }
 319   return Result;
 320 }
 321
 322 // InitializeMemory - Recursive function to apply a Constant value into the
 323 // specified memory location...
 324 //
 325 void ExecutionEngine::InitializeMemory(const Constant *Init, void *Addr) {
 326   if (Init->getType()->isFirstClassType()) {
 327     GenericValue Val = getConstantValue(Init);
 328     StoreValueToMemory(Val, (GenericValue*)Addr, Init->getType());
 329     return;
 330   }
 331
 332   switch (Init->getType()->getPrimitiveID()) {
 333   case Type::ArrayTyID: {
 334     const ConstantArray *CPA = cast<ConstantArray>(Init);
 335     const std::vector<Use> &Val = CPA->getValues();
 336     unsigned ElementSize =
 337       getTargetData().getTypeSize(cast<ArrayType>(CPA->getType())->getElementType());
 338     for (unsigned i = 0; i < Val.size(); ++i)
 339       InitializeMemory(cast<Constant>(Val[i].get()), (char*)Addr+i*ElementSize);
 340     return;
 341   }
 342
 343   case Type::StructTyID: {
 344     const ConstantStruct *CPS = cast<ConstantStruct>(Init);
 345     const StructLayout *SL =
 346       getTargetData().getStructLayout(cast<StructType>(CPS->getType()));
 347     const std::vector<Use> &Val = CPS->getValues();
 348     for (unsigned i = 0; i < Val.size(); ++i)
 349       InitializeMemory(cast<Constant>(Val[i].get()),
 350                        (char*)Addr+SL->MemberOffsets[i]);
 351     return;
 352   }
 353
 354   default:
 355     std::cerr << "Bad Type: " << Init->getType() << "\n";
 356     assert(0 && "Unknown constant type to initialize memory with!");
 357   }
 358 }
 359
 360 /// EmitGlobals - Emit all of the global variables to memory, storing their
 361 /// addresses into GlobalAddress.  This must make sure to copy the contents of
 362 /// their initializers into the memory.
 363 ///
 364 void ExecutionEngine::emitGlobals() {
 365   const TargetData &TD = getTargetData();
 366
 367   // Loop over all of the global variables in the program, allocating the memory
 368   // to hold them.
 369   for (Module::giterator I = getModule().gbegin(), E = getModule().gend();
 370        I != E; ++I)
 371     if (!I->isExternal()) {
 372       // Get the type of the global...
 373       const Type *Ty = I->getType()->getElementType();
 374
 375       // Allocate some memory for it!
 376       unsigned Size = TD.getTypeSize(Ty);
 377       addGlobalMapping(I, new char[Size]);
 378
 379       DEBUG(std::cerr << "Global '" << I->getName() << "' -> "
 380                       << (void*)GlobalAddress[I] << "\n");
 381     } else {
 382       // External variable reference. Try to use the dynamic loader to
 383       // get a pointer to it.
 384       if (void *SymAddr = GetAddressOfSymbol(I->getName().c_str()))
 385         GlobalAddress[I] = SymAddr;
 386       else {
 387         std::cerr << "Could not resolve external global address: "
 388                   << I->getName() << "\n";
 389         abort();
 390       }
 391     }
 392
 393   // Now that all of the globals are set up in memory, loop through them all and
 394   // initialize their contents.
 395   for (Module::giterator I = getModule().gbegin(), E = getModule().gend();
 396        I != E; ++I)
 397     if (!I->isExternal())
 398       EmitGlobalVariable(I);
 399 }
 400
 401 // EmitGlobalVariable - This method emits the specified global variable to the
 402 // address specified in GlobalAddresses, or allocates new memory if it's not
 403 // already in the map.
 404 void ExecutionEngine::EmitGlobalVariable(const GlobalVariable *GV) {
 405   void *&GA = GlobalAddress[GV];
 406   const Type *ElTy = GV->getType()->getElementType();
 407   if (GA == 0) {
 408     // If it's not already specified, allocate memory for the global.
 409     GA = new char[getTargetData().getTypeSize(ElTy)];
 410   }
 411
 412   InitializeMemory(GV->getInitializer(), GA);
 413   NumInitBytes += getTargetData().getTypeSize(ElTy);
 414   ++NumGlobals;
 415 }