lib/IR/Module.cpp

   1 //===-- Module.cpp - Implement the Module class ---------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the Module class for the IR library.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/IR/Module.h"
  15 #include "SymbolTableListTraitsImpl.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  18 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  19 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  20 #include "llvm/IR/Constants.h"
  21 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  22 #include "llvm/IR/GVMaterializer.h"
  23 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
  24 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  25 #include "llvm/IR/LeakDetector.h"
  26 #include "llvm/IR/TypeFinder.h"
  27 #include "llvm/Support/Dwarf.h"
  28 #include "llvm/Support/Path.h"
  29 #include "llvm/Support/RandomNumberGenerator.h"
  30 #include <algorithm>
  31 #include <cstdarg>
  32 #include <cstdlib>
  33 using namespace llvm;
  34
  35 //===----------------------------------------------------------------------===//
  36 // Methods to implement the globals and functions lists.
  37 //
  38
  39 // Explicit instantiations of SymbolTableListTraits since some of the methods
  40 // are not in the public header file.
  41 template class llvm::SymbolTableListTraits<Function, Module>;
  42 template class llvm::SymbolTableListTraits<GlobalVariable, Module>;
  43 template class llvm::SymbolTableListTraits<GlobalAlias, Module>;
  44
  45 //===----------------------------------------------------------------------===//
  46 // Primitive Module methods.
  47 //
  48
  49 Module::Module(StringRef MID, LLVMContext &C)
  50     : Context(C), Materializer(), ModuleID(MID), RNG(nullptr), DL("") {
  51   ValSymTab = new ValueSymbolTable();
  52   NamedMDSymTab = new StringMap<NamedMDNode *>();
  53   Context.addModule(this);
  54 }
  55
  56 Module::~Module() {
  57   Context.removeModule(this);
  58   dropAllReferences();
  59   GlobalList.clear();
  60   FunctionList.clear();
  61   AliasList.clear();
  62   NamedMDList.clear();
  63   delete ValSymTab;
  64   delete static_cast<StringMap<NamedMDNode *> *>(NamedMDSymTab);
  65   delete RNG;
  66 }
  67
  68 /// getNamedValue - Return the first global value in the module with
  69 /// the specified name, of arbitrary type.  This method returns null
  70 /// if a global with the specified name is not found.
  71 GlobalValue *Module::getNamedValue(StringRef Name) const {
  72   return cast_or_null<GlobalValue>(getValueSymbolTable().lookup(Name));
  73 }
  74
  75 /// getMDKindID - Return a unique non-zero ID for the specified metadata kind.
  76 /// This ID is uniqued across modules in the current LLVMContext.
  77 unsigned Module::getMDKindID(StringRef Name) const {
  78   return Context.getMDKindID(Name);
  79 }
  80
  81 /// getMDKindNames - Populate client supplied SmallVector with the name for
  82 /// custom metadata IDs registered in this LLVMContext.   ID #0 is not used,
  83 /// so it is filled in as an empty string.
  84 void Module::getMDKindNames(SmallVectorImpl<StringRef> &Result) const {
  85   return Context.getMDKindNames(Result);
  86 }
  87
  88
  89 //===----------------------------------------------------------------------===//
  90 // Methods for easy access to the functions in the module.
  91 //
  92
  93 // getOrInsertFunction - Look up the specified function in the module symbol
  94 // table.  If it does not exist, add a prototype for the function and return
  95 // it.  This is nice because it allows most passes to get away with not handling
  96 // the symbol table directly for this common task.
  97 //
  98 Constant *Module::getOrInsertFunction(StringRef Name,
  99                                       FunctionType *Ty,
 100                                       AttributeSet AttributeList) {
 101   // See if we have a definition for the specified function already.
 102   GlobalValue *F = getNamedValue(Name);
 103   if (!F) {
 104     // Nope, add it
 105     Function *New = Function::Create(Ty, GlobalVariable::ExternalLinkage, Name);
 106     if (!New->isIntrinsic())       // Intrinsics get attrs set on construction
 107       New->setAttributes(AttributeList);
 108     FunctionList.push_back(New);
 109     return New;                    // Return the new prototype.
 110   }
 111
 112   // If the function exists but has the wrong type, return a bitcast to the
 113   // right type.
 114   if (F->getType() != PointerType::getUnqual(Ty))
 115     return ConstantExpr::getBitCast(F, PointerType::getUnqual(Ty));
 116
 117   // Otherwise, we just found the existing function or a prototype.
 118   return F;
 119 }
 120
 121 Constant *Module::getOrInsertFunction(StringRef Name,
 122                                       FunctionType *Ty) {
 123   return getOrInsertFunction(Name, Ty, AttributeSet());
 124 }
 125
 126 // getOrInsertFunction - Look up the specified function in the module symbol
 127 // table.  If it does not exist, add a prototype for the function and return it.
 128 // This version of the method takes a null terminated list of function
 129 // arguments, which makes it easier for clients to use.
 130 //
 131 Constant *Module::getOrInsertFunction(StringRef Name,
 132                                       AttributeSet AttributeList,
 133                                       Type *RetTy, ...) {
 134   va_list Args;
 135   va_start(Args, RetTy);
 136
 137   // Build the list of argument types...
 138   std::vector<Type*> ArgTys;
 139   while (Type *ArgTy = va_arg(Args, Type*))
 140     ArgTys.push_back(ArgTy);
 141
 142   va_end(Args);
 143
 144   // Build the function type and chain to the other getOrInsertFunction...
 145   return getOrInsertFunction(Name,
 146                              FunctionType::get(RetTy, ArgTys, false),
 147                              AttributeList);
 148 }
 149
 150 Constant *Module::getOrInsertFunction(StringRef Name,
 151                                       Type *RetTy, ...) {
 152   va_list Args;
 153   va_start(Args, RetTy);
 154
 155   // Build the list of argument types...
 156   std::vector<Type*> ArgTys;
 157   while (Type *ArgTy = va_arg(Args, Type*))
 158     ArgTys.push_back(ArgTy);
 159
 160   va_end(Args);
 161
 162   // Build the function type and chain to the other getOrInsertFunction...
 163   return getOrInsertFunction(Name,
 164                              FunctionType::get(RetTy, ArgTys, false),
 165                              AttributeSet());
 166 }
 167
 168 // getFunction - Look up the specified function in the module symbol table.
 169 // If it does not exist, return null.
 170 //
 171 Function *Module::getFunction(StringRef Name) const {
 172   return dyn_cast_or_null<Function>(getNamedValue(Name));
 173 }
 174
 175 //===----------------------------------------------------------------------===//
 176 // Methods for easy access to the global variables in the module.
 177 //
 178
 179 /// getGlobalVariable - Look up the specified global variable in the module
 180 /// symbol table.  If it does not exist, return null.  The type argument
 181 /// should be the underlying type of the global, i.e., it should not have
 182 /// the top-level PointerType, which represents the address of the global.
 183 /// If AllowLocal is set to true, this function will return types that
 184 /// have an local. By default, these types are not returned.
 185 ///
 186 GlobalVariable *Module::getGlobalVariable(StringRef Name, bool AllowLocal) {
 187   if (GlobalVariable *Result =
 188       dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(getNamedValue(Name)))
 189     if (AllowLocal || !Result->hasLocalLinkage())
 190       return Result;
 191   return nullptr;
 192 }
 193
 194 /// getOrInsertGlobal - Look up the specified global in the module symbol table.
 195 ///   1. If it does not exist, add a declaration of the global and return it.
 196 ///   2. Else, the global exists but has the wrong type: return the function
 197 ///      with a constantexpr cast to the right type.
 198 ///   3. Finally, if the existing global is the correct declaration, return the
 199 ///      existing global.
 200 Constant *Module::getOrInsertGlobal(StringRef Name, Type *Ty) {
 201   // See if we have a definition for the specified global already.
 202   GlobalVariable *GV = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(getNamedValue(Name));
 203   if (!GV) {
 204     // Nope, add it
 205     GlobalVariable *New =
 206       new GlobalVariable(*this, Ty, false, GlobalVariable::ExternalLinkage,
 207                          nullptr, Name);
 208      return New;                    // Return the new declaration.
 209   }
 210
 211   // If the variable exists but has the wrong type, return a bitcast to the
 212   // right type.
 213   Type *GVTy = GV->getType();
 214   PointerType *PTy = PointerType::get(Ty, GVTy->getPointerAddressSpace());
 215   if (GVTy != PTy)
 216     return ConstantExpr::getBitCast(GV, PTy);
 217
 218   // Otherwise, we just found the existing function or a prototype.
 219   return GV;
 220 }
 221
 222 //===----------------------------------------------------------------------===//
 223 // Methods for easy access to the global variables in the module.
 224 //
 225
 226 // getNamedAlias - Look up the specified global in the module symbol table.
 227 // If it does not exist, return null.
 228 //
 229 GlobalAlias *Module::getNamedAlias(StringRef Name) const {
 230   return dyn_cast_or_null<GlobalAlias>(getNamedValue(Name));
 231 }
 232
 233 /// getNamedMetadata - Return the first NamedMDNode in the module with the
 234 /// specified name. This method returns null if a NamedMDNode with the
 235 /// specified name is not found.
 236 NamedMDNode *Module::getNamedMetadata(const Twine &Name) const {
 237   SmallString<256> NameData;
 238   StringRef NameRef = Name.toStringRef(NameData);
 239   return static_cast<StringMap<NamedMDNode*> *>(NamedMDSymTab)->lookup(NameRef);
 240 }
 241
 242 /// getOrInsertNamedMetadata - Return the first named MDNode in the module
 243 /// with the specified name. This method returns a new NamedMDNode if a
 244 /// NamedMDNode with the specified name is not found.
 245 NamedMDNode *Module::getOrInsertNamedMetadata(StringRef Name) {
 246   NamedMDNode *&NMD =
 247     (*static_cast<StringMap<NamedMDNode *> *>(NamedMDSymTab))[Name];
 248   if (!NMD) {
 249     NMD = new NamedMDNode(Name);
 250     NMD->setParent(this);
 251     NamedMDList.push_back(NMD);
 252   }
 253   return NMD;
 254 }
 255
 256 /// eraseNamedMetadata - Remove the given NamedMDNode from this module and
 257 /// delete it.
 258 void Module::eraseNamedMetadata(NamedMDNode *NMD) {
 259   static_cast<StringMap<NamedMDNode *> *>(NamedMDSymTab)->erase(NMD->getName());
 260   NamedMDList.erase(NMD);
 261 }
 262
 263 bool Module::isValidModFlagBehavior(Value *V, ModFlagBehavior &MFB) {
 264   if (ConstantInt *Behavior = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 265     uint64_t Val = Behavior->getLimitedValue();
 266     if (Val >= ModFlagBehaviorFirstVal && Val <= ModFlagBehaviorLastVal) {
 267       MFB = static_cast<ModFlagBehavior>(Val);
 268       return true;
 269     }
 270   }
 271   return false;
 272 }
 273
 274 /// getModuleFlagsMetadata - Returns the module flags in the provided vector.
 275 void Module::
 276 getModuleFlagsMetadata(SmallVectorImpl<ModuleFlagEntry> &Flags) const {
 277   const NamedMDNode *ModFlags = getModuleFlagsMetadata();
 278   if (!ModFlags) return;
 279
 280   for (const MDNode *Flag : ModFlags->operands()) {
 281     ModFlagBehavior MFB;
 282     if (Flag->getNumOperands() >= 3 &&
 283         isValidModFlagBehavior(Flag->getOperand(0), MFB) &&
 284         isa<MDString>(Flag->getOperand(1))) {
 285       // Check the operands of the MDNode before accessing the operands.
 286       // The verifier will actually catch these failures.
 287       MDString *Key = cast<MDString>(Flag->getOperand(1));
 288       Value *Val = Flag->getOperand(2);
 289       Flags.push_back(ModuleFlagEntry(MFB, Key, Val));
 290     }
 291   }
 292 }
 293
 294 /// Return the corresponding value if Key appears in module flags, otherwise
 295 /// return null.
 296 Value *Module::getModuleFlag(StringRef Key) const {
 297   SmallVector<Module::ModuleFlagEntry, 8> ModuleFlags;
 298   getModuleFlagsMetadata(ModuleFlags);
 299   for (const ModuleFlagEntry &MFE : ModuleFlags) {
 300     if (Key == MFE.Key->getString())
 301       return MFE.Val;
 302   }
 303   return nullptr;
 304 }
 305
 306 /// getModuleFlagsMetadata - Returns the NamedMDNode in the module that
 307 /// represents module-level flags. This method returns null if there are no
 308 /// module-level flags.
 309 NamedMDNode *Module::getModuleFlagsMetadata() const {
 310   return getNamedMetadata("llvm.module.flags");
 311 }
 312
 313 /// getOrInsertModuleFlagsMetadata - Returns the NamedMDNode in the module that
 314 /// represents module-level flags. If module-level flags aren't found, it
 315 /// creates the named metadata that contains them.
 316 NamedMDNode *Module::getOrInsertModuleFlagsMetadata() {
 317   return getOrInsertNamedMetadata("llvm.module.flags");
 318 }
 319
 320 /// addModuleFlag - Add a module-level flag to the module-level flags
 321 /// metadata. It will create the module-level flags named metadata if it doesn't
 322 /// already exist.
 323 void Module::addModuleFlag(ModFlagBehavior Behavior, StringRef Key,
 324                            Value *Val) {
 325   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(Context);
 326   Value *Ops[3] = {
 327     ConstantInt::get(Int32Ty, Behavior), MDString::get(Context, Key), Val
 328   };
 329   getOrInsertModuleFlagsMetadata()->addOperand(MDNode::get(Context, Ops));
 330 }
 331 void Module::addModuleFlag(ModFlagBehavior Behavior, StringRef Key,
 332                            uint32_t Val) {
 333   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(Context);
 334   addModuleFlag(Behavior, Key, ConstantInt::get(Int32Ty, Val));
 335 }
 336 void Module::addModuleFlag(MDNode *Node) {
 337   assert(Node->getNumOperands() == 3 &&
 338          "Invalid number of operands for module flag!");
 339   assert(isa<ConstantInt>(Node->getOperand(0)) &&
 340          isa<MDString>(Node->getOperand(1)) &&
 341          "Invalid operand types for module flag!");
 342   getOrInsertModuleFlagsMetadata()->addOperand(Node);
 343 }
 344
 345 void Module::setDataLayout(StringRef Desc) {
 346   DL.reset(Desc);
 347
 348   if (Desc.empty()) {
 349     DataLayoutStr = "";
 350   } else {
 351     DataLayoutStr = DL.getStringRepresentation();
 352     // DataLayoutStr is now equivalent to Desc, but since the representation
 353     // is not unique, they may not be identical.
 354   }
 355 }
 356
 357 void Module::setDataLayout(const DataLayout *Other) {
 358   if (!Other) {
 359     DataLayoutStr = "";
 360     DL.reset("");
 361   } else {
 362     DL = *Other;
 363     DataLayoutStr = DL.getStringRepresentation();
 364   }
 365 }
 366
 367 const DataLayout *Module::getDataLayout() const {
 368   if (DataLayoutStr.empty())
 369     return nullptr;
 370   return &DL;
 371 }
 372
 373 // We want reproducible builds, but ModuleID may be a full path so we just use
 374 // the filename to salt the RNG (although it is not guaranteed to be unique).
 375 RandomNumberGenerator &Module::getRNG() const {
 376   if (RNG == nullptr) {
 377     StringRef Salt = sys::path::filename(ModuleID);
 378     RNG = new RandomNumberGenerator(Salt);
 379   }
 380   return *RNG;
 381 }
 382
 383 //===----------------------------------------------------------------------===//
 384 // Methods to control the materialization of GlobalValues in the Module.
 385 //
 386 void Module::setMaterializer(GVMaterializer *GVM) {
 387   assert(!Materializer &&
 388          "Module already has a GVMaterializer.  Call MaterializeAllPermanently"
 389          " to clear it out before setting another one.");
 390   Materializer.reset(GVM);
 391 }
 392
 393 bool Module::isDematerializable(const GlobalValue *GV) const {
 394   if (Materializer)
 395     return Materializer->isDematerializable(GV);
 396   return false;
 397 }
 398
 399 std::error_code Module::materialize(GlobalValue *GV) {
 400   if (!Materializer)
 401     return std::error_code();
 402
 403   return Materializer->materialize(GV);
 404 }
 405
 406 void Module::Dematerialize(GlobalValue *GV) {
 407   if (Materializer)
 408     return Materializer->Dematerialize(GV);
 409 }
 410
 411 std::error_code Module::materializeAll() {
 412   if (!Materializer)
 413     return std::error_code();
 414   return Materializer->MaterializeModule(this);
 415 }
 416
 417 std::error_code Module::materializeAllPermanently() {
 418   if (std::error_code EC = materializeAll())
 419     return EC;
 420
 421   Materializer.reset();
 422   return std::error_code();
 423 }
 424
 425 //===----------------------------------------------------------------------===//
 426 // Other module related stuff.
 427 //
 428
 429 std::vector<StructType *> Module::getIdentifiedStructTypes() const {
 430   // If we have a materializer, it is possible that some unread function
 431   // uses a type that is currently not visible to a TypeFinder, so ask
 432   // the materializer which types it created.
 433   if (Materializer)
 434     return Materializer->getIdentifiedStructTypes();
 435
 436   std::vector<StructType *> Ret;
 437   TypeFinder SrcStructTypes;
 438   SrcStructTypes.run(*this, true);
 439   Ret.assign(SrcStructTypes.begin(), SrcStructTypes.end());
 440   return Ret;
 441 }
 442
 443 // dropAllReferences() - This function causes all the subelements to "let go"
 444 // of all references that they are maintaining.  This allows one to 'delete' a
 445 // whole module at a time, even though there may be circular references... first
 446 // all references are dropped, and all use counts go to zero.  Then everything
 447 // is deleted for real.  Note that no operations are valid on an object that
 448 // has "dropped all references", except operator delete.
 449 //
 450 void Module::dropAllReferences() {
 451   for (Function &F : *this)
 452     F.dropAllReferences();
 453
 454   for (GlobalVariable &GV : globals())
 455     GV.dropAllReferences();
 456
 457   for (GlobalAlias &GA : aliases())
 458     GA.dropAllReferences();
 459 }
 460
 461 unsigned Module::getDwarfVersion() const {
 462   Value *Val = getModuleFlag("Dwarf Version");
 463   if (!Val)
 464     return dwarf::DWARF_VERSION;
 465   return cast<ConstantInt>(Val)->getZExtValue();
 466 }
 467
 468 Comdat *Module::getOrInsertComdat(StringRef Name) {
 469   auto &Entry = *ComdatSymTab.insert(std::make_pair(Name, Comdat())).first;
 470   Entry.second.Name = &Entry;
 471   return &Entry.second;
 472 }
 473
 474 PICLevel::Level Module::getPICLevel() const {
 475   Value *Val = getModuleFlag("PIC Level");
 476
 477   if (Val == NULL)
 478     return PICLevel::Default;
 479
 480   return static_cast<PICLevel::Level>(cast<ConstantInt>(Val)->getZExtValue());
 481 }
 482
 483 void Module::setPICLevel(PICLevel::Level PL) {
 484   addModuleFlag(ModFlagBehavior::Error, "PIC Level", PL);
 485 }