Simplify the loop linking function bodies. NFC.
[oota-llvm.git] / lib / Linker / LinkModules.cpp
1 //===- lib/Linker/LinkModules.cpp - Module Linker Implementation ----------===//
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 LLVM module linker.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Linker/Linker.h"
15 #include "llvm-c/Linker.h"
16 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
17 #include "llvm/ADT/Optional.h"
18 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
20 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
21 #include "llvm/IR/Constants.h"
22 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
23 #include "llvm/IR/DiagnosticPrinter.h"
24 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
25 #include "llvm/IR/Module.h"
26 #include "llvm/IR/TypeFinder.h"
27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
28 #include "llvm/Support/Debug.h"
29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
30 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
31 #include <cctype>
32 #include <tuple>
33 using namespace llvm;
34
35
36 //===----------------------------------------------------------------------===//
37 // TypeMap implementation.
38 //===----------------------------------------------------------------------===//
39
40 namespace {
41 class TypeMapTy : public ValueMapTypeRemapper {
42   /// This is a mapping from a source type to a destination type to use.
43   DenseMap<Type*, Type*> MappedTypes;
44
45   /// When checking to see if two subgraphs are isomorphic, we speculatively
46   /// add types to MappedTypes, but keep track of them here in case we need to
47   /// roll back.
48   SmallVector<Type*, 16> SpeculativeTypes;
49
50   SmallVector<StructType*, 16> SpeculativeDstOpaqueTypes;
51
52   /// This is a list of non-opaque structs in the source module that are mapped
53   /// to an opaque struct in the destination module.
54   SmallVector<StructType*, 16> SrcDefinitionsToResolve;
55
56   /// This is the set of opaque types in the destination modules who are
57   /// getting a body from the source module.
58   SmallPtrSet<StructType*, 16> DstResolvedOpaqueTypes;
59
60 public:
61   TypeMapTy(Linker::IdentifiedStructTypeSet &DstStructTypesSet)
62       : DstStructTypesSet(DstStructTypesSet) {}
63
64   Linker::IdentifiedStructTypeSet &DstStructTypesSet;
65   /// Indicate that the specified type in the destination module is conceptually
66   /// equivalent to the specified type in the source module.
67   void addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy);
68
69   /// Produce a body for an opaque type in the dest module from a type
70   /// definition in the source module.
71   void linkDefinedTypeBodies();
72
73   /// Return the mapped type to use for the specified input type from the
74   /// source module.
75   Type *get(Type *SrcTy);
76   Type *get(Type *SrcTy, SmallPtrSet<StructType *, 8> &Visited);
77
78   void finishType(StructType *DTy, StructType *STy, ArrayRef<Type *> ETypes);
79
80   FunctionType *get(FunctionType *T) {
81     return cast<FunctionType>(get((Type *)T));
82   }
83
84   /// Dump out the type map for debugging purposes.
85   void dump() const {
86     for (auto &Pair : MappedTypes) {
87       dbgs() << "TypeMap: ";
88       Pair.first->print(dbgs());
89       dbgs() << " => ";
90       Pair.second->print(dbgs());
91       dbgs() << '\n';
92     }
93   }
94
95 private:
96   Type *remapType(Type *SrcTy) override { return get(SrcTy); }
97
98   bool areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy);
99 };
100 }
101
102 void TypeMapTy::addTypeMapping(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
103   assert(SpeculativeTypes.empty());
104   assert(SpeculativeDstOpaqueTypes.empty());
105
106   // Check to see if these types are recursively isomorphic and establish a
107   // mapping between them if so.
108   if (!areTypesIsomorphic(DstTy, SrcTy)) {
109     // Oops, they aren't isomorphic.  Just discard this request by rolling out
110     // any speculative mappings we've established.
111     for (Type *Ty : SpeculativeTypes)
112       MappedTypes.erase(Ty);
113
114     SrcDefinitionsToResolve.resize(SrcDefinitionsToResolve.size() -
115                                    SpeculativeDstOpaqueTypes.size());
116     for (StructType *Ty : SpeculativeDstOpaqueTypes)
117       DstResolvedOpaqueTypes.erase(Ty);
118   } else {
119     for (Type *Ty : SpeculativeTypes)
120       if (auto *STy = dyn_cast<StructType>(Ty))
121         if (STy->hasName())
122           STy->setName("");
123   }
124   SpeculativeTypes.clear();
125   SpeculativeDstOpaqueTypes.clear();
126 }
127
128 /// Recursively walk this pair of types, returning true if they are isomorphic,
129 /// false if they are not.
130 bool TypeMapTy::areTypesIsomorphic(Type *DstTy, Type *SrcTy) {
131   // Two types with differing kinds are clearly not isomorphic.
132   if (DstTy->getTypeID() != SrcTy->getTypeID())
133     return false;
134
135   // If we have an entry in the MappedTypes table, then we have our answer.
136   Type *&Entry = MappedTypes[SrcTy];
137   if (Entry)
138     return Entry == DstTy;
139
140   // Two identical types are clearly isomorphic.  Remember this
141   // non-speculatively.
142   if (DstTy == SrcTy) {
143     Entry = DstTy;
144     return true;
145   }
146
147   // Okay, we have two types with identical kinds that we haven't seen before.
148
149   // If this is an opaque struct type, special case it.
150   if (StructType *SSTy = dyn_cast<StructType>(SrcTy)) {
151     // Mapping an opaque type to any struct, just keep the dest struct.
152     if (SSTy->isOpaque()) {
153       Entry = DstTy;
154       SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
155       return true;
156     }
157
158     // Mapping a non-opaque source type to an opaque dest.  If this is the first
159     // type that we're mapping onto this destination type then we succeed.  Keep
160     // the dest, but fill it in later. If this is the second (different) type
161     // that we're trying to map onto the same opaque type then we fail.
162     if (cast<StructType>(DstTy)->isOpaque()) {
163       // We can only map one source type onto the opaque destination type.
164       if (!DstResolvedOpaqueTypes.insert(cast<StructType>(DstTy)).second)
165         return false;
166       SrcDefinitionsToResolve.push_back(SSTy);
167       SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
168       SpeculativeDstOpaqueTypes.push_back(cast<StructType>(DstTy));
169       Entry = DstTy;
170       return true;
171     }
172   }
173
174   // If the number of subtypes disagree between the two types, then we fail.
175   if (SrcTy->getNumContainedTypes() != DstTy->getNumContainedTypes())
176     return false;
177
178   // Fail if any of the extra properties (e.g. array size) of the type disagree.
179   if (isa<IntegerType>(DstTy))
180     return false;  // bitwidth disagrees.
181   if (PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(DstTy)) {
182     if (PT->getAddressSpace() != cast<PointerType>(SrcTy)->getAddressSpace())
183       return false;
184
185   } else if (FunctionType *FT = dyn_cast<FunctionType>(DstTy)) {
186     if (FT->isVarArg() != cast<FunctionType>(SrcTy)->isVarArg())
187       return false;
188   } else if (StructType *DSTy = dyn_cast<StructType>(DstTy)) {
189     StructType *SSTy = cast<StructType>(SrcTy);
190     if (DSTy->isLiteral() != SSTy->isLiteral() ||
191         DSTy->isPacked() != SSTy->isPacked())
192       return false;
193   } else if (ArrayType *DATy = dyn_cast<ArrayType>(DstTy)) {
194     if (DATy->getNumElements() != cast<ArrayType>(SrcTy)->getNumElements())
195       return false;
196   } else if (VectorType *DVTy = dyn_cast<VectorType>(DstTy)) {
197     if (DVTy->getNumElements() != cast<VectorType>(SrcTy)->getNumElements())
198       return false;
199   }
200
201   // Otherwise, we speculate that these two types will line up and recursively
202   // check the subelements.
203   Entry = DstTy;
204   SpeculativeTypes.push_back(SrcTy);
205
206   for (unsigned I = 0, E = SrcTy->getNumContainedTypes(); I != E; ++I)
207     if (!areTypesIsomorphic(DstTy->getContainedType(I),
208                             SrcTy->getContainedType(I)))
209       return false;
210
211   // If everything seems to have lined up, then everything is great.
212   return true;
213 }
214
215 void TypeMapTy::linkDefinedTypeBodies() {
216   SmallVector<Type*, 16> Elements;
217   for (StructType *SrcSTy : SrcDefinitionsToResolve) {
218     StructType *DstSTy = cast<StructType>(MappedTypes[SrcSTy]);
219     assert(DstSTy->isOpaque());
220
221     // Map the body of the source type over to a new body for the dest type.
222     Elements.resize(SrcSTy->getNumElements());
223     for (unsigned I = 0, E = Elements.size(); I != E; ++I)
224       Elements[I] = get(SrcSTy->getElementType(I));
225
226     DstSTy->setBody(Elements, SrcSTy->isPacked());
227   }
228   SrcDefinitionsToResolve.clear();
229   DstResolvedOpaqueTypes.clear();
230 }
231
232 void TypeMapTy::finishType(StructType *DTy, StructType *STy,
233                            ArrayRef<Type *> ETypes) {
234   DTy->setBody(ETypes, STy->isPacked());
235
236   // Steal STy's name.
237   if (STy->hasName()) {
238     SmallString<16> TmpName = STy->getName();
239     STy->setName("");
240     DTy->setName(TmpName);
241   }
242
243   DstStructTypesSet.addNonOpaque(DTy);
244 }
245
246 Type *TypeMapTy::get(Type *Ty) {
247   SmallPtrSet<StructType *, 8> Visited;
248   return get(Ty, Visited);
249 }
250
251 Type *TypeMapTy::get(Type *Ty, SmallPtrSet<StructType *, 8> &Visited) {
252   // If we already have an entry for this type, return it.
253   Type **Entry = &MappedTypes[Ty];
254   if (*Entry)
255     return *Entry;
256
257   // These are types that LLVM itself will unique.
258   bool IsUniqued = !isa<StructType>(Ty) || cast<StructType>(Ty)->isLiteral();
259
260 #ifndef NDEBUG
261   if (!IsUniqued) {
262     for (auto &Pair : MappedTypes) {
263       assert(!(Pair.first != Ty && Pair.second == Ty) &&
264              "mapping to a source type");
265     }
266   }
267 #endif
268
269   if (!IsUniqued && !Visited.insert(cast<StructType>(Ty)).second) {
270     StructType *DTy = StructType::create(Ty->getContext());
271     return *Entry = DTy;
272   }
273
274   // If this is not a recursive type, then just map all of the elements and
275   // then rebuild the type from inside out.
276   SmallVector<Type *, 4> ElementTypes;
277
278   // If there are no element types to map, then the type is itself.  This is
279   // true for the anonymous {} struct, things like 'float', integers, etc.
280   if (Ty->getNumContainedTypes() == 0 && IsUniqued)
281     return *Entry = Ty;
282
283   // Remap all of the elements, keeping track of whether any of them change.
284   bool AnyChange = false;
285   ElementTypes.resize(Ty->getNumContainedTypes());
286   for (unsigned I = 0, E = Ty->getNumContainedTypes(); I != E; ++I) {
287     ElementTypes[I] = get(Ty->getContainedType(I), Visited);
288     AnyChange |= ElementTypes[I] != Ty->getContainedType(I);
289   }
290
291   // If we found our type while recursively processing stuff, just use it.
292   Entry = &MappedTypes[Ty];
293   if (*Entry) {
294     if (auto *DTy = dyn_cast<StructType>(*Entry)) {
295       if (DTy->isOpaque()) {
296         auto *STy = cast<StructType>(Ty);
297         finishType(DTy, STy, ElementTypes);
298       }
299     }
300     return *Entry;
301   }
302
303   // If all of the element types mapped directly over and the type is not
304   // a nomed struct, then the type is usable as-is.
305   if (!AnyChange && IsUniqued)
306     return *Entry = Ty;
307
308   // Otherwise, rebuild a modified type.
309   switch (Ty->getTypeID()) {
310   default:
311     llvm_unreachable("unknown derived type to remap");
312   case Type::ArrayTyID:
313     return *Entry = ArrayType::get(ElementTypes[0],
314                                    cast<ArrayType>(Ty)->getNumElements());
315   case Type::VectorTyID:
316     return *Entry = VectorType::get(ElementTypes[0],
317                                     cast<VectorType>(Ty)->getNumElements());
318   case Type::PointerTyID:
319     return *Entry = PointerType::get(ElementTypes[0],
320                                      cast<PointerType>(Ty)->getAddressSpace());
321   case Type::FunctionTyID:
322     return *Entry = FunctionType::get(ElementTypes[0],
323                                       makeArrayRef(ElementTypes).slice(1),
324                                       cast<FunctionType>(Ty)->isVarArg());
325   case Type::StructTyID: {
326     auto *STy = cast<StructType>(Ty);
327     bool IsPacked = STy->isPacked();
328     if (IsUniqued)
329       return *Entry = StructType::get(Ty->getContext(), ElementTypes, IsPacked);
330
331     // If the type is opaque, we can just use it directly.
332     if (STy->isOpaque()) {
333       DstStructTypesSet.addOpaque(STy);
334       return *Entry = Ty;
335     }
336
337     if (StructType *OldT =
338             DstStructTypesSet.findNonOpaque(ElementTypes, IsPacked)) {
339       STy->setName("");
340       return *Entry = OldT;
341     }
342
343     if (!AnyChange) {
344       DstStructTypesSet.addNonOpaque(STy);
345       return *Entry = Ty;
346     }
347
348     StructType *DTy = StructType::create(Ty->getContext());
349     finishType(DTy, STy, ElementTypes);
350     return *Entry = DTy;
351   }
352   }
353 }
354
355 //===----------------------------------------------------------------------===//
356 // ModuleLinker implementation.
357 //===----------------------------------------------------------------------===//
358
359 namespace {
360 class ModuleLinker;
361
362 /// Creates prototypes for functions that are lazily linked on the fly. This
363 /// speeds up linking for modules with many/ lazily linked functions of which
364 /// few get used.
365 class ValueMaterializerTy : public ValueMaterializer {
366   TypeMapTy &TypeMap;
367   Module *DstM;
368   std::vector<Function *> &LazilyLinkFunctions;
369
370 public:
371   ValueMaterializerTy(TypeMapTy &TypeMap, Module *DstM,
372                       std::vector<Function *> &LazilyLinkFunctions)
373       : ValueMaterializer(), TypeMap(TypeMap), DstM(DstM),
374         LazilyLinkFunctions(LazilyLinkFunctions) {}
375
376   Value *materializeValueFor(Value *V) override;
377 };
378
379 class LinkDiagnosticInfo : public DiagnosticInfo {
380   const Twine &Msg;
381
382 public:
383   LinkDiagnosticInfo(DiagnosticSeverity Severity, const Twine &Msg);
384   void print(DiagnosticPrinter &DP) const override;
385 };
386 LinkDiagnosticInfo::LinkDiagnosticInfo(DiagnosticSeverity Severity,
387                                        const Twine &Msg)
388     : DiagnosticInfo(DK_Linker, Severity), Msg(Msg) {}
389 void LinkDiagnosticInfo::print(DiagnosticPrinter &DP) const { DP << Msg; }
390
391 /// This is an implementation class for the LinkModules function, which is the
392 /// entrypoint for this file.
393 class ModuleLinker {
394   Module *DstM, *SrcM;
395
396   TypeMapTy TypeMap;
397   ValueMaterializerTy ValMaterializer;
398
399   /// Mapping of values from what they used to be in Src, to what they are now
400   /// in DstM.  ValueToValueMapTy is a ValueMap, which involves some overhead
401   /// due to the use of Value handles which the Linker doesn't actually need,
402   /// but this allows us to reuse the ValueMapper code.
403   ValueToValueMapTy ValueMap;
404
405   struct AppendingVarInfo {
406     GlobalVariable *NewGV;   // New aggregate global in dest module.
407     const Constant *DstInit; // Old initializer from dest module.
408     const Constant *SrcInit; // Old initializer from src module.
409   };
410
411   std::vector<AppendingVarInfo> AppendingVars;
412
413   // Set of items not to link in from source.
414   SmallPtrSet<const Value *, 16> DoNotLinkFromSource;
415
416   // Vector of functions to lazily link in.
417   std::vector<Function *> LazilyLinkFunctions;
418
419   Linker::DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler;
420
421 public:
422   ModuleLinker(Module *dstM, Linker::IdentifiedStructTypeSet &Set, Module *srcM,
423                Linker::DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler)
424       : DstM(dstM), SrcM(srcM), TypeMap(Set),
425         ValMaterializer(TypeMap, DstM, LazilyLinkFunctions),
426         DiagnosticHandler(DiagnosticHandler) {}
427
428   bool run();
429
430 private:
431   bool shouldLinkFromSource(bool &LinkFromSrc, const GlobalValue &Dest,
432                             const GlobalValue &Src);
433
434   /// Helper method for setting a message and returning an error code.
435   bool emitError(const Twine &Message) {
436     DiagnosticHandler(LinkDiagnosticInfo(DS_Error, Message));
437     return true;
438   }
439
440   void emitWarning(const Twine &Message) {
441     DiagnosticHandler(LinkDiagnosticInfo(DS_Warning, Message));
442   }
443
444   bool getComdatLeader(Module *M, StringRef ComdatName,
445                        const GlobalVariable *&GVar);
446   bool computeResultingSelectionKind(StringRef ComdatName,
447                                      Comdat::SelectionKind Src,
448                                      Comdat::SelectionKind Dst,
449                                      Comdat::SelectionKind &Result,
450                                      bool &LinkFromSrc);
451   std::map<const Comdat *, std::pair<Comdat::SelectionKind, bool>>
452       ComdatsChosen;
453   bool getComdatResult(const Comdat *SrcC, Comdat::SelectionKind &SK,
454                        bool &LinkFromSrc);
455
456   /// Given a global in the source module, return the global in the
457   /// destination module that is being linked to, if any.
458   GlobalValue *getLinkedToGlobal(const GlobalValue *SrcGV) {
459     // If the source has no name it can't link.  If it has local linkage,
460     // there is no name match-up going on.
461     if (!SrcGV->hasName() || SrcGV->hasLocalLinkage())
462       return nullptr;
463
464     // Otherwise see if we have a match in the destination module's symtab.
465     GlobalValue *DGV = DstM->getNamedValue(SrcGV->getName());
466     if (!DGV)
467       return nullptr;
468
469     // If we found a global with the same name in the dest module, but it has
470     // internal linkage, we are really not doing any linkage here.
471     if (DGV->hasLocalLinkage())
472       return nullptr;
473
474     // Otherwise, we do in fact link to the destination global.
475     return DGV;
476   }
477
478   void computeTypeMapping();
479
480   void upgradeMismatchedGlobalArray(StringRef Name);
481   void upgradeMismatchedGlobals();
482
483   bool linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV,
484                              const GlobalVariable *SrcGV);
485
486   bool linkGlobalValueProto(GlobalValue *GV);
487   GlobalValue *linkGlobalVariableProto(const GlobalVariable *SGVar);
488   GlobalValue *linkFunctionProto(const Function *SF, GlobalValue *DGV);
489   GlobalValue *linkGlobalAliasProto(const GlobalAlias *SGA);
490
491   bool linkModuleFlagsMetadata();
492
493   void linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI);
494   void linkGlobalInits();
495   void linkFunctionBody(Function *Dst, Function *Src);
496   void linkAliasBodies();
497   void linkNamedMDNodes();
498 };
499 }
500
501 /// The LLVM SymbolTable class autorenames globals that conflict in the symbol
502 /// table. This is good for all clients except for us. Go through the trouble
503 /// to force this back.
504 static void forceRenaming(GlobalValue *GV, StringRef Name) {
505   // If the global doesn't force its name or if it already has the right name,
506   // there is nothing for us to do.
507   if (GV->hasLocalLinkage() || GV->getName() == Name)
508     return;
509
510   Module *M = GV->getParent();
511
512   // If there is a conflict, rename the conflict.
513   if (GlobalValue *ConflictGV = M->getNamedValue(Name)) {
514     GV->takeName(ConflictGV);
515     ConflictGV->setName(Name);    // This will cause ConflictGV to get renamed
516     assert(ConflictGV->getName() != Name && "forceRenaming didn't work");
517   } else {
518     GV->setName(Name);              // Force the name back
519   }
520 }
521
522 /// copy additional attributes (those not needed to construct a GlobalValue)
523 /// from the SrcGV to the DestGV.
524 static void copyGVAttributes(GlobalValue *DestGV, const GlobalValue *SrcGV) {
525   DestGV->copyAttributesFrom(SrcGV);
526   forceRenaming(DestGV, SrcGV->getName());
527 }
528
529 static bool isLessConstraining(GlobalValue::VisibilityTypes a,
530                                GlobalValue::VisibilityTypes b) {
531   if (a == GlobalValue::HiddenVisibility)
532     return false;
533   if (b == GlobalValue::HiddenVisibility)
534     return true;
535   if (a == GlobalValue::ProtectedVisibility)
536     return false;
537   if (b == GlobalValue::ProtectedVisibility)
538     return true;
539   return false;
540 }
541
542 Value *ValueMaterializerTy::materializeValueFor(Value *V) {
543   Function *SF = dyn_cast<Function>(V);
544   if (!SF)
545     return nullptr;
546
547   Function *DF = Function::Create(TypeMap.get(SF->getFunctionType()),
548                                   SF->getLinkage(), SF->getName(), DstM);
549   copyGVAttributes(DF, SF);
550
551   if (Comdat *SC = SF->getComdat()) {
552     Comdat *DC = DstM->getOrInsertComdat(SC->getName());
553     DF->setComdat(DC);
554   }
555
556   LazilyLinkFunctions.push_back(SF);
557   return DF;
558 }
559
560 bool ModuleLinker::getComdatLeader(Module *M, StringRef ComdatName,
561                                    const GlobalVariable *&GVar) {
562   const GlobalValue *GVal = M->getNamedValue(ComdatName);
563   if (const auto *GA = dyn_cast_or_null<GlobalAlias>(GVal)) {
564     GVal = GA->getBaseObject();
565     if (!GVal)
566       // We cannot resolve the size of the aliasee yet.
567       return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
568                        "': COMDAT key involves incomputable alias size.");
569   }
570
571   GVar = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(GVal);
572   if (!GVar)
573     return emitError(
574         "Linking COMDATs named '" + ComdatName +
575         "': GlobalVariable required for data dependent selection!");
576
577   return false;
578 }
579
580 bool ModuleLinker::computeResultingSelectionKind(StringRef ComdatName,
581                                                  Comdat::SelectionKind Src,
582                                                  Comdat::SelectionKind Dst,
583                                                  Comdat::SelectionKind &Result,
584                                                  bool &LinkFromSrc) {
585   // The ability to mix Comdat::SelectionKind::Any with
586   // Comdat::SelectionKind::Largest is a behavior that comes from COFF.
587   bool DstAnyOrLargest = Dst == Comdat::SelectionKind::Any ||
588                          Dst == Comdat::SelectionKind::Largest;
589   bool SrcAnyOrLargest = Src == Comdat::SelectionKind::Any ||
590                          Src == Comdat::SelectionKind::Largest;
591   if (DstAnyOrLargest && SrcAnyOrLargest) {
592     if (Dst == Comdat::SelectionKind::Largest ||
593         Src == Comdat::SelectionKind::Largest)
594       Result = Comdat::SelectionKind::Largest;
595     else
596       Result = Comdat::SelectionKind::Any;
597   } else if (Src == Dst) {
598     Result = Dst;
599   } else {
600     return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
601                      "': invalid selection kinds!");
602   }
603
604   switch (Result) {
605   case Comdat::SelectionKind::Any:
606     // Go with Dst.
607     LinkFromSrc = false;
608     break;
609   case Comdat::SelectionKind::NoDuplicates:
610     return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
611                      "': noduplicates has been violated!");
612   case Comdat::SelectionKind::ExactMatch:
613   case Comdat::SelectionKind::Largest:
614   case Comdat::SelectionKind::SameSize: {
615     const GlobalVariable *DstGV;
616     const GlobalVariable *SrcGV;
617     if (getComdatLeader(DstM, ComdatName, DstGV) ||
618         getComdatLeader(SrcM, ComdatName, SrcGV))
619       return true;
620
621     const DataLayout *DstDL = DstM->getDataLayout();
622     const DataLayout *SrcDL = SrcM->getDataLayout();
623     if (!DstDL || !SrcDL) {
624       return emitError(
625           "Linking COMDATs named '" + ComdatName +
626           "': can't do size dependent selection without DataLayout!");
627     }
628     uint64_t DstSize =
629         DstDL->getTypeAllocSize(DstGV->getType()->getPointerElementType());
630     uint64_t SrcSize =
631         SrcDL->getTypeAllocSize(SrcGV->getType()->getPointerElementType());
632     if (Result == Comdat::SelectionKind::ExactMatch) {
633       if (SrcGV->getInitializer() != DstGV->getInitializer())
634         return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
635                          "': ExactMatch violated!");
636       LinkFromSrc = false;
637     } else if (Result == Comdat::SelectionKind::Largest) {
638       LinkFromSrc = SrcSize > DstSize;
639     } else if (Result == Comdat::SelectionKind::SameSize) {
640       if (SrcSize != DstSize)
641         return emitError("Linking COMDATs named '" + ComdatName +
642                          "': SameSize violated!");
643       LinkFromSrc = false;
644     } else {
645       llvm_unreachable("unknown selection kind");
646     }
647     break;
648   }
649   }
650
651   return false;
652 }
653
654 bool ModuleLinker::getComdatResult(const Comdat *SrcC,
655                                    Comdat::SelectionKind &Result,
656                                    bool &LinkFromSrc) {
657   Comdat::SelectionKind SSK = SrcC->getSelectionKind();
658   StringRef ComdatName = SrcC->getName();
659   Module::ComdatSymTabType &ComdatSymTab = DstM->getComdatSymbolTable();
660   Module::ComdatSymTabType::iterator DstCI = ComdatSymTab.find(ComdatName);
661
662   if (DstCI == ComdatSymTab.end()) {
663     // Use the comdat if it is only available in one of the modules.
664     LinkFromSrc = true;
665     Result = SSK;
666     return false;
667   }
668
669   const Comdat *DstC = &DstCI->second;
670   Comdat::SelectionKind DSK = DstC->getSelectionKind();
671   return computeResultingSelectionKind(ComdatName, SSK, DSK, Result,
672                                        LinkFromSrc);
673 }
674
675 bool ModuleLinker::shouldLinkFromSource(bool &LinkFromSrc,
676                                         const GlobalValue &Dest,
677                                         const GlobalValue &Src) {
678   // We always have to add Src if it has appending linkage.
679   if (Src.hasAppendingLinkage()) {
680     LinkFromSrc = true;
681     return false;
682   }
683
684   bool SrcIsDeclaration = Src.isDeclarationForLinker();
685   bool DestIsDeclaration = Dest.isDeclarationForLinker();
686
687   if (SrcIsDeclaration) {
688     // If Src is external or if both Src & Dest are external..  Just link the
689     // external globals, we aren't adding anything.
690     if (Src.hasDLLImportStorageClass()) {
691       // If one of GVs is marked as DLLImport, result should be dllimport'ed.
692       LinkFromSrc = DestIsDeclaration;
693       return false;
694     }
695     // If the Dest is weak, use the source linkage.
696     LinkFromSrc = Dest.hasExternalWeakLinkage();
697     return false;
698   }
699
700   if (DestIsDeclaration) {
701     // If Dest is external but Src is not:
702     LinkFromSrc = true;
703     return false;
704   }
705
706   if (Src.hasCommonLinkage()) {
707     if (Dest.hasLinkOnceLinkage() || Dest.hasWeakLinkage()) {
708       LinkFromSrc = true;
709       return false;
710     }
711
712     if (!Dest.hasCommonLinkage()) {
713       LinkFromSrc = false;
714       return false;
715     }
716
717     // FIXME: Make datalayout mandatory and just use getDataLayout().
718     DataLayout DL(Dest.getParent());
719
720     uint64_t DestSize = DL.getTypeAllocSize(Dest.getType()->getElementType());
721     uint64_t SrcSize = DL.getTypeAllocSize(Src.getType()->getElementType());
722     LinkFromSrc = SrcSize > DestSize;
723     return false;
724   }
725
726   if (Src.isWeakForLinker()) {
727     assert(!Dest.hasExternalWeakLinkage());
728     assert(!Dest.hasAvailableExternallyLinkage());
729
730     if (Dest.hasLinkOnceLinkage() && Src.hasWeakLinkage()) {
731       LinkFromSrc = true;
732       return false;
733     }
734
735     LinkFromSrc = false;
736     return false;
737   }
738
739   if (Dest.isWeakForLinker()) {
740     assert(Src.hasExternalLinkage());
741     LinkFromSrc = true;
742     return false;
743   }
744
745   assert(!Src.hasExternalWeakLinkage());
746   assert(!Dest.hasExternalWeakLinkage());
747   assert(Dest.hasExternalLinkage() && Src.hasExternalLinkage() &&
748          "Unexpected linkage type!");
749   return emitError("Linking globals named '" + Src.getName() +
750                    "': symbol multiply defined!");
751 }
752
753 /// Loop over all of the linked values to compute type mappings.  For example,
754 /// if we link "extern Foo *x" and "Foo *x = NULL", then we have two struct
755 /// types 'Foo' but one got renamed when the module was loaded into the same
756 /// LLVMContext.
757 void ModuleLinker::computeTypeMapping() {
758   for (GlobalValue &SGV : SrcM->globals()) {
759     GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV);
760     if (!DGV)
761       continue;
762
763     if (!DGV->hasAppendingLinkage() || !SGV.hasAppendingLinkage()) {
764       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
765       continue;
766     }
767
768     // Unify the element type of appending arrays.
769     ArrayType *DAT = cast<ArrayType>(DGV->getType()->getElementType());
770     ArrayType *SAT = cast<ArrayType>(SGV.getType()->getElementType());
771     TypeMap.addTypeMapping(DAT->getElementType(), SAT->getElementType());
772   }
773
774   for (GlobalValue &SGV : *SrcM) {
775     if (GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV))
776       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
777   }
778
779   for (GlobalValue &SGV : SrcM->aliases()) {
780     if (GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(&SGV))
781       TypeMap.addTypeMapping(DGV->getType(), SGV.getType());
782   }
783
784   // Incorporate types by name, scanning all the types in the source module.
785   // At this point, the destination module may have a type "%foo = { i32 }" for
786   // example.  When the source module got loaded into the same LLVMContext, if
787   // it had the same type, it would have been renamed to "%foo.42 = { i32 }".
788   std::vector<StructType *> Types = SrcM->getIdentifiedStructTypes();
789   for (StructType *ST : Types) {
790     if (!ST->hasName())
791       continue;
792
793     // Check to see if there is a dot in the name followed by a digit.
794     size_t DotPos = ST->getName().rfind('.');
795     if (DotPos == 0 || DotPos == StringRef::npos ||
796         ST->getName().back() == '.' ||
797         !isdigit(static_cast<unsigned char>(ST->getName()[DotPos + 1])))
798       continue;
799
800     // Check to see if the destination module has a struct with the prefix name.
801     StructType *DST = DstM->getTypeByName(ST->getName().substr(0, DotPos));
802     if (!DST)
803       continue;
804
805     // Don't use it if this actually came from the source module. They're in
806     // the same LLVMContext after all. Also don't use it unless the type is
807     // actually used in the destination module. This can happen in situations
808     // like this:
809     //
810     //      Module A                         Module B
811     //      --------                         --------
812     //   %Z = type { %A }                %B = type { %C.1 }
813     //   %A = type { %B.1, [7 x i8] }    %C.1 = type { i8* }
814     //   %B.1 = type { %C }              %A.2 = type { %B.3, [5 x i8] }
815     //   %C = type { i8* }               %B.3 = type { %C.1 }
816     //
817     // When we link Module B with Module A, the '%B' in Module B is
818     // used. However, that would then use '%C.1'. But when we process '%C.1',
819     // we prefer to take the '%C' version. So we are then left with both
820     // '%C.1' and '%C' being used for the same types. This leads to some
821     // variables using one type and some using the other.
822     if (TypeMap.DstStructTypesSet.hasType(DST))
823       TypeMap.addTypeMapping(DST, ST);
824   }
825
826   // Now that we have discovered all of the type equivalences, get a body for
827   // any 'opaque' types in the dest module that are now resolved.
828   TypeMap.linkDefinedTypeBodies();
829 }
830
831 static void upgradeGlobalArray(GlobalVariable *GV) {
832   ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(GV->getType()->getElementType());
833   StructType *OldTy = cast<StructType>(ATy->getElementType());
834   assert(OldTy->getNumElements() == 2 && "Expected to upgrade from 2 elements");
835
836   // Get the upgraded 3 element type.
837   PointerType *VoidPtrTy = Type::getInt8Ty(GV->getContext())->getPointerTo();
838   Type *Tys[3] = {OldTy->getElementType(0), OldTy->getElementType(1),
839                   VoidPtrTy};
840   StructType *NewTy = StructType::get(GV->getContext(), Tys, false);
841
842   // Build new constants with a null third field filled in.
843   Constant *OldInitC = GV->getInitializer();
844   ConstantArray *OldInit = dyn_cast<ConstantArray>(OldInitC);
845   if (!OldInit && !isa<ConstantAggregateZero>(OldInitC))
846     // Invalid initializer; give up.
847     return;
848   std::vector<Constant *> Initializers;
849   if (OldInit && OldInit->getNumOperands()) {
850     Value *Null = Constant::getNullValue(VoidPtrTy);
851     for (Use &U : OldInit->operands()) {
852       ConstantStruct *Init = cast<ConstantStruct>(U.get());
853       Initializers.push_back(ConstantStruct::get(
854           NewTy, Init->getOperand(0), Init->getOperand(1), Null, nullptr));
855     }
856   }
857   assert(Initializers.size() == ATy->getNumElements() &&
858          "Failed to copy all array elements");
859
860   // Replace the old GV with a new one.
861   ATy = ArrayType::get(NewTy, Initializers.size());
862   Constant *NewInit = ConstantArray::get(ATy, Initializers);
863   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(
864       *GV->getParent(), ATy, GV->isConstant(), GV->getLinkage(), NewInit, "",
865       GV, GV->getThreadLocalMode(), GV->getType()->getAddressSpace(),
866       GV->isExternallyInitialized());
867   NewGV->copyAttributesFrom(GV);
868   NewGV->takeName(GV);
869   assert(GV->use_empty() && "program cannot use initializer list");
870   GV->eraseFromParent();
871 }
872
873 void ModuleLinker::upgradeMismatchedGlobalArray(StringRef Name) {
874   // Look for the global arrays.
875   auto *DstGV = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(DstM->getNamedValue(Name));
876   if (!DstGV)
877     return;
878   auto *SrcGV = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(SrcM->getNamedValue(Name));
879   if (!SrcGV)
880     return;
881
882   // Check if the types already match.
883   auto *DstTy = cast<ArrayType>(DstGV->getType()->getElementType());
884   auto *SrcTy =
885       cast<ArrayType>(TypeMap.get(SrcGV->getType()->getElementType()));
886   if (DstTy == SrcTy)
887     return;
888
889   // Grab the element types.  We can only upgrade an array of a two-field
890   // struct.  Only bother if the other one has three-fields.
891   auto *DstEltTy = cast<StructType>(DstTy->getElementType());
892   auto *SrcEltTy = cast<StructType>(SrcTy->getElementType());
893   if (DstEltTy->getNumElements() == 2 && SrcEltTy->getNumElements() == 3) {
894     upgradeGlobalArray(DstGV);
895     return;
896   }
897   if (DstEltTy->getNumElements() == 3 && SrcEltTy->getNumElements() == 2)
898     upgradeGlobalArray(SrcGV);
899
900   // We can't upgrade any other differences.
901 }
902
903 void ModuleLinker::upgradeMismatchedGlobals() {
904   upgradeMismatchedGlobalArray("llvm.global_ctors");
905   upgradeMismatchedGlobalArray("llvm.global_dtors");
906 }
907
908 /// If there were any appending global variables, link them together now.
909 /// Return true on error.
910 bool ModuleLinker::linkAppendingVarProto(GlobalVariable *DstGV,
911                                          const GlobalVariable *SrcGV) {
912
913   if (!SrcGV->hasAppendingLinkage() || !DstGV->hasAppendingLinkage())
914     return emitError("Linking globals named '" + SrcGV->getName() +
915            "': can only link appending global with another appending global!");
916
917   ArrayType *DstTy = cast<ArrayType>(DstGV->getType()->getElementType());
918   ArrayType *SrcTy =
919     cast<ArrayType>(TypeMap.get(SrcGV->getType()->getElementType()));
920   Type *EltTy = DstTy->getElementType();
921
922   // Check to see that they two arrays agree on type.
923   if (EltTy != SrcTy->getElementType())
924     return emitError("Appending variables with different element types!");
925   if (DstGV->isConstant() != SrcGV->isConstant())
926     return emitError("Appending variables linked with different const'ness!");
927
928   if (DstGV->getAlignment() != SrcGV->getAlignment())
929     return emitError(
930              "Appending variables with different alignment need to be linked!");
931
932   if (DstGV->getVisibility() != SrcGV->getVisibility())
933     return emitError(
934             "Appending variables with different visibility need to be linked!");
935
936   if (DstGV->hasUnnamedAddr() != SrcGV->hasUnnamedAddr())
937     return emitError(
938         "Appending variables with different unnamed_addr need to be linked!");
939
940   if (StringRef(DstGV->getSection()) != SrcGV->getSection())
941     return emitError(
942           "Appending variables with different section name need to be linked!");
943
944   uint64_t NewSize = DstTy->getNumElements() + SrcTy->getNumElements();
945   ArrayType *NewType = ArrayType::get(EltTy, NewSize);
946
947   // Create the new global variable.
948   GlobalVariable *NG =
949     new GlobalVariable(*DstGV->getParent(), NewType, SrcGV->isConstant(),
950                        DstGV->getLinkage(), /*init*/nullptr, /*name*/"", DstGV,
951                        DstGV->getThreadLocalMode(),
952                        DstGV->getType()->getAddressSpace());
953
954   // Propagate alignment, visibility and section info.
955   copyGVAttributes(NG, DstGV);
956
957   AppendingVarInfo AVI;
958   AVI.NewGV = NG;
959   AVI.DstInit = DstGV->getInitializer();
960   AVI.SrcInit = SrcGV->getInitializer();
961   AppendingVars.push_back(AVI);
962
963   // Replace any uses of the two global variables with uses of the new
964   // global.
965   ValueMap[SrcGV] = ConstantExpr::getBitCast(NG, TypeMap.get(SrcGV->getType()));
966
967   DstGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NG, DstGV->getType()));
968   DstGV->eraseFromParent();
969
970   // Track the source variable so we don't try to link it.
971   DoNotLinkFromSource.insert(SrcGV);
972
973   return false;
974 }
975
976 bool ModuleLinker::linkGlobalValueProto(GlobalValue *SGV) {
977   GlobalValue *DGV = getLinkedToGlobal(SGV);
978
979   // Handle the ultra special appending linkage case first.
980   if (DGV && DGV->hasAppendingLinkage())
981     return linkAppendingVarProto(cast<GlobalVariable>(DGV),
982                                  cast<GlobalVariable>(SGV));
983
984   bool LinkFromSrc = true;
985   Comdat *C = nullptr;
986   GlobalValue::VisibilityTypes Visibility = SGV->getVisibility();
987   bool HasUnnamedAddr = SGV->hasUnnamedAddr();
988
989   if (const Comdat *SC = SGV->getComdat()) {
990     Comdat::SelectionKind SK;
991     std::tie(SK, LinkFromSrc) = ComdatsChosen[SC];
992     C = DstM->getOrInsertComdat(SC->getName());
993     C->setSelectionKind(SK);
994   } else if (DGV) {
995     if (shouldLinkFromSource(LinkFromSrc, *DGV, *SGV))
996       return true;
997   }
998
999   if (!LinkFromSrc) {
1000     // Track the source global so that we don't attempt to copy it over when
1001     // processing global initializers.
1002     DoNotLinkFromSource.insert(SGV);
1003
1004     if (DGV)
1005       // Make sure to remember this mapping.
1006       ValueMap[SGV] =
1007           ConstantExpr::getBitCast(DGV, TypeMap.get(SGV->getType()));
1008   }
1009
1010   if (DGV) {
1011     Visibility = isLessConstraining(Visibility, DGV->getVisibility())
1012                      ? DGV->getVisibility()
1013                      : Visibility;
1014     HasUnnamedAddr = HasUnnamedAddr && DGV->hasUnnamedAddr();
1015   }
1016
1017   if (!LinkFromSrc && !DGV)
1018     return false;
1019
1020   GlobalValue *NewGV;
1021   if (!LinkFromSrc) {
1022     NewGV = DGV;
1023   } else {
1024     if (auto *SGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(SGV))
1025       NewGV = linkGlobalVariableProto(SGVar);
1026     else if (auto *SF = dyn_cast<Function>(SGV))
1027       NewGV = linkFunctionProto(SF, DGV);
1028     else
1029       NewGV = linkGlobalAliasProto(cast<GlobalAlias>(SGV));
1030   }
1031
1032   if (!NewGV)
1033     return false;
1034
1035   if (NewGV != DGV)
1036     copyGVAttributes(NewGV, SGV);
1037
1038   NewGV->setUnnamedAddr(HasUnnamedAddr);
1039   NewGV->setVisibility(Visibility);
1040
1041   if (auto *NewGO = dyn_cast<GlobalObject>(NewGV)) {
1042     if (C)
1043       NewGO->setComdat(C);
1044
1045     if (DGV && DGV->hasCommonLinkage() && SGV->hasCommonLinkage())
1046       NewGO->setAlignment(std::max(DGV->getAlignment(), SGV->getAlignment()));
1047   }
1048
1049   if (auto *NewGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(NewGV)) {
1050     auto *DGVar = dyn_cast_or_null<GlobalVariable>(DGV);
1051     auto *SGVar = dyn_cast<GlobalVariable>(SGV);
1052     if (DGVar && SGVar && DGVar->isDeclaration() && SGVar->isDeclaration() &&
1053         (!DGVar->isConstant() || !SGVar->isConstant()))
1054       NewGVar->setConstant(false);
1055   }
1056
1057   // Make sure to remember this mapping.
1058   if (NewGV != DGV) {
1059     if (DGV) {
1060       DGV->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(NewGV, DGV->getType()));
1061       DGV->eraseFromParent();
1062     }
1063     ValueMap[SGV] = NewGV;
1064   }
1065
1066   return false;
1067 }
1068
1069 /// Loop through the global variables in the src module and merge them into the
1070 /// dest module.
1071 GlobalValue *
1072 ModuleLinker::linkGlobalVariableProto(const GlobalVariable *SGVar) {
1073   // No linking to be performed or linking from the source: simply create an
1074   // identical version of the symbol over in the dest module... the
1075   // initializer will be filled in later by LinkGlobalInits.
1076   GlobalVariable *NewDGV = new GlobalVariable(
1077       *DstM, TypeMap.get(SGVar->getType()->getElementType()),
1078       SGVar->isConstant(), SGVar->getLinkage(), /*init*/ nullptr,
1079       SGVar->getName(), /*insertbefore*/ nullptr, SGVar->getThreadLocalMode(),
1080       SGVar->getType()->getAddressSpace());
1081
1082   return NewDGV;
1083 }
1084
1085 /// Link the function in the source module into the destination module if
1086 /// needed, setting up mapping information.
1087 GlobalValue *ModuleLinker::linkFunctionProto(const Function *SF,
1088                                              GlobalValue *DGV) {
1089   // If the function is to be lazily linked, don't create it just yet.
1090   // The ValueMaterializerTy will deal with creating it if it's used.
1091   if (!DGV && (SF->hasLocalLinkage() || SF->hasLinkOnceLinkage() ||
1092                SF->hasAvailableExternallyLinkage())) {
1093     DoNotLinkFromSource.insert(SF);
1094     return nullptr;
1095   }
1096
1097   // If there is no linkage to be performed or we are linking from the source,
1098   // bring SF over.
1099   return Function::Create(TypeMap.get(SF->getFunctionType()), SF->getLinkage(),
1100                           SF->getName(), DstM);
1101 }
1102
1103 /// Set up prototypes for any aliases that come over from the source module.
1104 GlobalValue *ModuleLinker::linkGlobalAliasProto(const GlobalAlias *SGA) {
1105   // If there is no linkage to be performed or we're linking from the source,
1106   // bring over SGA.
1107   auto *PTy = cast<PointerType>(TypeMap.get(SGA->getType()));
1108   return GlobalAlias::create(PTy->getElementType(), PTy->getAddressSpace(),
1109                              SGA->getLinkage(), SGA->getName(), DstM);
1110 }
1111
1112 static void getArrayElements(const Constant *C,
1113                              SmallVectorImpl<Constant *> &Dest) {
1114   unsigned NumElements = cast<ArrayType>(C->getType())->getNumElements();
1115
1116   for (unsigned i = 0; i != NumElements; ++i)
1117     Dest.push_back(C->getAggregateElement(i));
1118 }
1119
1120 void ModuleLinker::linkAppendingVarInit(const AppendingVarInfo &AVI) {
1121   // Merge the initializer.
1122   SmallVector<Constant *, 16> DstElements;
1123   getArrayElements(AVI.DstInit, DstElements);
1124
1125   SmallVector<Constant *, 16> SrcElements;
1126   getArrayElements(AVI.SrcInit, SrcElements);
1127
1128   ArrayType *NewType = cast<ArrayType>(AVI.NewGV->getType()->getElementType());
1129
1130   StringRef Name = AVI.NewGV->getName();
1131   bool IsNewStructor =
1132       (Name == "llvm.global_ctors" || Name == "llvm.global_dtors") &&
1133       cast<StructType>(NewType->getElementType())->getNumElements() == 3;
1134
1135   for (auto *V : SrcElements) {
1136     if (IsNewStructor) {
1137       Constant *Key = V->getAggregateElement(2);
1138       if (DoNotLinkFromSource.count(Key))
1139         continue;
1140     }
1141     DstElements.push_back(
1142         MapValue(V, ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1143   }
1144   if (IsNewStructor) {
1145     NewType = ArrayType::get(NewType->getElementType(), DstElements.size());
1146     AVI.NewGV->mutateType(PointerType::get(NewType, 0));
1147   }
1148
1149   AVI.NewGV->setInitializer(ConstantArray::get(NewType, DstElements));
1150 }
1151
1152 /// Update the initializers in the Dest module now that all globals that may be
1153 /// referenced are in Dest.
1154 void ModuleLinker::linkGlobalInits() {
1155   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
1156   for (Module::const_global_iterator I = SrcM->global_begin(),
1157        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I) {
1158
1159     // Only process initialized GV's or ones not already in dest.
1160     if (!I->hasInitializer() || DoNotLinkFromSource.count(I)) continue;
1161
1162     // Grab destination global variable.
1163     GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[I]);
1164     // Figure out what the initializer looks like in the dest module.
1165     DGV->setInitializer(MapValue(I->getInitializer(), ValueMap,
1166                                  RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1167   }
1168 }
1169
1170 /// Copy the source function over into the dest function and fix up references
1171 /// to values. At this point we know that Dest is an external function, and
1172 /// that Src is not.
1173 void ModuleLinker::linkFunctionBody(Function *Dst, Function *Src) {
1174   assert(Src && Dst && Dst->isDeclaration() && !Src->isDeclaration());
1175
1176   // Go through and convert function arguments over, remembering the mapping.
1177   Function::arg_iterator DI = Dst->arg_begin();
1178   for (Function::arg_iterator I = Src->arg_begin(), E = Src->arg_end();
1179        I != E; ++I, ++DI) {
1180     DI->setName(I->getName());  // Copy the name over.
1181
1182     // Add a mapping to our mapping.
1183     ValueMap[I] = DI;
1184   }
1185
1186   // Splice the body of the source function into the dest function.
1187   Dst->getBasicBlockList().splice(Dst->end(), Src->getBasicBlockList());
1188
1189   // At this point, all of the instructions and values of the function are now
1190   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values in
1191   // the Source function as operands.  Loop through all of the operands of the
1192   // functions and patch them up to point to the local versions.
1193   for (Function::iterator BB = Dst->begin(), BE = Dst->end(); BB != BE; ++BB)
1194     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1195       RemapInstruction(I, ValueMap, RF_IgnoreMissingEntries, &TypeMap,
1196                        &ValMaterializer);
1197
1198   // There is no need to map the arguments anymore.
1199   for (Function::arg_iterator I = Src->arg_begin(), E = Src->arg_end();
1200        I != E; ++I)
1201     ValueMap.erase(I);
1202
1203 }
1204
1205 /// Insert all of the aliases in Src into the Dest module.
1206 void ModuleLinker::linkAliasBodies() {
1207   for (Module::alias_iterator I = SrcM->alias_begin(), E = SrcM->alias_end();
1208        I != E; ++I) {
1209     if (DoNotLinkFromSource.count(I))
1210       continue;
1211     if (Constant *Aliasee = I->getAliasee()) {
1212       GlobalAlias *DA = cast<GlobalAlias>(ValueMap[I]);
1213       Constant *Val =
1214           MapValue(Aliasee, ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer);
1215       DA->setAliasee(Val);
1216     }
1217   }
1218 }
1219
1220 /// Insert all of the named MDNodes in Src into the Dest module.
1221 void ModuleLinker::linkNamedMDNodes() {
1222   const NamedMDNode *SrcModFlags = SrcM->getModuleFlagsMetadata();
1223   for (Module::const_named_metadata_iterator I = SrcM->named_metadata_begin(),
1224        E = SrcM->named_metadata_end(); I != E; ++I) {
1225     // Don't link module flags here. Do them separately.
1226     if (&*I == SrcModFlags) continue;
1227     NamedMDNode *DestNMD = DstM->getOrInsertNamedMetadata(I->getName());
1228     // Add Src elements into Dest node.
1229     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
1230       DestNMD->addOperand(MapValue(I->getOperand(i), ValueMap,
1231                                    RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1232   }
1233 }
1234
1235 /// Merge the linker flags in Src into the Dest module.
1236 bool ModuleLinker::linkModuleFlagsMetadata() {
1237   // If the source module has no module flags, we are done.
1238   const NamedMDNode *SrcModFlags = SrcM->getModuleFlagsMetadata();
1239   if (!SrcModFlags) return false;
1240
1241   // If the destination module doesn't have module flags yet, then just copy
1242   // over the source module's flags.
1243   NamedMDNode *DstModFlags = DstM->getOrInsertModuleFlagsMetadata();
1244   if (DstModFlags->getNumOperands() == 0) {
1245     for (unsigned I = 0, E = SrcModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I)
1246       DstModFlags->addOperand(SrcModFlags->getOperand(I));
1247
1248     return false;
1249   }
1250
1251   // First build a map of the existing module flags and requirements.
1252   DenseMap<MDString*, MDNode*> Flags;
1253   SmallSetVector<MDNode*, 16> Requirements;
1254   for (unsigned I = 0, E = DstModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1255     MDNode *Op = DstModFlags->getOperand(I);
1256     ConstantInt *Behavior = cast<ConstantInt>(Op->getOperand(0));
1257     MDString *ID = cast<MDString>(Op->getOperand(1));
1258
1259     if (Behavior->getZExtValue() == Module::Require) {
1260       Requirements.insert(cast<MDNode>(Op->getOperand(2)));
1261     } else {
1262       Flags[ID] = Op;
1263     }
1264   }
1265
1266   // Merge in the flags from the source module, and also collect its set of
1267   // requirements.
1268   bool HasErr = false;
1269   for (unsigned I = 0, E = SrcModFlags->getNumOperands(); I != E; ++I) {
1270     MDNode *SrcOp = SrcModFlags->getOperand(I);
1271     ConstantInt *SrcBehavior = cast<ConstantInt>(SrcOp->getOperand(0));
1272     MDString *ID = cast<MDString>(SrcOp->getOperand(1));
1273     MDNode *DstOp = Flags.lookup(ID);
1274     unsigned SrcBehaviorValue = SrcBehavior->getZExtValue();
1275
1276     // If this is a requirement, add it and continue.
1277     if (SrcBehaviorValue == Module::Require) {
1278       // If the destination module does not already have this requirement, add
1279       // it.
1280       if (Requirements.insert(cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2)))) {
1281         DstModFlags->addOperand(SrcOp);
1282       }
1283       continue;
1284     }
1285
1286     // If there is no existing flag with this ID, just add it.
1287     if (!DstOp) {
1288       Flags[ID] = SrcOp;
1289       DstModFlags->addOperand(SrcOp);
1290       continue;
1291     }
1292
1293     // Otherwise, perform a merge.
1294     ConstantInt *DstBehavior = cast<ConstantInt>(DstOp->getOperand(0));
1295     unsigned DstBehaviorValue = DstBehavior->getZExtValue();
1296
1297     // If either flag has override behavior, handle it first.
1298     if (DstBehaviorValue == Module::Override) {
1299       // Diagnose inconsistent flags which both have override behavior.
1300       if (SrcBehaviorValue == Module::Override &&
1301           SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1302         HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1303                             "': IDs have conflicting override values");
1304       }
1305       continue;
1306     } else if (SrcBehaviorValue == Module::Override) {
1307       // Update the destination flag to that of the source.
1308       DstOp->replaceOperandWith(0, SrcBehavior);
1309       DstOp->replaceOperandWith(2, SrcOp->getOperand(2));
1310       continue;
1311     }
1312
1313     // Diagnose inconsistent merge behavior types.
1314     if (SrcBehaviorValue != DstBehaviorValue) {
1315       HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1316                           "': IDs have conflicting behaviors");
1317       continue;
1318     }
1319
1320     // Perform the merge for standard behavior types.
1321     switch (SrcBehaviorValue) {
1322     case Module::Require:
1323     case Module::Override: llvm_unreachable("not possible");
1324     case Module::Error: {
1325       // Emit an error if the values differ.
1326       if (SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1327         HasErr |= emitError("linking module flags '" + ID->getString() +
1328                             "': IDs have conflicting values");
1329       }
1330       continue;
1331     }
1332     case Module::Warning: {
1333       // Emit a warning if the values differ.
1334       if (SrcOp->getOperand(2) != DstOp->getOperand(2)) {
1335         emitWarning("linking module flags '" + ID->getString() +
1336                     "': IDs have conflicting values");
1337       }
1338       continue;
1339     }
1340     case Module::Append: {
1341       MDNode *DstValue = cast<MDNode>(DstOp->getOperand(2));
1342       MDNode *SrcValue = cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2));
1343       unsigned NumOps = DstValue->getNumOperands() + SrcValue->getNumOperands();
1344       Value **VP, **Values = VP = new Value*[NumOps];
1345       for (unsigned i = 0, e = DstValue->getNumOperands(); i != e; ++i, ++VP)
1346         *VP = DstValue->getOperand(i);
1347       for (unsigned i = 0, e = SrcValue->getNumOperands(); i != e; ++i, ++VP)
1348         *VP = SrcValue->getOperand(i);
1349       DstOp->replaceOperandWith(2, MDNode::get(DstM->getContext(),
1350                                                ArrayRef<Value*>(Values,
1351                                                                 NumOps)));
1352       delete[] Values;
1353       break;
1354     }
1355     case Module::AppendUnique: {
1356       SmallSetVector<Value*, 16> Elts;
1357       MDNode *DstValue = cast<MDNode>(DstOp->getOperand(2));
1358       MDNode *SrcValue = cast<MDNode>(SrcOp->getOperand(2));
1359       for (unsigned i = 0, e = DstValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1360         Elts.insert(DstValue->getOperand(i));
1361       for (unsigned i = 0, e = SrcValue->getNumOperands(); i != e; ++i)
1362         Elts.insert(SrcValue->getOperand(i));
1363       DstOp->replaceOperandWith(2, MDNode::get(DstM->getContext(),
1364                                                ArrayRef<Value*>(Elts.begin(),
1365                                                                 Elts.end())));
1366       break;
1367     }
1368     }
1369   }
1370
1371   // Check all of the requirements.
1372   for (unsigned I = 0, E = Requirements.size(); I != E; ++I) {
1373     MDNode *Requirement = Requirements[I];
1374     MDString *Flag = cast<MDString>(Requirement->getOperand(0));
1375     Value *ReqValue = Requirement->getOperand(1);
1376
1377     MDNode *Op = Flags[Flag];
1378     if (!Op || Op->getOperand(2) != ReqValue) {
1379       HasErr |= emitError("linking module flags '" + Flag->getString() +
1380                           "': does not have the required value");
1381       continue;
1382     }
1383   }
1384
1385   return HasErr;
1386 }
1387
1388 bool ModuleLinker::run() {
1389   assert(DstM && "Null destination module");
1390   assert(SrcM && "Null source module");
1391
1392   // Inherit the target data from the source module if the destination module
1393   // doesn't have one already.
1394   if (!DstM->getDataLayout() && SrcM->getDataLayout())
1395     DstM->setDataLayout(SrcM->getDataLayout());
1396
1397   // Copy the target triple from the source to dest if the dest's is empty.
1398   if (DstM->getTargetTriple().empty() && !SrcM->getTargetTriple().empty())
1399     DstM->setTargetTriple(SrcM->getTargetTriple());
1400
1401   if (SrcM->getDataLayout() && DstM->getDataLayout() &&
1402       *SrcM->getDataLayout() != *DstM->getDataLayout()) {
1403     emitWarning("Linking two modules of different data layouts: '" +
1404                 SrcM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1405                 SrcM->getDataLayoutStr() + "' whereas '" +
1406                 DstM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1407                 DstM->getDataLayoutStr() + "'\n");
1408   }
1409   if (!SrcM->getTargetTriple().empty() &&
1410       DstM->getTargetTriple() != SrcM->getTargetTriple()) {
1411     emitWarning("Linking two modules of different target triples: " +
1412                 SrcM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1413                 SrcM->getTargetTriple() + "' whereas '" +
1414                 DstM->getModuleIdentifier() + "' is '" +
1415                 DstM->getTargetTriple() + "'\n");
1416   }
1417
1418   // Append the module inline asm string.
1419   if (!SrcM->getModuleInlineAsm().empty()) {
1420     if (DstM->getModuleInlineAsm().empty())
1421       DstM->setModuleInlineAsm(SrcM->getModuleInlineAsm());
1422     else
1423       DstM->setModuleInlineAsm(DstM->getModuleInlineAsm()+"\n"+
1424                                SrcM->getModuleInlineAsm());
1425   }
1426
1427   // Loop over all of the linked values to compute type mappings.
1428   computeTypeMapping();
1429
1430   ComdatsChosen.clear();
1431   for (const auto &SMEC : SrcM->getComdatSymbolTable()) {
1432     const Comdat &C = SMEC.getValue();
1433     if (ComdatsChosen.count(&C))
1434       continue;
1435     Comdat::SelectionKind SK;
1436     bool LinkFromSrc;
1437     if (getComdatResult(&C, SK, LinkFromSrc))
1438       return true;
1439     ComdatsChosen[&C] = std::make_pair(SK, LinkFromSrc);
1440   }
1441
1442   // Upgrade mismatched global arrays.
1443   upgradeMismatchedGlobals();
1444
1445   // Insert all of the globals in src into the DstM module... without linking
1446   // initializers (which could refer to functions not yet mapped over).
1447   for (Module::global_iterator I = SrcM->global_begin(),
1448        E = SrcM->global_end(); I != E; ++I)
1449     if (linkGlobalValueProto(I))
1450       return true;
1451
1452   // Link the functions together between the two modules, without doing function
1453   // bodies... this just adds external function prototypes to the DstM
1454   // function...  We do this so that when we begin processing function bodies,
1455   // all of the global values that may be referenced are available in our
1456   // ValueMap.
1457   for (Module::iterator I = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); I != E; ++I)
1458     if (linkGlobalValueProto(I))
1459       return true;
1460
1461   // If there were any aliases, link them now.
1462   for (Module::alias_iterator I = SrcM->alias_begin(),
1463        E = SrcM->alias_end(); I != E; ++I)
1464     if (linkGlobalValueProto(I))
1465       return true;
1466
1467   for (unsigned i = 0, e = AppendingVars.size(); i != e; ++i)
1468     linkAppendingVarInit(AppendingVars[i]);
1469
1470   // Link in the function bodies that are defined in the source module into
1471   // DstM.
1472   for (Module::iterator SF = SrcM->begin(), E = SrcM->end(); SF != E; ++SF) {
1473     // Skip if not linking from source.
1474     if (DoNotLinkFromSource.count(SF)) continue;
1475
1476     Function *DF = cast<Function>(ValueMap[SF]);
1477
1478     // Link in the prefix data.
1479     if (SF->hasPrefixData())
1480       DF->setPrefixData(MapValue(
1481           SF->getPrefixData(), ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1482
1483     // Link in the prologue data.
1484     if (SF->hasPrologueData())
1485       DF->setPrologueData(MapValue(
1486           SF->getPrologueData(), ValueMap, RF_None, &TypeMap, &ValMaterializer));
1487
1488     // Materialize if needed.
1489     if (std::error_code EC = SF->materialize())
1490       return emitError(EC.message());
1491
1492     // Skip if no body (function is external).
1493     if (SF->isDeclaration())
1494       continue;
1495
1496     linkFunctionBody(DF, SF);
1497     SF->Dematerialize();
1498   }
1499
1500   // Resolve all uses of aliases with aliasees.
1501   linkAliasBodies();
1502
1503   // Remap all of the named MDNodes in Src into the DstM module. We do this
1504   // after linking GlobalValues so that MDNodes that reference GlobalValues
1505   // are properly remapped.
1506   linkNamedMDNodes();
1507
1508   // Merge the module flags into the DstM module.
1509   if (linkModuleFlagsMetadata())
1510     return true;
1511
1512   // Update the initializers in the DstM module now that all globals that may
1513   // be referenced are in DstM.
1514   linkGlobalInits();
1515
1516   // Process vector of lazily linked in functions.
1517   while (!LazilyLinkFunctions.empty()) {
1518     Function *SF = LazilyLinkFunctions.back();
1519     LazilyLinkFunctions.pop_back();
1520
1521     if (!SF)
1522       continue;
1523
1524     Function *DF = cast<Function>(ValueMap[SF]);
1525     if (SF->hasPrefixData()) {
1526       // Link in the prefix data.
1527       DF->setPrefixData(MapValue(SF->getPrefixData(), ValueMap, RF_None,
1528                                  &TypeMap, &ValMaterializer));
1529     }
1530
1531     // Materialize if needed.
1532     if (std::error_code EC = SF->materialize())
1533       return emitError(EC.message());
1534
1535     // Skip if no body (function is external).
1536     if (SF->isDeclaration())
1537       continue;
1538
1539     // Link in function body.
1540     linkFunctionBody(DF, SF);
1541     SF->Dematerialize();
1542   }
1543
1544   return false;
1545 }
1546
1547 Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::KeyTy(ArrayRef<Type *> E, bool P)
1548     : ETypes(E), IsPacked(P) {}
1549
1550 Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::KeyTy(const StructType *ST)
1551     : ETypes(ST->elements()), IsPacked(ST->isPacked()) {}
1552
1553 bool Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::operator==(const KeyTy &That) const {
1554   if (IsPacked != That.IsPacked)
1555     return false;
1556   if (ETypes != That.ETypes)
1557     return false;
1558   return true;
1559 }
1560
1561 bool Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy::operator!=(const KeyTy &That) const {
1562   return !this->operator==(That);
1563 }
1564
1565 StructType *Linker::StructTypeKeyInfo::getEmptyKey() {
1566   return DenseMapInfo<StructType *>::getEmptyKey();
1567 }
1568
1569 StructType *Linker::StructTypeKeyInfo::getTombstoneKey() {
1570   return DenseMapInfo<StructType *>::getTombstoneKey();
1571 }
1572
1573 unsigned Linker::StructTypeKeyInfo::getHashValue(const KeyTy &Key) {
1574   return hash_combine(hash_combine_range(Key.ETypes.begin(), Key.ETypes.end()),
1575                       Key.IsPacked);
1576 }
1577
1578 unsigned Linker::StructTypeKeyInfo::getHashValue(const StructType *ST) {
1579   return getHashValue(KeyTy(ST));
1580 }
1581
1582 bool Linker::StructTypeKeyInfo::isEqual(const KeyTy &LHS,
1583                                         const StructType *RHS) {
1584   if (RHS == getEmptyKey() || RHS == getTombstoneKey())
1585     return false;
1586   return LHS == KeyTy(RHS);
1587 }
1588
1589 bool Linker::StructTypeKeyInfo::isEqual(const StructType *LHS,
1590                                         const StructType *RHS) {
1591   if (RHS == getEmptyKey())
1592     return LHS == getEmptyKey();
1593
1594   if (RHS == getTombstoneKey())
1595     return LHS == getTombstoneKey();
1596
1597   return KeyTy(LHS) == KeyTy(RHS);
1598 }
1599
1600 void Linker::IdentifiedStructTypeSet::addNonOpaque(StructType *Ty) {
1601   assert(!Ty->isOpaque());
1602   bool &Entry = NonOpaqueStructTypes[Ty];
1603   Entry = true;
1604 }
1605
1606 void Linker::IdentifiedStructTypeSet::addOpaque(StructType *Ty) {
1607   assert(Ty->isOpaque());
1608   OpaqueStructTypes.insert(Ty);
1609 }
1610
1611 StructType *
1612 Linker::IdentifiedStructTypeSet::findNonOpaque(ArrayRef<Type *> ETypes,
1613                                                bool IsPacked) {
1614   Linker::StructTypeKeyInfo::KeyTy Key(ETypes, IsPacked);
1615   auto I = NonOpaqueStructTypes.find_as(Key);
1616   if (I == NonOpaqueStructTypes.end())
1617     return nullptr;
1618   return I->first;
1619 }
1620
1621 bool Linker::IdentifiedStructTypeSet::hasType(StructType *Ty) {
1622   if (Ty->isOpaque())
1623     return OpaqueStructTypes.count(Ty);
1624   auto I = NonOpaqueStructTypes.find(Ty);
1625   if (I == NonOpaqueStructTypes.end())
1626     return false;
1627   return I->first == Ty;
1628 }
1629
1630 void Linker::init(Module *M, DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1631   this->Composite = M;
1632   this->DiagnosticHandler = DiagnosticHandler;
1633
1634   TypeFinder StructTypes;
1635   StructTypes.run(*M, true);
1636   for (StructType *Ty : StructTypes) {
1637     if (Ty->isOpaque())
1638       IdentifiedStructTypes.addOpaque(Ty);
1639     else
1640       IdentifiedStructTypes.addNonOpaque(Ty);
1641   }
1642 }
1643
1644 Linker::Linker(Module *M, DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1645   init(M, DiagnosticHandler);
1646 }
1647
1648 Linker::Linker(Module *M) {
1649   init(M, [this](const DiagnosticInfo &DI) {
1650     Composite->getContext().diagnose(DI);
1651   });
1652 }
1653
1654 Linker::~Linker() {
1655 }
1656
1657 void Linker::deleteModule() {
1658   delete Composite;
1659   Composite = nullptr;
1660 }
1661
1662 bool Linker::linkInModule(Module *Src) {
1663   ModuleLinker TheLinker(Composite, IdentifiedStructTypes, Src,
1664                          DiagnosticHandler);
1665   return TheLinker.run();
1666 }
1667
1668 //===----------------------------------------------------------------------===//
1669 // LinkModules entrypoint.
1670 //===----------------------------------------------------------------------===//
1671
1672 /// This function links two modules together, with the resulting Dest module
1673 /// modified to be the composite of the two input modules. If an error occurs,
1674 /// true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate the problem.
1675 /// Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and shouldn't be
1676 /// relied on to be consistent.
1677 bool Linker::LinkModules(Module *Dest, Module *Src,
1678                          DiagnosticHandlerFunction DiagnosticHandler) {
1679   Linker L(Dest, DiagnosticHandler);
1680   return L.linkInModule(Src);
1681 }
1682
1683 bool Linker::LinkModules(Module *Dest, Module *Src) {
1684   Linker L(Dest);
1685   return L.linkInModule(Src);
1686 }
1687
1688 //===----------------------------------------------------------------------===//
1689 // C API.
1690 //===----------------------------------------------------------------------===//
1691
1692 LLVMBool LLVMLinkModules(LLVMModuleRef Dest, LLVMModuleRef Src,
1693                          LLVMLinkerMode Mode, char **OutMessages) {
1694   Module *D = unwrap(Dest);
1695   std::string Message;
1696   raw_string_ostream Stream(Message);
1697   DiagnosticPrinterRawOStream DP(Stream);
1698
1699   LLVMBool Result = Linker::LinkModules(
1700       D, unwrap(Src), [&](const DiagnosticInfo &DI) { DI.print(DP); });
1701
1702   if (OutMessages && Result)
1703     *OutMessages = strdup(Message.c_str());
1704   return Result;
1705 }