Split ConstantVals.h into Constant.h and Constants.h
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / Linker.cpp
1 //===- Linker.cpp - Module Linker Implementation --------------------------===//
2 //
3 // This file implements the LLVM module linker.
4 //
5 // Specifically, this:
6 //  * Merges global variables between the two modules
7 //    * Uninit + Uninit = Init, Init + Uninit = Init, Init + Init = Error if !=
8 //  * Merges methods between two modules
9 //
10 //===----------------------------------------------------------------------===//
11
12 #include "llvm/Transforms/Linker.h"
13 #include "llvm/Module.h"
14 #include "llvm/Function.h"
15 #include "llvm/BasicBlock.h"
16 #include "llvm/GlobalVariable.h"
17 #include "llvm/SymbolTable.h"
18 #include "llvm/DerivedTypes.h"
19 #include "llvm/iOther.h"
20 #include "llvm/Constants.h"
21 #include "llvm/Argument.h"
22 #include <iostream>
23 using std::cerr;
24 using std::string;
25 using std::map;
26
27 // Error - Simple wrapper function to conditionally assign to E and return true.
28 // This just makes error return conditions a little bit simpler...
29 //
30 static inline bool Error(string *E, string Message) {
31   if (E) *E = Message;
32   return true;
33 }
34
35 // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
36 // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
37 // Make sure there are no type name conflicts.
38 //
39 static bool LinkTypes(Module *Dest, const Module *Src, string *Err = 0) {
40   // No symbol table?  Can't have named types.
41   if (!Src->hasSymbolTable()) return false;
42
43   SymbolTable       *DestST = Dest->getSymbolTableSure();
44   const SymbolTable *SrcST  = Src->getSymbolTable();
45
46   // Look for a type plane for Type's...
47   SymbolTable::const_iterator PI = SrcST->find(Type::TypeTy);
48   if (PI == SrcST->end()) return false;  // No named types, do nothing.
49
50   const SymbolTable::VarMap &VM = PI->second;
51   for (SymbolTable::type_const_iterator I = VM.begin(), E = VM.end();
52        I != E; ++I) {
53     const string &Name = I->first;
54     const Type *RHS = cast<Type>(I->second);
55
56     // Check to see if this type name is already in the dest module...
57     const Type *Entry = cast_or_null<Type>(DestST->lookup(Type::TypeTy, Name));
58     if (Entry) {     // Yup, the value already exists...
59       if (Entry != RHS)            // If it's the same, noop.  Otherwise, error.
60         return Error(Err, "Type named '" + Name + 
61                      "' of different shape in modules.\n  Src='" + 
62                      Entry->getDescription() + "'.\n  Dst='" + 
63                      RHS->getDescription() + "'");
64     } else {                       // Type not in dest module.  Add it now.
65       // TODO: FIXME WHEN TYPES AREN'T CONST
66       DestST->insert(Name, const_cast<Type*>(RHS));
67     }
68   }
69   return false;
70 }
71
72 static void PrintMap(const map<const Value*, Value*> &M) {
73   for (map<const Value*, Value*>::const_iterator I = M.begin(), E = M.end();
74        I != E; ++I) {
75     cerr << " Fr: " << (void*)I->first << " ";
76     I->first->dump();
77     cerr << " To: " << (void*)I->second << " ";
78     I->second->dump();
79     cerr << "\n";
80   }
81 }
82
83
84 // RemapOperand - Use LocalMap and GlobalMap to convert references from one
85 // module to another.  This is somewhat sophisticated in that it can
86 // automatically handle constant references correctly as well...
87 //
88 static Value *RemapOperand(const Value *In, map<const Value*, Value*> &LocalMap,
89                            const map<const Value*, Value*> *GlobalMap = 0) {
90   map<const Value*,Value*>::const_iterator I = LocalMap.find(In);
91   if (I != LocalMap.end()) return I->second;
92
93   if (GlobalMap) {
94     I = GlobalMap->find(In);
95     if (I != GlobalMap->end()) return I->second;
96   }
97
98   // Check to see if it's a constant that we are interesting in transforming...
99   if (Constant *CPV = dyn_cast<Constant>(In)) {
100     if (!isa<DerivedType>(CPV->getType()))
101       return CPV;              // Simple constants stay identical...
102
103     Constant *Result = 0;
104
105     if (ConstantArray *CPA = dyn_cast<ConstantArray>(CPV)) {
106       const std::vector<Use> &Ops = CPA->getValues();
107       std::vector<Constant*> Operands(Ops.size());
108       for (unsigned i = 0; i < Ops.size(); ++i)
109         Operands[i] = 
110           cast<Constant>(RemapOperand(Ops[i], LocalMap, GlobalMap));
111       Result = ConstantArray::get(cast<ArrayType>(CPA->getType()), Operands);
112     } else if (ConstantStruct *CPS = dyn_cast<ConstantStruct>(CPV)) {
113       const std::vector<Use> &Ops = CPS->getValues();
114       std::vector<Constant*> Operands(Ops.size());
115       for (unsigned i = 0; i < Ops.size(); ++i)
116         Operands[i] = 
117           cast<Constant>(RemapOperand(Ops[i], LocalMap, GlobalMap));
118       Result = ConstantStruct::get(cast<StructType>(CPS->getType()), Operands);
119     } else if (isa<ConstantPointerNull>(CPV)) {
120       Result = CPV;
121     } else if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(CPV)) {
122       Value *V = RemapOperand(CPR->getValue(), LocalMap, GlobalMap);
123       Result = ConstantPointerRef::get(cast<GlobalValue>(V));
124     } else {
125       assert(0 && "Unknown type of derived type constant value!");
126     }
127
128     // Cache the mapping in our local map structure...
129     LocalMap.insert(std::make_pair(In, CPV));
130     return Result;
131   }
132
133   cerr << "XXX LocalMap: \n";
134   PrintMap(LocalMap);
135
136   if (GlobalMap) {
137     cerr << "XXX GlobalMap: \n";
138     PrintMap(*GlobalMap);
139   }
140
141   cerr << "Couldn't remap value: " << (void*)In << " ";
142   In->dump();
143   cerr << "\n";
144   assert(0 && "Couldn't remap value!");
145   return 0;
146 }
147
148
149 // LinkGlobals - Loop through the global variables in the src module and merge
150 // them into the dest module...
151 //
152 static bool LinkGlobals(Module *Dest, const Module *Src,
153                         map<const Value*, Value*> &ValueMap, string *Err = 0) {
154   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
155   // level symbol table...
156   SymbolTable *ST = Src->getSymbolTable() ? Dest->getSymbolTableSure() : 0;
157   
158   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
159   //
160   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
161     const GlobalVariable *SGV = *I;
162     Value *V;
163
164     // If the global variable has a name, and that name is already in use in the
165     // Dest module, make sure that the name is a compatible global variable...
166     //
167     if (SGV->hasExternalLinkage() && SGV->hasName() &&
168         (V = ST->lookup(SGV->getType(), SGV->getName())) &&
169         cast<GlobalVariable>(V)->hasExternalLinkage()) {
170       // The same named thing is a global variable, because the only two things
171       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and
172       // Functions, and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
173       // 
174       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(V);
175
176       // Check to see if the two GV's have the same Const'ness...
177       if (SGV->isConstant() != DGV->isConstant())
178         return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
179                      SGV->getType()->getDescription() + "':%" + SGV->getName() +
180                      " - Global variables differ in const'ness");
181
182       // Okay, everything is cool, remember the mapping...
183       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
184     } else {
185       // No linking to be performed, simply create an identical version of the
186       // symbol over in the dest module... the initializer will be filled in
187       // later by LinkGlobalInits...
188       //
189       GlobalVariable *DGV = 
190         new GlobalVariable(SGV->getType()->getElementType(), SGV->isConstant(),
191                            SGV->hasInternalLinkage(), 0, SGV->getName());
192
193       // Add the new global to the dest module
194       Dest->getGlobalList().push_back(DGV);
195
196       // Make sure to remember this mapping...
197       ValueMap.insert(std::make_pair(SGV, DGV));
198     }
199   }
200   return false;
201 }
202
203
204 // LinkGlobalInits - Update the initializers in the Dest module now that all
205 // globals that may be referenced are in Dest.
206 //
207 static bool LinkGlobalInits(Module *Dest, const Module *Src,
208                             map<const Value*, Value*> &ValueMap,
209                             string *Err = 0) {
210
211   // Loop over all of the globals in the src module, mapping them over as we go
212   //
213   for (Module::const_giterator I = Src->gbegin(), E = Src->gend(); I != E; ++I){
214     const GlobalVariable *SGV = *I;
215
216     if (SGV->hasInitializer()) {      // Only process initialized GV's
217       // Figure out what the initializer looks like in the dest module...
218       Constant *DInit =
219         cast<Constant>(RemapOperand(SGV->getInitializer(), ValueMap));
220
221       GlobalVariable *DGV = cast<GlobalVariable>(ValueMap[SGV]);    
222       if (DGV->hasInitializer() && SGV->hasExternalLinkage() &&
223           DGV->hasExternalLinkage()) {
224         if (DGV->getInitializer() != DInit)
225           return Error(Err, "Global Variable Collision on '" + 
226                        SGV->getType()->getDescription() + "':%" +SGV->getName()+
227                        " - Global variables have different initializers");
228       } else {
229         // Copy the initializer over now...
230         DGV->setInitializer(DInit);
231       }
232     }
233   }
234   return false;
235 }
236
237 // LinkFunctionProtos - Link the functions together between the two modules,
238 // without doing method bodies... this just adds external method prototypes to
239 // the Dest function...
240 //
241 static bool LinkFunctionProtos(Module *Dest, const Module *Src,
242                                map<const Value*, Value*> &ValueMap,
243                                string *Err = 0) {
244   // We will need a module level symbol table if the src module has a module
245   // level symbol table...
246   SymbolTable *ST = Src->getSymbolTable() ? Dest->getSymbolTableSure() : 0;
247   
248   // Loop over all of the methods in the src module, mapping them over as we go
249   //
250   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
251     const Function *SM = *I;   // SrcFunction
252     Value *V;
253
254     // If the method has a name, and that name is already in use in the
255     // Dest module, make sure that the name is a compatible method...
256     //
257     if (SM->hasExternalLinkage() && SM->hasName() &&
258         (V = ST->lookup(SM->getType(), SM->getName())) &&
259         cast<Function>(V)->hasExternalLinkage()) {
260       // The same named thing is a Function, because the only two things
261       // that may be in a module level symbol table are Global Vars and
262       // Functions, and they both have distinct, nonoverlapping, possible types.
263       // 
264       Function *DM = cast<Function>(V);   // DestFunction
265
266       // Check to make sure the method is not defined in both modules...
267       if (!SM->isExternal() && !DM->isExternal())
268         return Error(Err, "Function '" + 
269                      SM->getFunctionType()->getDescription() + "':\"" + 
270                      SM->getName() + "\" - Function is already defined!");
271
272       // Otherwise, just remember this mapping...
273       ValueMap.insert(std::make_pair(SM, DM));
274     } else {
275       // Function does not already exist, simply insert an external method
276       // signature identical to SM into the dest module...
277       Function *DM = new Function(SM->getFunctionType(),
278                                   SM->hasInternalLinkage(),
279                                   SM->getName());
280
281       // Add the method signature to the dest module...
282       Dest->getFunctionList().push_back(DM);
283
284       // ... and remember this mapping...
285       ValueMap.insert(std::make_pair(SM, DM));
286     }
287   }
288   return false;
289 }
290
291 // LinkFunctionBody - Copy the source method over into the dest method
292 // and fix up references to values.  At this point we know that Dest
293 // is an external method, and that Src is not.
294 //
295 static bool LinkFunctionBody(Function *Dest, const Function *Src,
296                              const map<const Value*, Value*> &GlobalMap,
297                              string *Err = 0) {
298   assert(Src && Dest && Dest->isExternal() && !Src->isExternal());
299   map<const Value*, Value*> LocalMap;   // Map for method local values
300
301   // Go through and convert method arguments over...
302   for (Function::ArgumentListType::const_iterator 
303          I = Src->getArgumentList().begin(),
304          E = Src->getArgumentList().end(); I != E; ++I) {
305     const Argument *SMA = *I;
306
307     // Create the new method argument and add to the dest method...
308     Argument *DMA = new Argument(SMA->getType(), SMA->getName());
309     Dest->getArgumentList().push_back(DMA);
310
311     // Add a mapping to our local map
312     LocalMap.insert(std::make_pair(SMA, DMA));
313   }
314
315   // Loop over all of the basic blocks, copying the instructions over...
316   //
317   for (Function::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
318     const BasicBlock *SBB = *I;
319
320     // Create new basic block and add to mapping and the Dest method...
321     BasicBlock *DBB = new BasicBlock(SBB->getName(), Dest);
322     LocalMap.insert(std::make_pair(SBB, DBB));
323
324     // Loop over all of the instructions in the src basic block, copying them
325     // over.  Note that this is broken in a strict sense because the cloned
326     // instructions will still be referencing values in the Src module, not
327     // the remapped values.  In our case, however, we will not get caught and 
328     // so we can delay patching the values up until later...
329     //
330     for (BasicBlock::const_iterator II = SBB->begin(), IE = SBB->end(); 
331          II != IE; ++II) {
332       const Instruction *SI = *II;
333       Instruction *DI = SI->clone();
334       DI->setName(SI->getName());
335       DBB->getInstList().push_back(DI);
336       LocalMap.insert(std::make_pair(SI, DI));
337     }
338   }
339
340   // At this point, all of the instructions and values of the method are now
341   // copied over.  The only problem is that they are still referencing values
342   // in the Source method as operands.  Loop through all of the operands of the
343   // methods and patch them up to point to the local versions...
344   //
345   for (Function::iterator BI = Dest->begin(), BE = Dest->end();
346        BI != BE; ++BI) {
347     BasicBlock *BB = *BI;
348     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
349       Instruction *Inst = *I;
350       
351       for (Instruction::op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
352            OI != OE; ++OI)
353         *OI = RemapOperand(*OI, LocalMap, &GlobalMap);
354     }
355   }
356
357   return false;
358 }
359
360
361 // LinkFunctionBodies - Link in the method bodies that are defined in the source
362 // module into the DestModule.  This consists basically of copying the method
363 // over and fixing up references to values.
364 //
365 static bool LinkFunctionBodies(Module *Dest, const Module *Src,
366                                map<const Value*, Value*> &ValueMap,
367                                string *Err = 0) {
368
369   // Loop over all of the methods in the src module, mapping them over as we go
370   //
371   for (Module::const_iterator I = Src->begin(), E = Src->end(); I != E; ++I) {
372     const Function *SM = *I;                   // Source Function
373     if (!SM->isExternal()) {                   // No body if method is external
374       Function *DM = cast<Function>(ValueMap[SM]); // Destination method
375
376       // DM not external SM external?
377       if (!DM->isExternal()) {
378         if (Err)
379           *Err = "Function '" + (SM->hasName() ? SM->getName() : string("")) +
380                  "' body multiply defined!";
381         return true;
382       }
383
384       if (LinkFunctionBody(DM, SM, ValueMap, Err)) return true;
385     }
386   }
387   return false;
388 }
389
390
391
392 // LinkModules - This function links two modules together, with the resulting
393 // left module modified to be the composite of the two input modules.  If an
394 // error occurs, true is returned and ErrorMsg (if not null) is set to indicate
395 // the problem.  Upon failure, the Dest module could be in a modified state, and
396 // shouldn't be relied on to be consistent.
397 //
398 bool LinkModules(Module *Dest, const Module *Src, string *ErrorMsg = 0) {
399
400   // LinkTypes - Go through the symbol table of the Src module and see if any
401   // types are named in the src module that are not named in the Dst module.
402   // Make sure there are no type name conflicts.
403   //
404   if (LinkTypes(Dest, Src, ErrorMsg)) return true;
405
406   // ValueMap - Mapping of values from what they used to be in Src, to what they
407   // are now in Dest.
408   //
409   map<const Value*, Value*> ValueMap;
410
411   // Insert all of the globals in src into the Dest module... without
412   // initializers
413   if (LinkGlobals(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
414
415   // Update the initializers in the Dest module now that all globals that may
416   // be referenced are in Dest.
417   //
418   if (LinkGlobalInits(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
419
420   // Link the methods together between the two modules, without doing method
421   // bodies... this just adds external method prototypes to the Dest method...
422   // We do this so that when we begin processing method bodies, all of the
423   // global values that may be referenced are available in our ValueMap.
424   //
425   if (LinkFunctionProtos(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
426
427   // Link in the method bodies that are defined in the source module into the
428   // DestModule.  This consists basically of copying the method over and fixing
429   // up references to values.
430   //
431   if (LinkFunctionBodies(Dest, Src, ValueMap, ErrorMsg)) return true;
432
433   return false;
434 }
435