285f7ca84cdceceeb4dc3878ce23ec6522a96a7e
[oota-llvm.git] / tools / gccld / GenerateCode.cpp
1 //===- GenerateCode.cpp - Functions for generating executable files  ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains functions for generating executable files once linking
11 // has finished.  This includes generating a shell script to run the JIT or
12 // a native executable derived from the bytecode.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "gccld.h"
17 #include "llvm/System/Program.h"
18 #include "llvm/Module.h"
19 #include "llvm/PassManager.h"
20 #include "llvm/Analysis/LoadValueNumbering.h"
21 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
22 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
23 #include "llvm/Bytecode/Archive.h"
24 #include "llvm/Bytecode/WriteBytecodePass.h"
25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
26 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
27 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
28 #include "llvm/Support/SystemUtils.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30
31 using namespace llvm;
32
33 namespace {
34   cl::opt<bool>
35   DisableInline("disable-inlining", cl::desc("Do not run the inliner pass"));
36
37   cl::opt<bool>
38   Verify("verify", cl::desc("Verify intermediate results of all passes"));
39
40   cl::opt<bool>
41   DisableOptimizations("disable-opt",
42                        cl::desc("Do not run any optimization passes"));
43 }
44
45 /// CopyEnv - This function takes an array of environment variables and makes a
46 /// copy of it.  This copy can then be manipulated any way the caller likes
47 /// without affecting the process's real environment.
48 ///
49 /// Inputs:
50 ///  envp - An array of C strings containing an environment.
51 ///
52 /// Return value:
53 ///  NULL - An error occurred.
54 ///
55 ///  Otherwise, a pointer to a new array of C strings is returned.  Every string
56 ///  in the array is a duplicate of the one in the original array (i.e. we do
57 ///  not copy the char *'s from one array to another).
58 ///
59 static char ** CopyEnv(char ** const envp) {
60   // Count the number of entries in the old list;
61   unsigned entries;   // The number of entries in the old environment list
62   for (entries = 0; envp[entries] != NULL; entries++)
63     /*empty*/;
64
65   // Add one more entry for the NULL pointer that ends the list.
66   ++entries;
67
68   // If there are no entries at all, just return NULL.
69   if (entries == 0)
70     return NULL;
71
72   // Allocate a new environment list.
73   char **newenv = new char* [entries];
74   if ((newenv = new char* [entries]) == NULL)
75     return NULL;
76
77   // Make a copy of the list.  Don't forget the NULL that ends the list.
78   entries = 0;
79   while (envp[entries] != NULL) {
80     newenv[entries] = new char[strlen (envp[entries]) + 1];
81     strcpy (newenv[entries], envp[entries]);
82     ++entries;
83   }
84   newenv[entries] = NULL;
85
86   return newenv;
87 }
88
89
90 /// RemoveEnv - Remove the specified environment variable from the environment
91 /// array.
92 ///
93 /// Inputs:
94 ///  name - The name of the variable to remove.  It cannot be NULL.
95 ///  envp - The array of environment variables.  It cannot be NULL.
96 ///
97 /// Notes:
98 ///  This is mainly done because functions to remove items from the environment
99 ///  are not available across all platforms.  In particular, Solaris does not
100 ///  seem to have an unsetenv() function or a setenv() function (or they are
101 ///  undocumented if they do exist).
102 ///
103 static void RemoveEnv(const char * name, char ** const envp) {
104   for (unsigned index=0; envp[index] != NULL; index++) {
105     // Find the first equals sign in the array and make it an EOS character.
106     char *p = strchr (envp[index], '=');
107     if (p == NULL)
108       continue;
109     else
110       *p = '\0';
111
112     // Compare the two strings.  If they are equal, zap this string.
113     // Otherwise, restore it.
114     if (!strcmp(name, envp[index]))
115       *envp[index] = '\0';
116     else
117       *p = '=';
118   }
119 }
120
121 static void dumpArgs(const char **args) {
122   std::cerr << *args++;
123   while (*args)
124     std::cerr << ' ' << *args++;
125   std::cerr << '\n' << std::flush;
126 }
127
128 static inline void addPass(PassManager &PM, Pass *P) {
129   // Add the pass to the pass manager...
130   PM.add(P);
131
132   // If we are verifying all of the intermediate steps, add the verifier...
133   if (Verify) PM.add(createVerifierPass());
134 }
135
136 static bool isBytecodeLibrary(const sys::Path &FullPath) {
137   // Check for a bytecode file
138   if (FullPath.isBytecodeFile()) return true;
139   // Check for a dynamic library file
140   if (FullPath.isDynamicLibrary()) return false;
141   // Check for a true bytecode archive file
142   if (FullPath.isArchive() ) {
143     std::string ErrorMessage;
144     Archive* ar = Archive::OpenAndLoadSymbols( FullPath, &ErrorMessage );
145     return ar->isBytecodeArchive();
146   }
147   return false;
148 }
149
150 static bool isBytecodeLPath(const std::string &LibPath) {
151   sys::Path LPath(LibPath);
152
153   // Make sure it exists and is a directory
154   sys::FileStatus Status;
155   if (LPath.getFileStatus(Status) || !Status.isDir)
156     return false;
157   
158   // Grab the contents of the -L path
159   std::set<sys::Path> Files;
160   LPath.getDirectoryContents(Files);
161   
162   // Iterate over the contents one by one to determine
163   // if this -L path has any bytecode shared libraries
164   // or archives
165   std::set<sys::Path>::iterator File = Files.begin();
166   std::string dllsuffix = sys::Path::GetDLLSuffix();
167   for (; File != Files.end(); ++File) {
168
169     // Not a file?
170     if (File->getFileStatus(Status) || Status.isDir)
171       continue;
172
173     std::string path = File->toString();
174
175     // Check for an ending '.dll', '.so' or '.a' suffix as all
176     // other files are not of interest to us here
177     if (path.find(dllsuffix, path.size()-dllsuffix.size()) == std::string::npos
178         && path.find(".a", path.size()-2) == std::string::npos)
179       continue;
180
181     // Finally, check to see if the file is a true bytecode file
182     if (isBytecodeLibrary(*File))
183       return true;
184   }
185   return false;
186 }
187
188 /// GenerateBytecode - generates a bytecode file from the specified module.
189 ///
190 /// Inputs:
191 ///  M           - The module for which bytecode should be generated.
192 ///  StripLevel  - 2 if we should strip all symbols, 1 if we should strip
193 ///                debug info.
194 ///  Internalize - Flags whether all symbols should be marked internal.
195 ///  Out         - Pointer to file stream to which to write the output.
196 ///
197 /// Returns non-zero value on error.
198 ///
199 int llvm::GenerateBytecode(Module *M, int StripLevel, bool Internalize,
200                            std::ostream *Out) {
201   // In addition to just linking the input from GCC, we also want to spiff it up
202   // a little bit.  Do this now.
203   PassManager Passes;
204
205   if (Verify) Passes.add(createVerifierPass());
206
207   // Add an appropriate TargetData instance for this module...
208   addPass(Passes, new TargetData(M));
209
210   // Often if the programmer does not specify proper prototypes for the
211   // functions they are calling, they end up calling a vararg version of the
212   // function that does not get a body filled in (the real function has typed
213   // arguments).  This pass merges the two functions.
214   addPass(Passes, createFunctionResolvingPass());
215
216   if (!DisableOptimizations) {
217     // Now that composite has been compiled, scan through the module, looking
218     // for a main function.  If main is defined, mark all other functions
219     // internal.
220     addPass(Passes, createInternalizePass(Internalize));
221
222     // Now that we internalized some globals, see if we can hack on them!
223     addPass(Passes, createGlobalOptimizerPass());
224
225     // Linking modules together can lead to duplicated global constants, only
226     // keep one copy of each constant...
227     addPass(Passes, createConstantMergePass());
228
229     // Propagate constants at call sites into the functions they call.
230     addPass(Passes, createIPSCCPPass());
231
232     // Remove unused arguments from functions...
233     addPass(Passes, createDeadArgEliminationPass());
234
235     if (!DisableInline)
236       addPass(Passes, createFunctionInliningPass()); // Inline small functions
237
238     addPass(Passes, createPruneEHPass());            // Remove dead EH info
239     addPass(Passes, createGlobalOptimizerPass());    // Optimize globals again.
240     addPass(Passes, createGlobalDCEPass());          // Remove dead functions
241
242     // If we didn't decide to inline a function, check to see if we can
243     // transform it to pass arguments by value instead of by reference.
244     addPass(Passes, createArgumentPromotionPass());
245
246     // The IPO passes may leave cruft around.  Clean up after them.
247     addPass(Passes, createInstructionCombiningPass());
248
249     addPass(Passes, createScalarReplAggregatesPass()); // Break up allocas
250
251     // Run a few AA driven optimizations here and now, to cleanup the code.
252     addPass(Passes, createGlobalsModRefPass());      // IP alias analysis
253
254     addPass(Passes, createLICMPass());               // Hoist loop invariants
255     addPass(Passes, createLoadValueNumberingPass()); // GVN for load instrs
256     addPass(Passes, createGCSEPass());               // Remove common subexprs
257     addPass(Passes, createDeadStoreEliminationPass()); // Nuke dead stores
258
259     // Cleanup and simplify the code after the scalar optimizations.
260     addPass(Passes, createInstructionCombiningPass());
261
262     // Delete basic blocks, which optimization passes may have killed...
263     addPass(Passes, createCFGSimplificationPass());
264
265     // Now that we have optimized the program, discard unreachable functions...
266     addPass(Passes, createGlobalDCEPass());
267   }
268
269   // If the -s or -S command line options were specified, strip the symbols out
270   // of the resulting program to make it smaller.  -s and -S are GLD options
271   // that we are supporting.
272   if (StripLevel)
273     addPass(Passes, createStripSymbolsPass(StripLevel == 1));
274
275   // Make sure everything is still good.
276   Passes.add(createVerifierPass());
277
278   // Add the pass that writes bytecode to the output file...
279   addPass(Passes, new WriteBytecodePass(Out));
280
281   // Run our queue of passes all at once now, efficiently.
282   Passes.run(*M);
283
284   return 0;
285 }
286
287 /// GenerateAssembly - generates a native assembly language source file from the
288 /// specified bytecode file.
289 ///
290 /// Inputs:
291 ///  InputFilename  - The name of the output bytecode file.
292 ///  OutputFilename - The name of the file to generate.
293 ///  llc            - The pathname to use for LLC.
294 ///
295 /// Return non-zero value on error.
296 ///
297 int llvm::GenerateAssembly(const std::string &OutputFilename,
298                            const std::string &InputFilename,
299                            const sys::Path &llc,
300                            std::string& ErrMsg,
301                            bool Verbose) {
302   // Run LLC to convert the bytecode file into assembly code.
303   std::vector<const char*> args;
304   args.push_back(llc.c_str());
305   args.push_back("-f");
306   args.push_back("-o");
307   args.push_back(OutputFilename.c_str());
308   args.push_back(InputFilename.c_str());
309   args.push_back(0);
310   if (Verbose) dumpArgs(&args[0]);
311   return sys::Program::ExecuteAndWait(llc, &args[0],0,0,0,&ErrMsg);
312 }
313
314 /// GenerateCFile - generates a C source file from the specified bytecode file.
315 int llvm::GenerateCFile(const std::string &OutputFile,
316                         const std::string &InputFile,
317                         const sys::Path &llc,
318                         std::string& ErrMsg,
319                         bool Verbose) {
320   // Run LLC to convert the bytecode file into C.
321   std::vector<const char*> args;
322   args.push_back(llc.c_str());
323   args.push_back("-march=c");
324   args.push_back("-f");
325   args.push_back("-o");
326   args.push_back(OutputFile.c_str());
327   args.push_back(InputFile.c_str());
328   args.push_back(0);
329   if (Verbose) dumpArgs(&args[0]);
330   return sys::Program::ExecuteAndWait(llc, &args[0],0,0,0,&ErrMsg);
331 }
332
333 /// GenerateNative - generates a native executable file from the specified
334 /// assembly source file.
335 ///
336 /// Inputs:
337 ///  InputFilename  - The name of the output bytecode file.
338 ///  OutputFilename - The name of the file to generate.
339 ///  Libraries      - The list of libraries with which to link.
340 ///  gcc            - The pathname to use for GGC.
341 ///  envp           - A copy of the process's current environment.
342 ///
343 /// Outputs:
344 ///  None.
345 ///
346 /// Returns non-zero value on error.
347 ///
348 int llvm::GenerateNative(const std::string &OutputFilename,
349                          const std::string &InputFilename,
350                          const std::vector<std::string> &LibPaths,
351                          const std::vector<std::string> &Libraries,
352                          const sys::Path &gcc, char ** const envp,
353                          bool Shared,
354                          bool ExportAllAsDynamic,
355                          const std::vector<std::string> &RPaths,
356                          const std::string &SOName,
357                          std::string& ErrMsg,
358                          bool Verbose) {
359   // Remove these environment variables from the environment of the
360   // programs that we will execute.  It appears that GCC sets these
361   // environment variables so that the programs it uses can configure
362   // themselves identically.
363   //
364   // However, when we invoke GCC below, we want it to use its normal
365   // configuration.  Hence, we must sanitize its environment.
366   char ** clean_env = CopyEnv(envp);
367   if (clean_env == NULL)
368     return 1;
369   RemoveEnv("LIBRARY_PATH", clean_env);
370   RemoveEnv("COLLECT_GCC_OPTIONS", clean_env);
371   RemoveEnv("GCC_EXEC_PREFIX", clean_env);
372   RemoveEnv("COMPILER_PATH", clean_env);
373   RemoveEnv("COLLECT_GCC", clean_env);
374
375
376   // Run GCC to assemble and link the program into native code.
377   //
378   // Note:
379   //  We can't just assemble and link the file with the system assembler
380   //  and linker because we don't know where to put the _start symbol.
381   //  GCC mysteriously knows how to do it.
382   std::vector<const char*> args;
383   args.push_back(gcc.c_str());
384   args.push_back("-fno-strict-aliasing");
385   args.push_back("-O3");
386   args.push_back("-o");
387   args.push_back(OutputFilename.c_str());
388   args.push_back(InputFilename.c_str());
389
390   // StringsToDelete - We don't want to call c_str() on temporary strings.
391   // If we need a temporary string, copy it here so that the memory is not
392   // reclaimed until after the exec call.  All of these strings are allocated
393   // with strdup.
394   std::vector<char*> StringsToDelete;
395
396   if (Shared) args.push_back("-shared");
397   if (ExportAllAsDynamic) args.push_back("-export-dynamic");
398   if (!RPaths.empty()) {
399     for (std::vector<std::string>::const_iterator I = RPaths.begin(),
400         E = RPaths.end(); I != E; I++) {
401       std::string rp = "-Wl,-rpath," + *I;
402       StringsToDelete.push_back(strdup(rp.c_str()));
403       args.push_back(StringsToDelete.back());
404     }
405   }
406   if (!SOName.empty()) {
407     std::string so = "-Wl,-soname," + SOName;
408     StringsToDelete.push_back(strdup(so.c_str()));
409     args.push_back(StringsToDelete.back());
410   }
411
412   // Add in the libpaths to find the libraries.
413   //
414   // Note:
415   //  When gccld is called from the llvm-gxx frontends, the -L paths for
416   //  the LLVM cfrontend install paths are appended.  We don't want the
417   //  native linker to use these -L paths as they contain bytecode files.
418   //  Further, we don't want any -L paths that contain bytecode shared
419   //  libraries or true bytecode archive files.  We omit them in all such
420   //  cases.
421   for (unsigned index = 0; index < LibPaths.size(); index++)
422     if (!isBytecodeLPath(LibPaths[index])) {
423       std::string Tmp = "-L"+LibPaths[index];
424       StringsToDelete.push_back(strdup(Tmp.c_str()));
425       args.push_back(StringsToDelete.back());
426     }
427
428   // Add in the libraries to link.
429   for (unsigned index = 0; index < Libraries.size(); index++)
430     // HACK: If this is libg, discard it.  This gets added by the compiler
431     // driver when doing: 'llvm-gcc main.c -Wl,-native -o a.out -g'. Note that
432     // this should really be fixed by changing the llvm-gcc compiler driver.
433     if (Libraries[index] != "crtend" && Libraries[index] != "g") {
434       std::string Tmp = "-l"+Libraries[index];
435       StringsToDelete.push_back(strdup(Tmp.c_str()));
436       args.push_back(StringsToDelete.back());
437     }
438   args.push_back(0); // Null terminate.
439
440   // Run the compiler to assembly and link together the program.
441   if (Verbose) dumpArgs(&args[0]);
442   int Res = sys::Program::ExecuteAndWait(
443       gcc, &args[0],(const char**)clean_env,0,0,&ErrMsg);
444
445   delete [] clean_env;
446
447   while (!StringsToDelete.empty()) {
448     free(StringsToDelete.back());
449     StringsToDelete.pop_back();
450   }
451   return Res;
452 }
453