Adding dllimport, dllexport and external weak linkage types.
[oota-llvm.git] / lib / Linker / LinkArchives.cpp
index 2afe5c18311c99cd5d9e3af9aeb0fc617e44fb04..15d261e25bd8df77c9b138fcf10e229344a02bf6 100644 (file)
-//===- Linker.cpp - Link together LLVM objects and libraries --------------===//
+//===- lib/Linker/LinkArchives.cpp - Link LLVM objects and libraries ------===//
+//
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file contains routines to handle linking together LLVM bytecode files,
 // and to handle annoying things like static libraries.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "gccld.h"
+#include "llvm/Linker.h"
 #include "llvm/Module.h"
-#include "llvm/PassManager.h"
+#include "llvm/ModuleProvider.h"
+#include "llvm/ADT/SetOperations.h"
 #include "llvm/Bytecode/Reader.h"
-#include "llvm/Bytecode/WriteBytecodePass.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
-#include "llvm/Transforms/IPO.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/Linker.h"
-#include "Support/CommandLine.h"
-#include "Support/FileUtilities.h"
-#include "Support/Signals.h"
-#include "Support/SystemUtils.h"
-#include <algorithm>
-#include <fstream>
+#include "llvm/Bytecode/Archive.h"
+#include "llvm/Config/config.h"
 #include <memory>
 #include <set>
+using namespace llvm;
 
-/// FileExists - determines if the specified filename exists and is readable.
-///
-/// Inputs:
-///  FN - The name of the file.
-///
-/// Outputs:
-///  None.
-///
-/// Return Value:
-///  TRUE - The file exists and is readable.
-///  FALSE - The file does not exist or is unreadable.
-///
-static inline bool FileExists(const std::string &FN) {
-  return access(FN.c_str(), R_OK | F_OK) != -1;
-}
-
-/// IsArchive - determines if the specified file is an ar archive
-/// by checking the magic string at the beginning of the file.
-///
-/// Inputs:
-///  filename - A C++ string containing the name of the file.
-///
-/// Outputs:
-///  None.
-///
-/// Return value:
-///  TRUE  - The file is an archive.
-///  FALSE - The file is not an archive.
-///
-static inline bool IsArchive(const std::string &filename) {
-  std::string ArchiveMagic("!<arch>\012");
-  char buf[1 + ArchiveMagic.size()];
-  std::ifstream f(filename.c_str());
-  f.read(buf, ArchiveMagic.size());
-  buf[ArchiveMagic.size()] = '\0';
-  return ArchiveMagic == buf;
-}
-
-/// FindLib - locates a particular library.  It will prepend and append
-/// various directories, prefixes, and suffixes until it can find the library.
-///
-/// Inputs:
-///  Filename  - Name of the file to find.
-///  Paths     - List of directories to search.
-///
-/// Outputs:
-///  None.
-///
-/// Return value:
-///  The name of the file is returned.
-///  If the file is not found, an empty string is returned.
-///
-static std::string
-FindLib(const std::string &Filename, const std::vector<std::string> &Paths) {
-  // Determine if the pathname can be found as it stands.
-  if (FileExists(Filename))
-    return Filename;
-
-  // If that doesn't work, convert the name into a library name.
-  std::string LibName = "lib" + Filename;
-
-  // Iterate over the directories in Paths to see if we can find the library
-  // there.
-  for (unsigned Index = 0; Index != Paths.size(); ++Index) {
-    std::string Directory = Paths[Index] + "/";
-
-    if (FileExists(Directory + LibName + ".bc"))
-      return Directory + LibName + ".bc";
-
-    if (FileExists(Directory + LibName + ".so"))
-      return Directory + LibName + ".so";
-
-    if (FileExists(Directory + LibName + ".a"))
-      return Directory + LibName + ".a";
-  }
-
-  // One last hope: Check LLVM_LIB_SEARCH_PATH.
-  char *SearchPath = getenv("LLVM_LIB_SEARCH_PATH");
-  if (SearchPath == NULL)
-    return std::string();
-
-  LibName = std::string(SearchPath) + "/" + LibName;
-  if (FileExists(LibName))
-    return LibName;
-
-  return std::string();
-}
-
-/// GetAllDefinedSymbols - finds all of the defined symbols in the specified 
-/// module.
-///
-/// Inputs:
-///  M - The module in which to find defined symbols.
+/// GetAllDefinedSymbols - Modifies its parameter DefinedSymbols to contain the
+/// name of each externally-visible symbol defined in M.
 ///
-/// Outputs:
-///  DefinedSymbols - A set of C++ strings that will contain the name of all
-///                   defined symbols.
-///
-/// Return value:
-///  None.
-///
-void GetAllDefinedSymbols(Module *M, std::set<std::string> &DefinedSymbols) {
+static void
+GetAllDefinedSymbols(Module *M, std::set<std::string> &DefinedSymbols) {
   for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
     if (I->hasName() && !I->isExternal() && !I->hasInternalLinkage())
       DefinedSymbols.insert(I->getName());
-  for (Module::giterator I = M->gbegin(), E = M->gend(); I != E; ++I)
+  for (Module::global_iterator I = M->global_begin(), E = M->global_end();
+       I != E; ++I)
     if (I->hasName() && !I->isExternal() && !I->hasInternalLinkage())
       DefinedSymbols.insert(I->getName());
 }
@@ -145,29 +49,40 @@ void GetAllDefinedSymbols(Module *M, std::set<std::string> &DefinedSymbols) {
 ///  UndefinedSymbols - A set of C++ strings containing the name of all
 ///                     undefined symbols.
 ///
-/// Return value:
-///  None.
-///
-void
+static void
 GetAllUndefinedSymbols(Module *M, std::set<std::string> &UndefinedSymbols) {
   std::set<std::string> DefinedSymbols;
-  UndefinedSymbols.clear();   // Start out empty
-  
+  UndefinedSymbols.clear();
+
+  // If the program doesn't define a main, try pulling one in from a .a file.
+  // This is needed for programs where the main function is defined in an
+  // archive, such f2c'd programs.
+  Function *Main = M->getMainFunction();
+  if (Main == 0 || Main->isExternal())
+    UndefinedSymbols.insert("main");
+
   for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
     if (I->hasName()) {
       if (I->isExternal())
         UndefinedSymbols.insert(I->getName());
-      else if (!I->hasInternalLinkage())
+      else if (!I->hasInternalLinkage()) {
+        assert(!I->hasDLLImportLinkage()
+               && "Found dllimported non-external symbol!");
         DefinedSymbols.insert(I->getName());
+      }      
     }
-  for (Module::giterator I = M->gbegin(), E = M->gend(); I != E; ++I)
+  for (Module::global_iterator I = M->global_begin(), E = M->global_end();
+       I != E; ++I)
     if (I->hasName()) {
       if (I->isExternal())
         UndefinedSymbols.insert(I->getName());
-      else if (!I->hasInternalLinkage())
+      else if (!I->hasInternalLinkage()) {
+        assert(!I->hasDLLImportLinkage()
+               && "Found dllimported non-external symbol!");
         DefinedSymbols.insert(I->getName());
+      }      
     }
-  
+
   // Prune out any defined symbols from the undefined symbols set...
   for (std::set<std::string>::iterator I = UndefinedSymbols.begin();
        I != UndefinedSymbols.end(); )
@@ -177,283 +92,103 @@ GetAllUndefinedSymbols(Module *M, std::set<std::string> &UndefinedSymbols) {
       ++I; // Keep this symbol in the undefined symbols list
 }
 
-
-/// LoadObject - reads the specified bytecode object file.
-///
-/// Inputs:
-///  FN - The name of the file to load.
-///
-/// Outputs:
-///  OutErrorMessage - The error message to give back to the caller.
-///
-/// Return Value:
-///  A pointer to a module represening the bytecode file is returned.
-///  If an error occurs, the pointer is 0.
-///
-std::auto_ptr<Module>
-LoadObject(const std::string & FN, std::string &OutErrorMessage) {
-  std::string ErrorMessage;
-  Module *Result = ParseBytecodeFile(FN, &ErrorMessage);
-  if (Result) return std::auto_ptr<Module>(Result);
-  OutErrorMessage = "Bytecode file '" + FN + "' corrupt!";
-  if (ErrorMessage.size()) OutErrorMessage += ": " + ErrorMessage;
-  return std::auto_ptr<Module>();
-}
-
 /// LinkInArchive - opens an archive library and link in all objects which
 /// provide symbols that are currently undefined.
 ///
 /// Inputs:
-///  M        - The module in which to link the archives.
 ///  Filename - The pathname of the archive.
-///  Verbose  - Flags whether verbose messages should be printed.
-///
-/// Outputs:
-///  ErrorMessage - A C++ string detailing what error occurred, if any.
 ///
 /// Return Value:
 ///  TRUE  - An error occurred.
 ///  FALSE - No errors.
-///
-static bool LinkInArchive(Module *M,
-                          const std::string &Filename,
-                          std::string &ErrorMessage,
-                          bool Verbose)
-{
+bool
+Linker::LinkInArchive(const sys::Path &Filename) {
+
+  // Make sure this is an archive file we're dealing with
+  if (!Filename.isArchive())
+    return error("File '" + Filename.toString() + "' is not an archive.");
+
+  // Open the archive file
+  verbose("Linking archive file '" + Filename.toString() + "'");
+
   // Find all of the symbols currently undefined in the bytecode program.
   // If all the symbols are defined, the program is complete, and there is
   // no reason to link in any archive files.
   std::set<std::string> UndefinedSymbols;
-  GetAllUndefinedSymbols(M, UndefinedSymbols);
+  GetAllUndefinedSymbols(Composite, UndefinedSymbols);
+
   if (UndefinedSymbols.empty()) {
-    if (Verbose) std::cerr << "  No symbols undefined, don't link library!\n";
+    verbose("No symbols undefined, skipping library '" +
+            Filename.toString() + "'");
     return false;  // No need to link anything in!
   }
 
-  // Load in the archive objects.
-  if (Verbose) std::cerr << "  Loading '" << Filename << "'\n";
-  std::vector<Module*> Objects;
-  if (ReadArchiveFile(Filename, Objects, &ErrorMessage))
-    return true;
+  std::string ErrMsg;
+  std::auto_ptr<Archive> AutoArch (
+    Archive::OpenAndLoadSymbols(Filename,&ErrMsg));
 
-  // Figure out which symbols are defined by all of the modules in the archive.
-  std::vector<std::set<std::string> > DefinedSymbols;
-  DefinedSymbols.resize(Objects.size());
-  for (unsigned i = 0; i != Objects.size(); ++i) {
-    GetAllDefinedSymbols(Objects[i], DefinedSymbols[i]);
-  }
+  Archive* arch = AutoArch.get();
 
-  // While we are linking in object files, loop.
-  bool Linked = true;
-  while (Linked) {     
-    Linked = false;
+  if (!arch)
+    return error("Cannot read archive '" + Filename.toString() +
+                 "': " + ErrMsg);
 
-    for (unsigned i = 0; i != Objects.size(); ++i) {
-      // Consider whether we need to link in this module...  we only need to
-      // link it in if it defines some symbol which is so far undefined.
-      //
-      const std::set<std::string> &DefSymbols = DefinedSymbols[i];
+  // Save a set of symbols that are not defined by the archive. Since we're
+  // entering a loop, there's no point searching for these multiple times. This
+  // variable is used to "set_subtract" from the set of undefined symbols.
+  std::set<std::string> NotDefinedByArchive;
 
-      bool ObjectRequired = false;
-      for (std::set<std::string>::iterator I = UndefinedSymbols.begin(),
-             E = UndefinedSymbols.end(); I != E; ++I)
-        if (DefSymbols.count(*I)) {
-          if (Verbose)
-            std::cerr << "  Found object providing symbol '" << *I << "'...\n";
-          ObjectRequired = true;
-          break;
-        }
-      
-      // We DO need to link this object into the program...
-      if (ObjectRequired) {
-        if (LinkModules(M, Objects[i], &ErrorMessage))
-          return true;   // Couldn't link in the right object file...        
-        
-        // Since we have linked in this object, delete it from the list of
-        // objects to consider in this archive file.
-        std::swap(Objects[i], Objects.back());
-        std::swap(DefinedSymbols[i], DefinedSymbols.back());
-        Objects.pop_back();
-        DefinedSymbols.pop_back();
-        --i;   // Do not skip an entry
-        
-        // The undefined symbols set should have shrunk.
-        GetAllUndefinedSymbols(M, UndefinedSymbols);
-        Linked = true;  // We have linked something in!
-      }
-    }
-  }
-  
-  return false;
-}
-
-/// LinkInFile - opens an archive library and link in all objects which
-/// provide symbols that are currently undefined.
-///
-/// Inputs:
-///  HeadModule - The module in which to link the archives.
-///  Filename   - The pathname of the archive.
-///  Verbose    - Flags whether verbose messages should be printed.
-///
-/// Outputs:
-///  ErrorMessage - A C++ string detailing what error occurred, if any.
-///
-/// Return Value:
-///  TRUE  - An error occurred.
-///  FALSE - No errors.
-///
-static bool LinkInFile(Module *HeadModule,
-                       const std::string &Filename,
-                       std::string &ErrorMessage,
-                       bool Verbose)
-{
-  std::auto_ptr<Module> M(LoadObject(Filename, ErrorMessage));
-  if (M.get() == 0) return true;
-  if (Verbose) std::cerr << "Linking in '" << Filename << "'\n";
-  return LinkModules(HeadModule, M.get(), &ErrorMessage);
-}
-
-/// LinkFiles - takes a module and a list of files and links them all together.
-/// It locates the file either in the current directory, as its absolute
-/// or relative pathname, or as a file somewhere in LLVM_LIB_SEARCH_PATH.
-///
-/// Inputs:
-///  progname   - The name of the program (infamous argv[0]).
-///  HeadModule - The module under which all files will be linked.
-///  Files      - A vector of C++ strings indicating the LLVM bytecode filenames
-///               to be linked.  The names can refer to a mixture of pure LLVM
-///               bytecode files and archive (ar) formatted files.
-///  Verbose    - Flags whether verbose output should be printed while linking.
-///
-/// Outputs:
-///  HeadModule - The module will have the specified LLVM bytecode files linked
-///               in.
-///
-/// Return value:
-///  FALSE - No errors.
-///  TRUE  - Some error occurred.
-///
-bool LinkFiles(const char *progname,
-               Module *HeadModule,
-               const std::vector<std::string> &Files,
-               bool Verbose)
-{
-  // String in which to receive error messages.
-  std::string ErrorMessage;
-
-  // Full pathname of the file
-  std::string Pathname;
-
-  // Get the library search path from the environment
-  char *SearchPath = getenv("LLVM_LIB_SEARCH_PATH");
-
-  for (unsigned i = 1; i < Files.size(); ++i) {
-    // Determine where this file lives.
-    if (FileExists(Files[i])) {
-      Pathname = Files[i];
-    } else {
-      if (SearchPath == NULL) {
-        std::cerr << progname << ": Cannot find linker input file '"
-                  << Files[i] << "'\n";
-        return true;
-      }
-
-      Pathname = std::string(SearchPath)+"/"+Files[i];
-      if (!FileExists(Pathname)) {
-        std::cerr << progname << ": Cannot find linker input file '"
-                  << Files[i] << "'\n";
-        return true;
-      }
-    }
-
-    // A user may specify an ar archive without -l, perhaps because it
-    // is not installed as a library. Detect that and link the library.
-    if (IsArchive(Pathname)) {
-      if (Verbose)
-        std::cerr << "Linking archive '" << Files[i] << "'\n";
-
-      if (LinkInArchive(HeadModule, Pathname, ErrorMessage, Verbose)) {
-        PrintAndReturn(progname, ErrorMessage,
-                       ": Error linking in '" + Files[i] + "'");
-        return true;
-      }
-    } else {
-      if (Verbose)
-        std::cerr << "Linking file '" << Files[i] << "'\n";
-
-      if (LinkInFile(HeadModule, Pathname, ErrorMessage, Verbose)) {
-        PrintAndReturn(progname, ErrorMessage,
-                       ": Error linking in '" + Files[i] + "'");
-        return true;
-      }
-    }
-  }
-
-  return false;
-}
-
-/// LinkLibraries - takes the specified library files and links them into the
-/// main bytecode object file.
-///
-/// Inputs:
-///  progname   - The name of the program (infamous argv[0]).
-///  HeadModule - The module into which all necessary libraries will be linked.
-///  Libraries  - The list of libraries to link into the module.
-///  LibPaths   - The list of library paths in which to find libraries.
-///  Verbose    - Flags whether verbose messages should be printed.
-///  Native     - Flags whether native code is being generated.
-///
-/// Outputs:
-///  HeadModule - The module will have all necessary libraries linked in.
-///
-/// Return value:
-///  FALSE - No error.
-///  TRUE  - Error.
-///
-bool LinkLibraries(const char *progname,
-                   Module *HeadModule,
-                   const std::vector<std::string> &Libraries,
-                   const std::vector<std::string> &LibPaths,
-                   bool Verbose,
-                   bool Native)
-{
-  // String in which to receive error messages.
-  std::string ErrorMessage;
-
-  for (unsigned i = 1; i < Libraries.size(); ++i) {
-    // Determine where this library lives.
-    std::string Pathname = FindLib(Libraries[i], LibPaths);
-    if (Pathname.empty()) {
-      // If the pathname does not exist, then continue to the next one if
-      // we're doing a native link and give an error if we're doing a bytecode
-      // link.
-      if (!Native) {
-        PrintAndReturn(progname, "Cannot find " + Libraries[i] + "\n");
-        return true;
-      }
+  // While we are linking in object files, loop.
+  while (true) {
+
+    // Find the modules we need to link into the target module
+    std::set<ModuleProvider*> Modules;
+    if (!arch->findModulesDefiningSymbols(UndefinedSymbols, Modules, &ErrMsg))
+      return error("Cannot find symbols in '" + Filename.toString() + 
+                   "': " + ErrMsg);
+
+    // If we didn't find any more modules to link this time, we are done
+    // searching this archive.
+    if (Modules.empty())
+      break;
+
+    // Any symbols remaining in UndefinedSymbols after
+    // findModulesDefiningSymbols are ones that the archive does not define. So
+    // we add them to the NotDefinedByArchive variable now.
+    NotDefinedByArchive.insert(UndefinedSymbols.begin(),
+        UndefinedSymbols.end());
+
+    // Loop over all the ModuleProviders that we got back from the archive
+    for (std::set<ModuleProvider*>::iterator I=Modules.begin(), E=Modules.end();
+         I != E; ++I) {
+
+      // Get the module we must link in.
+      std::auto_ptr<Module> AutoModule( (*I)->releaseModule() );
+      Module* aModule = AutoModule.get();
+
+      verbose("  Linking in module: " + aModule->getModuleIdentifier());
+
+      // Link it in
+      if (LinkInModule(aModule))
+        return error("Cannot link in module '" +
+                     aModule->getModuleIdentifier() + "': " + Error);
     }
 
-    // A user may specify an ar archive without -l, perhaps because it
-    // is not installed as a library. Detect that and link the library.
-    if (IsArchive(Pathname)) {
-      if (Verbose)
-        std::cerr << "Linking archive '" << Libraries[i] << "'\n";
-
-      if (LinkInArchive(HeadModule, Pathname, ErrorMessage, Verbose)) {
-        PrintAndReturn(progname, ErrorMessage,
-                       ": Error linking in '" + Libraries[i] + "'");
-        return true;
-      }
-    } else {
-      if (Verbose)
-        std::cerr << "Linking file '" << Libraries[i] << "'\n";
-
-      if (LinkInFile(HeadModule, Pathname, ErrorMessage, Verbose)) {
-        PrintAndReturn(progname, ErrorMessage,
-                       ": error linking in '" + Libraries[i] + "'");
-        return true;
-      }
-    }
+    // Get the undefined symbols from the aggregate module. This recomputes the
+    // symbols we still need after the new modules have been linked in.
+    GetAllUndefinedSymbols(Composite, UndefinedSymbols);
+
+    // At this point we have two sets of undefined symbols: UndefinedSymbols
+    // which holds the undefined symbols from all the modules, and
+    // NotDefinedByArchive which holds symbols we know the archive doesn't
+    // define. There's no point searching for symbols that we won't find in the
+    // archive so we subtract these sets.
+    set_subtract(UndefinedSymbols, NotDefinedByArchive);
+
+    // If there's no symbols left, no point in continuing to search the
+    // archive.
+    if (UndefinedSymbols.empty())
+      break;
   }
 
   return false;