]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_codegen_llvm/src/back/write.rs
Auto merge of #83774 - richkadel:zero-based-counters, r=tmandry
[rust.git] / compiler / rustc_codegen_llvm / src / back / write.rs
1 use crate::back::lto::ThinBuffer;
2 use crate::back::profiling::{
3     selfprofile_after_pass_callback, selfprofile_before_pass_callback, LlvmSelfProfiler,
4 };
5 use crate::base;
6 use crate::common;
7 use crate::consts;
8 use crate::llvm::{self, DiagnosticInfo, PassManager, SMDiagnostic};
9 use crate::llvm_util;
10 use crate::type_::Type;
11 use crate::LlvmCodegenBackend;
12 use crate::ModuleLlvm;
13 use rustc_codegen_ssa::back::link::ensure_removed;
14 use rustc_codegen_ssa::back::write::{
15     BitcodeSection, CodegenContext, EmitObj, ModuleConfig, TargetMachineFactoryConfig,
16     TargetMachineFactoryFn,
17 };
18 use rustc_codegen_ssa::traits::*;
19 use rustc_codegen_ssa::{CompiledModule, ModuleCodegen};
20 use rustc_data_structures::small_c_str::SmallCStr;
21 use rustc_errors::{FatalError, Handler, Level};
22 use rustc_fs_util::{link_or_copy, path_to_c_string};
23 use rustc_hir::def_id::LOCAL_CRATE;
24 use rustc_middle::bug;
25 use rustc_middle::ty::TyCtxt;
26 use rustc_session::config::{self, Lto, OutputType, Passes, SwitchWithOptPath};
27 use rustc_session::Session;
28 use rustc_span::symbol::sym;
29 use rustc_span::InnerSpan;
30 use rustc_target::spec::{CodeModel, RelocModel, SanitizerSet, SplitDebuginfo};
31 use tracing::debug;
32
33 use libc::{c_char, c_int, c_uint, c_void, size_t};
34 use std::ffi::CString;
35 use std::fs;
36 use std::io::{self, Write};
37 use std::path::{Path, PathBuf};
38 use std::slice;
39 use std::str;
40 use std::sync::Arc;
41
42 pub fn llvm_err(handler: &rustc_errors::Handler, msg: &str) -> FatalError {
43     match llvm::last_error() {
44         Some(err) => handler.fatal(&format!("{}: {}", msg, err)),
45         None => handler.fatal(&msg),
46     }
47 }
48
49 pub fn write_output_file(
50     handler: &rustc_errors::Handler,
51     target: &'ll llvm::TargetMachine,
52     pm: &llvm::PassManager<'ll>,
53     m: &'ll llvm::Module,
54     output: &Path,
55     dwo_output: Option<&Path>,
56     file_type: llvm::FileType,
57 ) -> Result<(), FatalError> {
58     unsafe {
59         let output_c = path_to_c_string(output);
60         let result = if let Some(dwo_output) = dwo_output {
61             let dwo_output_c = path_to_c_string(dwo_output);
62             llvm::LLVMRustWriteOutputFile(
63                 target,
64                 pm,
65                 m,
66                 output_c.as_ptr(),
67                 dwo_output_c.as_ptr(),
68                 file_type,
69             )
70         } else {
71             llvm::LLVMRustWriteOutputFile(
72                 target,
73                 pm,
74                 m,
75                 output_c.as_ptr(),
76                 std::ptr::null(),
77                 file_type,
78             )
79         };
80         result.into_result().map_err(|()| {
81             let msg = format!("could not write output to {}", output.display());
82             llvm_err(handler, &msg)
83         })
84     }
85 }
86
87 pub fn create_informational_target_machine(sess: &Session) -> &'static mut llvm::TargetMachine {
88     let config = TargetMachineFactoryConfig { split_dwarf_file: None };
89     target_machine_factory(sess, config::OptLevel::No)(config)
90         .unwrap_or_else(|err| llvm_err(sess.diagnostic(), &err).raise())
91 }
92
93 pub fn create_target_machine(tcx: TyCtxt<'_>, mod_name: &str) -> &'static mut llvm::TargetMachine {
94     let split_dwarf_file = if tcx.sess.target_can_use_split_dwarf() {
95         tcx.output_filenames(LOCAL_CRATE)
96             .split_dwarf_path(tcx.sess.split_debuginfo(), Some(mod_name))
97     } else {
98         None
99     };
100     let config = TargetMachineFactoryConfig { split_dwarf_file };
101     target_machine_factory(&tcx.sess, tcx.backend_optimization_level(LOCAL_CRATE))(config)
102         .unwrap_or_else(|err| llvm_err(tcx.sess.diagnostic(), &err).raise())
103 }
104
105 pub fn to_llvm_opt_settings(
106     cfg: config::OptLevel,
107 ) -> (llvm::CodeGenOptLevel, llvm::CodeGenOptSize) {
108     use self::config::OptLevel::*;
109     match cfg {
110         No => (llvm::CodeGenOptLevel::None, llvm::CodeGenOptSizeNone),
111         Less => (llvm::CodeGenOptLevel::Less, llvm::CodeGenOptSizeNone),
112         Default => (llvm::CodeGenOptLevel::Default, llvm::CodeGenOptSizeNone),
113         Aggressive => (llvm::CodeGenOptLevel::Aggressive, llvm::CodeGenOptSizeNone),
114         Size => (llvm::CodeGenOptLevel::Default, llvm::CodeGenOptSizeDefault),
115         SizeMin => (llvm::CodeGenOptLevel::Default, llvm::CodeGenOptSizeAggressive),
116     }
117 }
118
119 fn to_pass_builder_opt_level(cfg: config::OptLevel) -> llvm::PassBuilderOptLevel {
120     use config::OptLevel::*;
121     match cfg {
122         No => llvm::PassBuilderOptLevel::O0,
123         Less => llvm::PassBuilderOptLevel::O1,
124         Default => llvm::PassBuilderOptLevel::O2,
125         Aggressive => llvm::PassBuilderOptLevel::O3,
126         Size => llvm::PassBuilderOptLevel::Os,
127         SizeMin => llvm::PassBuilderOptLevel::Oz,
128     }
129 }
130
131 fn to_llvm_relocation_model(relocation_model: RelocModel) -> llvm::RelocModel {
132     match relocation_model {
133         RelocModel::Static => llvm::RelocModel::Static,
134         RelocModel::Pic => llvm::RelocModel::PIC,
135         RelocModel::DynamicNoPic => llvm::RelocModel::DynamicNoPic,
136         RelocModel::Ropi => llvm::RelocModel::ROPI,
137         RelocModel::Rwpi => llvm::RelocModel::RWPI,
138         RelocModel::RopiRwpi => llvm::RelocModel::ROPI_RWPI,
139     }
140 }
141
142 pub(crate) fn to_llvm_code_model(code_model: Option<CodeModel>) -> llvm::CodeModel {
143     match code_model {
144         Some(CodeModel::Tiny) => llvm::CodeModel::Tiny,
145         Some(CodeModel::Small) => llvm::CodeModel::Small,
146         Some(CodeModel::Kernel) => llvm::CodeModel::Kernel,
147         Some(CodeModel::Medium) => llvm::CodeModel::Medium,
148         Some(CodeModel::Large) => llvm::CodeModel::Large,
149         None => llvm::CodeModel::None,
150     }
151 }
152
153 pub fn target_machine_factory(
154     sess: &Session,
155     optlvl: config::OptLevel,
156 ) -> TargetMachineFactoryFn<LlvmCodegenBackend> {
157     let reloc_model = to_llvm_relocation_model(sess.relocation_model());
158
159     let (opt_level, _) = to_llvm_opt_settings(optlvl);
160     let use_softfp = sess.opts.cg.soft_float;
161
162     let ffunction_sections =
163         sess.opts.debugging_opts.function_sections.unwrap_or(sess.target.function_sections);
164     let fdata_sections = ffunction_sections;
165
166     let code_model = to_llvm_code_model(sess.code_model());
167
168     let mut singlethread = sess.target.singlethread;
169
170     // On the wasm target once the `atomics` feature is enabled that means that
171     // we're no longer single-threaded, or otherwise we don't want LLVM to
172     // lower atomic operations to single-threaded operations.
173     if singlethread
174         && sess.target.llvm_target.contains("wasm32")
175         && sess.target_features.contains(&sym::atomics)
176     {
177         singlethread = false;
178     }
179
180     let triple = SmallCStr::new(&sess.target.llvm_target);
181     let cpu = SmallCStr::new(llvm_util::target_cpu(sess));
182     let features = llvm_util::llvm_global_features(sess).join(",");
183     let features = CString::new(features).unwrap();
184     let abi = SmallCStr::new(&sess.target.llvm_abiname);
185     let trap_unreachable =
186         sess.opts.debugging_opts.trap_unreachable.unwrap_or(sess.target.trap_unreachable);
187     let emit_stack_size_section = sess.opts.debugging_opts.emit_stack_sizes;
188
189     let asm_comments = sess.asm_comments();
190     let relax_elf_relocations =
191         sess.opts.debugging_opts.relax_elf_relocations.unwrap_or(sess.target.relax_elf_relocations);
192
193     let use_init_array =
194         !sess.opts.debugging_opts.use_ctors_section.unwrap_or(sess.target.use_ctors_section);
195
196     Arc::new(move |config: TargetMachineFactoryConfig| {
197         let split_dwarf_file = config.split_dwarf_file.unwrap_or_default();
198         let split_dwarf_file = CString::new(split_dwarf_file.to_str().unwrap()).unwrap();
199
200         let tm = unsafe {
201             llvm::LLVMRustCreateTargetMachine(
202                 triple.as_ptr(),
203                 cpu.as_ptr(),
204                 features.as_ptr(),
205                 abi.as_ptr(),
206                 code_model,
207                 reloc_model,
208                 opt_level,
209                 use_softfp,
210                 ffunction_sections,
211                 fdata_sections,
212                 trap_unreachable,
213                 singlethread,
214                 asm_comments,
215                 emit_stack_size_section,
216                 relax_elf_relocations,
217                 use_init_array,
218                 split_dwarf_file.as_ptr(),
219             )
220         };
221
222         tm.ok_or_else(|| {
223             format!("Could not create LLVM TargetMachine for triple: {}", triple.to_str().unwrap())
224         })
225     })
226 }
227
228 pub(crate) fn save_temp_bitcode(
229     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
230     module: &ModuleCodegen<ModuleLlvm>,
231     name: &str,
232 ) {
233     if !cgcx.save_temps {
234         return;
235     }
236     unsafe {
237         let ext = format!("{}.bc", name);
238         let cgu = Some(&module.name[..]);
239         let path = cgcx.output_filenames.temp_path_ext(&ext, cgu);
240         let cstr = path_to_c_string(&path);
241         let llmod = module.module_llvm.llmod();
242         llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, cstr.as_ptr());
243     }
244 }
245
246 pub struct DiagnosticHandlers<'a> {
247     data: *mut (&'a CodegenContext<LlvmCodegenBackend>, &'a Handler),
248     llcx: &'a llvm::Context,
249 }
250
251 impl<'a> DiagnosticHandlers<'a> {
252     pub fn new(
253         cgcx: &'a CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
254         handler: &'a Handler,
255         llcx: &'a llvm::Context,
256     ) -> Self {
257         let data = Box::into_raw(Box::new((cgcx, handler)));
258         unsafe {
259             llvm::LLVMRustSetInlineAsmDiagnosticHandler(llcx, inline_asm_handler, data.cast());
260             llvm::LLVMContextSetDiagnosticHandler(llcx, diagnostic_handler, data.cast());
261         }
262         DiagnosticHandlers { data, llcx }
263     }
264 }
265
266 impl<'a> Drop for DiagnosticHandlers<'a> {
267     fn drop(&mut self) {
268         use std::ptr::null_mut;
269         unsafe {
270             llvm::LLVMRustSetInlineAsmDiagnosticHandler(self.llcx, inline_asm_handler, null_mut());
271             llvm::LLVMContextSetDiagnosticHandler(self.llcx, diagnostic_handler, null_mut());
272             drop(Box::from_raw(self.data));
273         }
274     }
275 }
276
277 fn report_inline_asm(
278     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
279     msg: String,
280     level: llvm::DiagnosticLevel,
281     mut cookie: c_uint,
282     source: Option<(String, Vec<InnerSpan>)>,
283 ) {
284     // In LTO build we may get srcloc values from other crates which are invalid
285     // since they use a different source map. To be safe we just suppress these
286     // in LTO builds.
287     if matches!(cgcx.lto, Lto::Fat | Lto::Thin) {
288         cookie = 0;
289     }
290     let level = match level {
291         llvm::DiagnosticLevel::Error => Level::Error,
292         llvm::DiagnosticLevel::Warning => Level::Warning,
293         llvm::DiagnosticLevel::Note | llvm::DiagnosticLevel::Remark => Level::Note,
294     };
295     cgcx.diag_emitter.inline_asm_error(cookie as u32, msg, level, source);
296 }
297
298 unsafe extern "C" fn inline_asm_handler(diag: &SMDiagnostic, user: *const c_void, cookie: c_uint) {
299     if user.is_null() {
300         return;
301     }
302     let (cgcx, _) = *(user as *const (&CodegenContext<LlvmCodegenBackend>, &Handler));
303
304     // Recover the post-substitution assembly code from LLVM for better
305     // diagnostics.
306     let mut have_source = false;
307     let mut buffer = String::new();
308     let mut level = llvm::DiagnosticLevel::Error;
309     let mut loc = 0;
310     let mut ranges = [0; 8];
311     let mut num_ranges = ranges.len() / 2;
312     let msg = llvm::build_string(|msg| {
313         buffer = llvm::build_string(|buffer| {
314             have_source = llvm::LLVMRustUnpackSMDiagnostic(
315                 diag,
316                 msg,
317                 buffer,
318                 &mut level,
319                 &mut loc,
320                 ranges.as_mut_ptr(),
321                 &mut num_ranges,
322             );
323         })
324         .expect("non-UTF8 inline asm");
325     })
326     .expect("non-UTF8 SMDiagnostic");
327
328     let source = have_source.then(|| {
329         let mut spans = vec![InnerSpan::new(loc as usize, loc as usize)];
330         for i in 0..num_ranges {
331             spans.push(InnerSpan::new(ranges[i * 2] as usize, ranges[i * 2 + 1] as usize));
332         }
333         (buffer, spans)
334     });
335
336     report_inline_asm(cgcx, msg, level, cookie, source);
337 }
338
339 unsafe extern "C" fn diagnostic_handler(info: &DiagnosticInfo, user: *mut c_void) {
340     if user.is_null() {
341         return;
342     }
343     let (cgcx, diag_handler) = *(user as *const (&CodegenContext<LlvmCodegenBackend>, &Handler));
344
345     match llvm::diagnostic::Diagnostic::unpack(info) {
346         llvm::diagnostic::InlineAsm(inline) => {
347             report_inline_asm(
348                 cgcx,
349                 llvm::twine_to_string(inline.message),
350                 inline.level,
351                 inline.cookie,
352                 None,
353             );
354         }
355
356         llvm::diagnostic::Optimization(opt) => {
357             let enabled = match cgcx.remark {
358                 Passes::All => true,
359                 Passes::Some(ref v) => v.iter().any(|s| *s == opt.pass_name),
360             };
361
362             if enabled {
363                 diag_handler.note_without_error(&format!(
364                     "optimization {} for {} at {}:{}:{}: {}",
365                     opt.kind.describe(),
366                     opt.pass_name,
367                     opt.filename,
368                     opt.line,
369                     opt.column,
370                     opt.message
371                 ));
372             }
373         }
374         llvm::diagnostic::PGO(diagnostic_ref) | llvm::diagnostic::Linker(diagnostic_ref) => {
375             let msg = llvm::build_string(|s| {
376                 llvm::LLVMRustWriteDiagnosticInfoToString(diagnostic_ref, s)
377             })
378             .expect("non-UTF8 diagnostic");
379             diag_handler.warn(&msg);
380         }
381         llvm::diagnostic::Unsupported(diagnostic_ref) => {
382             let msg = llvm::build_string(|s| {
383                 llvm::LLVMRustWriteDiagnosticInfoToString(diagnostic_ref, s)
384             })
385             .expect("non-UTF8 diagnostic");
386             diag_handler.err(&msg);
387         }
388         llvm::diagnostic::UnknownDiagnostic(..) => {}
389     }
390 }
391
392 fn get_pgo_gen_path(config: &ModuleConfig) -> Option<CString> {
393     match config.pgo_gen {
394         SwitchWithOptPath::Enabled(ref opt_dir_path) => {
395             let path = if let Some(dir_path) = opt_dir_path {
396                 dir_path.join("default_%m.profraw")
397             } else {
398                 PathBuf::from("default_%m.profraw")
399             };
400
401             Some(CString::new(format!("{}", path.display())).unwrap())
402         }
403         SwitchWithOptPath::Disabled => None,
404     }
405 }
406
407 fn get_pgo_use_path(config: &ModuleConfig) -> Option<CString> {
408     config
409         .pgo_use
410         .as_ref()
411         .map(|path_buf| CString::new(path_buf.to_string_lossy().as_bytes()).unwrap())
412 }
413
414 pub(crate) fn should_use_new_llvm_pass_manager(config: &ModuleConfig) -> bool {
415     // The new pass manager is disabled by default.
416     config.new_llvm_pass_manager
417 }
418
419 pub(crate) unsafe fn optimize_with_new_llvm_pass_manager(
420     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
421     module: &ModuleCodegen<ModuleLlvm>,
422     config: &ModuleConfig,
423     opt_level: config::OptLevel,
424     opt_stage: llvm::OptStage,
425 ) {
426     let unroll_loops =
427         opt_level != config::OptLevel::Size && opt_level != config::OptLevel::SizeMin;
428     let using_thin_buffers = opt_stage == llvm::OptStage::PreLinkThinLTO || config.bitcode_needed();
429     let pgo_gen_path = get_pgo_gen_path(config);
430     let pgo_use_path = get_pgo_use_path(config);
431     let is_lto = opt_stage == llvm::OptStage::ThinLTO || opt_stage == llvm::OptStage::FatLTO;
432     // Sanitizer instrumentation is only inserted during the pre-link optimization stage.
433     let sanitizer_options = if !is_lto {
434         Some(llvm::SanitizerOptions {
435             sanitize_address: config.sanitizer.contains(SanitizerSet::ADDRESS),
436             sanitize_address_recover: config.sanitizer_recover.contains(SanitizerSet::ADDRESS),
437             sanitize_memory: config.sanitizer.contains(SanitizerSet::MEMORY),
438             sanitize_memory_recover: config.sanitizer_recover.contains(SanitizerSet::MEMORY),
439             sanitize_memory_track_origins: config.sanitizer_memory_track_origins as c_int,
440             sanitize_thread: config.sanitizer.contains(SanitizerSet::THREAD),
441             sanitize_hwaddress: config.sanitizer.contains(SanitizerSet::HWADDRESS),
442             sanitize_hwaddress_recover: config.sanitizer_recover.contains(SanitizerSet::HWADDRESS),
443         })
444     } else {
445         None
446     };
447
448     let llvm_selfprofiler = if cgcx.prof.llvm_recording_enabled() {
449         let mut llvm_profiler = LlvmSelfProfiler::new(cgcx.prof.get_self_profiler().unwrap());
450         &mut llvm_profiler as *mut _ as *mut c_void
451     } else {
452         std::ptr::null_mut()
453     };
454
455     // FIXME: NewPM doesn't provide a facility to pass custom InlineParams.
456     // We would have to add upstream support for this first, before we can support
457     // config.inline_threshold and our more aggressive default thresholds.
458     // FIXME: NewPM uses an different and more explicit way to textually represent
459     // pass pipelines. It would probably make sense to expose this, but it would
460     // require a different format than the current -C passes.
461     llvm::LLVMRustOptimizeWithNewPassManager(
462         module.module_llvm.llmod(),
463         &*module.module_llvm.tm,
464         to_pass_builder_opt_level(opt_level),
465         opt_stage,
466         config.no_prepopulate_passes,
467         config.verify_llvm_ir,
468         using_thin_buffers,
469         config.merge_functions,
470         unroll_loops,
471         config.vectorize_slp,
472         config.vectorize_loop,
473         config.no_builtins,
474         config.emit_lifetime_markers,
475         sanitizer_options.as_ref(),
476         pgo_gen_path.as_ref().map_or(std::ptr::null(), |s| s.as_ptr()),
477         pgo_use_path.as_ref().map_or(std::ptr::null(), |s| s.as_ptr()),
478         llvm_selfprofiler,
479         selfprofile_before_pass_callback,
480         selfprofile_after_pass_callback,
481     );
482 }
483
484 // Unsafe due to LLVM calls.
485 pub(crate) unsafe fn optimize(
486     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
487     diag_handler: &Handler,
488     module: &ModuleCodegen<ModuleLlvm>,
489     config: &ModuleConfig,
490 ) {
491     let _timer = cgcx.prof.generic_activity_with_arg("LLVM_module_optimize", &module.name[..]);
492
493     let llmod = module.module_llvm.llmod();
494     let llcx = &*module.module_llvm.llcx;
495     let tm = &*module.module_llvm.tm;
496     let _handlers = DiagnosticHandlers::new(cgcx, diag_handler, llcx);
497
498     let module_name = module.name.clone();
499     let module_name = Some(&module_name[..]);
500
501     if config.emit_no_opt_bc {
502         let out = cgcx.output_filenames.temp_path_ext("no-opt.bc", module_name);
503         let out = path_to_c_string(&out);
504         llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, out.as_ptr());
505     }
506
507     if let Some(opt_level) = config.opt_level {
508         if should_use_new_llvm_pass_manager(config) {
509             let opt_stage = match cgcx.lto {
510                 Lto::Fat => llvm::OptStage::PreLinkFatLTO,
511                 Lto::Thin | Lto::ThinLocal => llvm::OptStage::PreLinkThinLTO,
512                 _ if cgcx.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled() => llvm::OptStage::PreLinkThinLTO,
513                 _ => llvm::OptStage::PreLinkNoLTO,
514             };
515             optimize_with_new_llvm_pass_manager(cgcx, module, config, opt_level, opt_stage);
516             return;
517         }
518
519         if cgcx.prof.llvm_recording_enabled() {
520             diag_handler
521                 .warn("`-Z self-profile-events = llvm` requires `-Z new-llvm-pass-manager`");
522         }
523
524         // Create the two optimizing pass managers. These mirror what clang
525         // does, and are by populated by LLVM's default PassManagerBuilder.
526         // Each manager has a different set of passes, but they also share
527         // some common passes.
528         let fpm = llvm::LLVMCreateFunctionPassManagerForModule(llmod);
529         let mpm = llvm::LLVMCreatePassManager();
530
531         {
532             let find_pass = |pass_name: &str| {
533                 let pass_name = SmallCStr::new(pass_name);
534                 llvm::LLVMRustFindAndCreatePass(pass_name.as_ptr())
535             };
536
537             if config.verify_llvm_ir {
538                 // Verification should run as the very first pass.
539                 llvm::LLVMRustAddPass(fpm, find_pass("verify").unwrap());
540             }
541
542             let mut extra_passes = Vec::new();
543             let mut have_name_anon_globals_pass = false;
544
545             for pass_name in &config.passes {
546                 if pass_name == "lint" {
547                     // Linting should also be performed early, directly on the generated IR.
548                     llvm::LLVMRustAddPass(fpm, find_pass("lint").unwrap());
549                     continue;
550                 }
551                 if pass_name == "insert-gcov-profiling" || pass_name == "instrprof" {
552                     // Instrumentation must be inserted before optimization,
553                     // otherwise LLVM may optimize some functions away which
554                     // breaks llvm-cov.
555                     //
556                     // This mirrors what Clang does in lib/CodeGen/BackendUtil.cpp.
557                     llvm::LLVMRustAddPass(mpm, find_pass(pass_name).unwrap());
558                     continue;
559                 }
560
561                 if let Some(pass) = find_pass(pass_name) {
562                     extra_passes.push(pass);
563                 } else {
564                     diag_handler.warn(&format!("unknown pass `{}`, ignoring", pass_name));
565                 }
566
567                 if pass_name == "name-anon-globals" {
568                     have_name_anon_globals_pass = true;
569                 }
570             }
571
572             add_sanitizer_passes(config, &mut extra_passes);
573
574             // Some options cause LLVM bitcode to be emitted, which uses ThinLTOBuffers, so we need
575             // to make sure we run LLVM's NameAnonGlobals pass when emitting bitcode; otherwise
576             // we'll get errors in LLVM.
577             let using_thin_buffers = config.bitcode_needed();
578             if !config.no_prepopulate_passes {
579                 llvm::LLVMAddAnalysisPasses(tm, fpm);
580                 llvm::LLVMAddAnalysisPasses(tm, mpm);
581                 let opt_level = to_llvm_opt_settings(opt_level).0;
582                 let prepare_for_thin_lto = cgcx.lto == Lto::Thin
583                     || cgcx.lto == Lto::ThinLocal
584                     || (cgcx.lto != Lto::Fat && cgcx.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled());
585                 with_llvm_pmb(llmod, &config, opt_level, prepare_for_thin_lto, &mut |b| {
586                     llvm::LLVMRustAddLastExtensionPasses(
587                         b,
588                         extra_passes.as_ptr(),
589                         extra_passes.len() as size_t,
590                     );
591                     llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateFunctionPassManager(b, fpm);
592                     llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateModulePassManager(b, mpm);
593                 });
594
595                 have_name_anon_globals_pass = have_name_anon_globals_pass || prepare_for_thin_lto;
596                 if using_thin_buffers && !prepare_for_thin_lto {
597                     llvm::LLVMRustAddPass(mpm, find_pass("name-anon-globals").unwrap());
598                     have_name_anon_globals_pass = true;
599                 }
600             } else {
601                 // If we don't use the standard pipeline, directly populate the MPM
602                 // with the extra passes.
603                 for pass in extra_passes {
604                     llvm::LLVMRustAddPass(mpm, pass);
605                 }
606             }
607
608             if using_thin_buffers && !have_name_anon_globals_pass {
609                 // As described above, this will probably cause an error in LLVM
610                 if config.no_prepopulate_passes {
611                     diag_handler.err(
612                         "The current compilation is going to use thin LTO buffers \
613                                       without running LLVM's NameAnonGlobals pass. \
614                                       This will likely cause errors in LLVM. Consider adding \
615                                       -C passes=name-anon-globals to the compiler command line.",
616                     );
617                 } else {
618                     bug!(
619                         "We are using thin LTO buffers without running the NameAnonGlobals pass. \
620                           This will likely cause errors in LLVM and should never happen."
621                     );
622                 }
623             }
624         }
625
626         diag_handler.abort_if_errors();
627
628         // Finally, run the actual optimization passes
629         {
630             let _timer = cgcx.prof.extra_verbose_generic_activity(
631                 "LLVM_module_optimize_function_passes",
632                 &module.name[..],
633             );
634             llvm::LLVMRustRunFunctionPassManager(fpm, llmod);
635         }
636         {
637             let _timer = cgcx.prof.extra_verbose_generic_activity(
638                 "LLVM_module_optimize_module_passes",
639                 &module.name[..],
640             );
641             llvm::LLVMRunPassManager(mpm, llmod);
642         }
643
644         // Deallocate managers that we're now done with
645         llvm::LLVMDisposePassManager(fpm);
646         llvm::LLVMDisposePassManager(mpm);
647     }
648 }
649
650 unsafe fn add_sanitizer_passes(config: &ModuleConfig, passes: &mut Vec<&'static mut llvm::Pass>) {
651     if config.sanitizer.contains(SanitizerSet::ADDRESS) {
652         let recover = config.sanitizer_recover.contains(SanitizerSet::ADDRESS);
653         passes.push(llvm::LLVMRustCreateAddressSanitizerFunctionPass(recover));
654         passes.push(llvm::LLVMRustCreateModuleAddressSanitizerPass(recover));
655     }
656     if config.sanitizer.contains(SanitizerSet::MEMORY) {
657         let track_origins = config.sanitizer_memory_track_origins as c_int;
658         let recover = config.sanitizer_recover.contains(SanitizerSet::MEMORY);
659         passes.push(llvm::LLVMRustCreateMemorySanitizerPass(track_origins, recover));
660     }
661     if config.sanitizer.contains(SanitizerSet::THREAD) {
662         passes.push(llvm::LLVMRustCreateThreadSanitizerPass());
663     }
664     if config.sanitizer.contains(SanitizerSet::HWADDRESS) {
665         let recover = config.sanitizer_recover.contains(SanitizerSet::HWADDRESS);
666         passes.push(llvm::LLVMRustCreateHWAddressSanitizerPass(recover));
667     }
668 }
669
670 pub(crate) fn link(
671     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
672     diag_handler: &Handler,
673     mut modules: Vec<ModuleCodegen<ModuleLlvm>>,
674 ) -> Result<ModuleCodegen<ModuleLlvm>, FatalError> {
675     use super::lto::{Linker, ModuleBuffer};
676     // Sort the modules by name to ensure to ensure deterministic behavior.
677     modules.sort_by(|a, b| a.name.cmp(&b.name));
678     let (first, elements) =
679         modules.split_first().expect("Bug! modules must contain at least one module.");
680
681     let mut linker = Linker::new(first.module_llvm.llmod());
682     for module in elements {
683         let _timer =
684             cgcx.prof.generic_activity_with_arg("LLVM_link_module", format!("{:?}", module.name));
685         let buffer = ModuleBuffer::new(module.module_llvm.llmod());
686         linker.add(&buffer.data()).map_err(|()| {
687             let msg = format!("failed to serialize module {:?}", module.name);
688             llvm_err(&diag_handler, &msg)
689         })?;
690     }
691     drop(linker);
692     Ok(modules.remove(0))
693 }
694
695 pub(crate) unsafe fn codegen(
696     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
697     diag_handler: &Handler,
698     module: ModuleCodegen<ModuleLlvm>,
699     config: &ModuleConfig,
700 ) -> Result<CompiledModule, FatalError> {
701     let _timer = cgcx.prof.generic_activity_with_arg("LLVM_module_codegen", &module.name[..]);
702     {
703         let llmod = module.module_llvm.llmod();
704         let llcx = &*module.module_llvm.llcx;
705         let tm = &*module.module_llvm.tm;
706         let module_name = module.name.clone();
707         let module_name = Some(&module_name[..]);
708         let handlers = DiagnosticHandlers::new(cgcx, diag_handler, llcx);
709
710         if cgcx.msvc_imps_needed {
711             create_msvc_imps(cgcx, llcx, llmod);
712         }
713
714         // A codegen-specific pass manager is used to generate object
715         // files for an LLVM module.
716         //
717         // Apparently each of these pass managers is a one-shot kind of
718         // thing, so we create a new one for each type of output. The
719         // pass manager passed to the closure should be ensured to not
720         // escape the closure itself, and the manager should only be
721         // used once.
722         unsafe fn with_codegen<'ll, F, R>(
723             tm: &'ll llvm::TargetMachine,
724             llmod: &'ll llvm::Module,
725             no_builtins: bool,
726             f: F,
727         ) -> R
728         where
729             F: FnOnce(&'ll mut PassManager<'ll>) -> R,
730         {
731             let cpm = llvm::LLVMCreatePassManager();
732             llvm::LLVMAddAnalysisPasses(tm, cpm);
733             llvm::LLVMRustAddLibraryInfo(cpm, llmod, no_builtins);
734             f(cpm)
735         }
736
737         // Two things to note:
738         // - If object files are just LLVM bitcode we write bitcode, copy it to
739         //   the .o file, and delete the bitcode if it wasn't otherwise
740         //   requested.
741         // - If we don't have the integrated assembler then we need to emit
742         //   asm from LLVM and use `gcc` to create the object file.
743
744         let bc_out = cgcx.output_filenames.temp_path(OutputType::Bitcode, module_name);
745         let obj_out = cgcx.output_filenames.temp_path(OutputType::Object, module_name);
746
747         if config.bitcode_needed() {
748             let _timer = cgcx
749                 .prof
750                 .generic_activity_with_arg("LLVM_module_codegen_make_bitcode", &module.name[..]);
751             let thin = ThinBuffer::new(llmod);
752             let data = thin.data();
753
754             if config.emit_bc || config.emit_obj == EmitObj::Bitcode {
755                 let _timer = cgcx.prof.generic_activity_with_arg(
756                     "LLVM_module_codegen_emit_bitcode",
757                     &module.name[..],
758                 );
759                 if let Err(e) = fs::write(&bc_out, data) {
760                     let msg = format!("failed to write bytecode to {}: {}", bc_out.display(), e);
761                     diag_handler.err(&msg);
762                 }
763             }
764
765             if config.emit_obj == EmitObj::ObjectCode(BitcodeSection::Full) {
766                 let _timer = cgcx.prof.generic_activity_with_arg(
767                     "LLVM_module_codegen_embed_bitcode",
768                     &module.name[..],
769                 );
770                 embed_bitcode(cgcx, llcx, llmod, &config.bc_cmdline, data);
771             }
772         }
773
774         if config.emit_ir {
775             let _timer = cgcx
776                 .prof
777                 .generic_activity_with_arg("LLVM_module_codegen_emit_ir", &module.name[..]);
778             let out = cgcx.output_filenames.temp_path(OutputType::LlvmAssembly, module_name);
779             let out_c = path_to_c_string(&out);
780
781             extern "C" fn demangle_callback(
782                 input_ptr: *const c_char,
783                 input_len: size_t,
784                 output_ptr: *mut c_char,
785                 output_len: size_t,
786             ) -> size_t {
787                 let input =
788                     unsafe { slice::from_raw_parts(input_ptr as *const u8, input_len as usize) };
789
790                 let input = match str::from_utf8(input) {
791                     Ok(s) => s,
792                     Err(_) => return 0,
793                 };
794
795                 let output = unsafe {
796                     slice::from_raw_parts_mut(output_ptr as *mut u8, output_len as usize)
797                 };
798                 let mut cursor = io::Cursor::new(output);
799
800                 let demangled = match rustc_demangle::try_demangle(input) {
801                     Ok(d) => d,
802                     Err(_) => return 0,
803                 };
804
805                 if write!(cursor, "{:#}", demangled).is_err() {
806                     // Possible only if provided buffer is not big enough
807                     return 0;
808                 }
809
810                 cursor.position() as size_t
811             }
812
813             let result = llvm::LLVMRustPrintModule(llmod, out_c.as_ptr(), demangle_callback);
814             result.into_result().map_err(|()| {
815                 let msg = format!("failed to write LLVM IR to {}", out.display());
816                 llvm_err(diag_handler, &msg)
817             })?;
818         }
819
820         if config.emit_asm {
821             let _timer = cgcx
822                 .prof
823                 .generic_activity_with_arg("LLVM_module_codegen_emit_asm", &module.name[..]);
824             let path = cgcx.output_filenames.temp_path(OutputType::Assembly, module_name);
825
826             // We can't use the same module for asm and object code output,
827             // because that triggers various errors like invalid IR or broken
828             // binaries. So we must clone the module to produce the asm output
829             // if we are also producing object code.
830             let llmod = if let EmitObj::ObjectCode(_) = config.emit_obj {
831                 llvm::LLVMCloneModule(llmod)
832             } else {
833                 llmod
834             };
835             with_codegen(tm, llmod, config.no_builtins, |cpm| {
836                 write_output_file(
837                     diag_handler,
838                     tm,
839                     cpm,
840                     llmod,
841                     &path,
842                     None,
843                     llvm::FileType::AssemblyFile,
844                 )
845             })?;
846         }
847
848         match config.emit_obj {
849             EmitObj::ObjectCode(_) => {
850                 let _timer = cgcx
851                     .prof
852                     .generic_activity_with_arg("LLVM_module_codegen_emit_obj", &module.name[..]);
853
854                 let dwo_out = cgcx.output_filenames.temp_path_dwo(module_name);
855                 let dwo_out = match cgcx.split_debuginfo {
856                     // Don't change how DWARF is emitted in single mode (or when disabled).
857                     SplitDebuginfo::Off | SplitDebuginfo::Packed => None,
858                     // Emit (a subset of the) DWARF into a separate file in split mode.
859                     SplitDebuginfo::Unpacked => {
860                         if cgcx.target_can_use_split_dwarf {
861                             Some(dwo_out.as_path())
862                         } else {
863                             None
864                         }
865                     }
866                 };
867
868                 with_codegen(tm, llmod, config.no_builtins, |cpm| {
869                     write_output_file(
870                         diag_handler,
871                         tm,
872                         cpm,
873                         llmod,
874                         &obj_out,
875                         dwo_out,
876                         llvm::FileType::ObjectFile,
877                     )
878                 })?;
879             }
880
881             EmitObj::Bitcode => {
882                 debug!("copying bitcode {:?} to obj {:?}", bc_out, obj_out);
883                 if let Err(e) = link_or_copy(&bc_out, &obj_out) {
884                     diag_handler.err(&format!("failed to copy bitcode to object file: {}", e));
885                 }
886
887                 if !config.emit_bc {
888                     debug!("removing_bitcode {:?}", bc_out);
889                     ensure_removed(diag_handler, &bc_out);
890                 }
891             }
892
893             EmitObj::None => {}
894         }
895
896         drop(handlers);
897     }
898
899     Ok(module.into_compiled_module(
900         config.emit_obj != EmitObj::None,
901         cgcx.target_can_use_split_dwarf && cgcx.split_debuginfo == SplitDebuginfo::Unpacked,
902         config.emit_bc,
903         &cgcx.output_filenames,
904     ))
905 }
906
907 /// Embed the bitcode of an LLVM module in the LLVM module itself.
908 ///
909 /// This is done primarily for iOS where it appears to be standard to compile C
910 /// code at least with `-fembed-bitcode` which creates two sections in the
911 /// executable:
912 ///
913 /// * __LLVM,__bitcode
914 /// * __LLVM,__cmdline
915 ///
916 /// It appears *both* of these sections are necessary to get the linker to
917 /// recognize what's going on. A suitable cmdline value is taken from the
918 /// target spec.
919 ///
920 /// Furthermore debug/O1 builds don't actually embed bitcode but rather just
921 /// embed an empty section.
922 ///
923 /// Basically all of this is us attempting to follow in the footsteps of clang
924 /// on iOS. See #35968 for lots more info.
925 unsafe fn embed_bitcode(
926     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
927     llcx: &llvm::Context,
928     llmod: &llvm::Module,
929     cmdline: &str,
930     bitcode: &[u8],
931 ) {
932     let llconst = common::bytes_in_context(llcx, bitcode);
933     let llglobal = llvm::LLVMAddGlobal(
934         llmod,
935         common::val_ty(llconst),
936         "rustc.embedded.module\0".as_ptr().cast(),
937     );
938     llvm::LLVMSetInitializer(llglobal, llconst);
939
940     let is_apple = cgcx.opts.target_triple.triple().contains("-ios")
941         || cgcx.opts.target_triple.triple().contains("-darwin")
942         || cgcx.opts.target_triple.triple().contains("-tvos");
943
944     let section = if is_apple { "__LLVM,__bitcode\0" } else { ".llvmbc\0" };
945     llvm::LLVMSetSection(llglobal, section.as_ptr().cast());
946     llvm::LLVMRustSetLinkage(llglobal, llvm::Linkage::PrivateLinkage);
947     llvm::LLVMSetGlobalConstant(llglobal, llvm::True);
948
949     let llconst = common::bytes_in_context(llcx, cmdline.as_bytes());
950     let llglobal = llvm::LLVMAddGlobal(
951         llmod,
952         common::val_ty(llconst),
953         "rustc.embedded.cmdline\0".as_ptr().cast(),
954     );
955     llvm::LLVMSetInitializer(llglobal, llconst);
956     let section = if is_apple { "__LLVM,__cmdline\0" } else { ".llvmcmd\0" };
957     llvm::LLVMSetSection(llglobal, section.as_ptr().cast());
958     llvm::LLVMRustSetLinkage(llglobal, llvm::Linkage::PrivateLinkage);
959
960     // We're adding custom sections to the output object file, but we definitely
961     // do not want these custom sections to make their way into the final linked
962     // executable. The purpose of these custom sections is for tooling
963     // surrounding object files to work with the LLVM IR, if necessary. For
964     // example rustc's own LTO will look for LLVM IR inside of the object file
965     // in these sections by default.
966     //
967     // To handle this is a bit different depending on the object file format
968     // used by the backend, broken down into a few different categories:
969     //
970     // * Mach-O - this is for macOS. Inspecting the source code for the native
971     //   linker here shows that the `.llvmbc` and `.llvmcmd` sections are
972     //   automatically skipped by the linker. In that case there's nothing extra
973     //   that we need to do here.
974     //
975     // * Wasm - the native LLD linker is hard-coded to skip `.llvmbc` and
976     //   `.llvmcmd` sections, so there's nothing extra we need to do.
977     //
978     // * COFF - if we don't do anything the linker will by default copy all
979     //   these sections to the output artifact, not what we want! To subvert
980     //   this we want to flag the sections we inserted here as
981     //   `IMAGE_SCN_LNK_REMOVE`. Unfortunately though LLVM has no native way to
982     //   do this. Thankfully though we can do this with some inline assembly,
983     //   which is easy enough to add via module-level global inline asm.
984     //
985     // * ELF - this is very similar to COFF above. One difference is that these
986     //   sections are removed from the output linked artifact when
987     //   `--gc-sections` is passed, which we pass by default. If that flag isn't
988     //   passed though then these sections will show up in the final output.
989     //   Additionally the flag that we need to set here is `SHF_EXCLUDE`.
990     if is_apple
991         || cgcx.opts.target_triple.triple().starts_with("wasm")
992         || cgcx.opts.target_triple.triple().starts_with("asmjs")
993     {
994         // nothing to do here
995     } else if cgcx.is_pe_coff {
996         let asm = "
997             .section .llvmbc,\"n\"
998             .section .llvmcmd,\"n\"
999         ";
1000         llvm::LLVMRustAppendModuleInlineAsm(llmod, asm.as_ptr().cast(), asm.len());
1001     } else {
1002         let asm = "
1003             .section .llvmbc,\"e\"
1004             .section .llvmcmd,\"e\"
1005         ";
1006         llvm::LLVMRustAppendModuleInlineAsm(llmod, asm.as_ptr().cast(), asm.len());
1007     }
1008 }
1009
1010 pub unsafe fn with_llvm_pmb(
1011     llmod: &llvm::Module,
1012     config: &ModuleConfig,
1013     opt_level: llvm::CodeGenOptLevel,
1014     prepare_for_thin_lto: bool,
1015     f: &mut dyn FnMut(&llvm::PassManagerBuilder),
1016 ) {
1017     use std::ptr;
1018
1019     // Create the PassManagerBuilder for LLVM. We configure it with
1020     // reasonable defaults and prepare it to actually populate the pass
1021     // manager.
1022     let builder = llvm::LLVMPassManagerBuilderCreate();
1023     let opt_size = config.opt_size.map_or(llvm::CodeGenOptSizeNone, |x| to_llvm_opt_settings(x).1);
1024     let inline_threshold = config.inline_threshold;
1025     let pgo_gen_path = get_pgo_gen_path(config);
1026     let pgo_use_path = get_pgo_use_path(config);
1027
1028     llvm::LLVMRustConfigurePassManagerBuilder(
1029         builder,
1030         opt_level,
1031         config.merge_functions,
1032         config.vectorize_slp,
1033         config.vectorize_loop,
1034         prepare_for_thin_lto,
1035         pgo_gen_path.as_ref().map_or(ptr::null(), |s| s.as_ptr()),
1036         pgo_use_path.as_ref().map_or(ptr::null(), |s| s.as_ptr()),
1037     );
1038
1039     llvm::LLVMPassManagerBuilderSetSizeLevel(builder, opt_size as u32);
1040
1041     if opt_size != llvm::CodeGenOptSizeNone {
1042         llvm::LLVMPassManagerBuilderSetDisableUnrollLoops(builder, 1);
1043     }
1044
1045     llvm::LLVMRustAddBuilderLibraryInfo(builder, llmod, config.no_builtins);
1046
1047     // Here we match what clang does (kinda). For O0 we only inline
1048     // always-inline functions (but don't add lifetime intrinsics), at O1 we
1049     // inline with lifetime intrinsics, and O2+ we add an inliner with a
1050     // thresholds copied from clang.
1051     match (opt_level, opt_size, inline_threshold) {
1052         (.., Some(t)) => {
1053             llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder, t as u32);
1054         }
1055         (llvm::CodeGenOptLevel::Aggressive, ..) => {
1056             llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder, 275);
1057         }
1058         (_, llvm::CodeGenOptSizeDefault, _) => {
1059             llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder, 75);
1060         }
1061         (_, llvm::CodeGenOptSizeAggressive, _) => {
1062             llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder, 25);
1063         }
1064         (llvm::CodeGenOptLevel::None, ..) => {
1065             llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, config.emit_lifetime_markers);
1066         }
1067         (llvm::CodeGenOptLevel::Less, ..) => {
1068             llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, config.emit_lifetime_markers);
1069         }
1070         (llvm::CodeGenOptLevel::Default, ..) => {
1071             llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder, 225);
1072         }
1073     }
1074
1075     f(builder);
1076     llvm::LLVMPassManagerBuilderDispose(builder);
1077 }
1078
1079 // Create a `__imp_<symbol> = &symbol` global for every public static `symbol`.
1080 // This is required to satisfy `dllimport` references to static data in .rlibs
1081 // when using MSVC linker.  We do this only for data, as linker can fix up
1082 // code references on its own.
1083 // See #26591, #27438
1084 fn create_msvc_imps(
1085     cgcx: &CodegenContext<LlvmCodegenBackend>,
1086     llcx: &llvm::Context,
1087     llmod: &llvm::Module,
1088 ) {
1089     if !cgcx.msvc_imps_needed {
1090         return;
1091     }
1092     // The x86 ABI seems to require that leading underscores are added to symbol
1093     // names, so we need an extra underscore on x86. There's also a leading
1094     // '\x01' here which disables LLVM's symbol mangling (e.g., no extra
1095     // underscores added in front).
1096     let prefix = if cgcx.target_arch == "x86" { "\x01__imp__" } else { "\x01__imp_" };
1097
1098     unsafe {
1099         let i8p_ty = Type::i8p_llcx(llcx);
1100         let globals = base::iter_globals(llmod)
1101             .filter(|&val| {
1102                 llvm::LLVMRustGetLinkage(val) == llvm::Linkage::ExternalLinkage
1103                     && llvm::LLVMIsDeclaration(val) == 0
1104             })
1105             .filter_map(|val| {
1106                 // Exclude some symbols that we know are not Rust symbols.
1107                 let name = llvm::get_value_name(val);
1108                 if ignored(name) { None } else { Some((val, name)) }
1109             })
1110             .map(move |(val, name)| {
1111                 let mut imp_name = prefix.as_bytes().to_vec();
1112                 imp_name.extend(name);
1113                 let imp_name = CString::new(imp_name).unwrap();
1114                 (imp_name, val)
1115             })
1116             .collect::<Vec<_>>();
1117
1118         for (imp_name, val) in globals {
1119             let imp = llvm::LLVMAddGlobal(llmod, i8p_ty, imp_name.as_ptr().cast());
1120             llvm::LLVMSetInitializer(imp, consts::ptrcast(val, i8p_ty));
1121             llvm::LLVMRustSetLinkage(imp, llvm::Linkage::ExternalLinkage);
1122         }
1123     }
1124
1125     // Use this function to exclude certain symbols from `__imp` generation.
1126     fn ignored(symbol_name: &[u8]) -> bool {
1127         // These are symbols generated by LLVM's profiling instrumentation
1128         symbol_name.starts_with(b"__llvm_profile_")
1129     }
1130 }