]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_codegen_llvm/src/consts.rs
Auto merge of #87740 - npmccallum:naked_args, r=Amanieu
[rust.git] / compiler / rustc_codegen_llvm / src / consts.rs
1 use crate::base;
2 use crate::common::CodegenCx;
3 use crate::debuginfo;
4 use crate::llvm::{self, True};
5 use crate::type_::Type;
6 use crate::type_of::LayoutLlvmExt;
7 use crate::value::Value;
8 use cstr::cstr;
9 use libc::c_uint;
10 use rustc_codegen_ssa::traits::*;
11 use rustc_hir::def_id::DefId;
12 use rustc_middle::middle::codegen_fn_attrs::{CodegenFnAttrFlags, CodegenFnAttrs};
13 use rustc_middle::mir::interpret::{
14     read_target_uint, Allocation, ErrorHandled, GlobalAlloc, Pointer, Scalar as InterpScalar,
15 };
16 use rustc_middle::mir::mono::MonoItem;
17 use rustc_middle::ty::{self, Instance, Ty};
18 use rustc_middle::{bug, span_bug};
19 use rustc_target::abi::{AddressSpace, Align, HasDataLayout, LayoutOf, Primitive, Scalar, Size};
20 use tracing::debug;
21
22 pub fn const_alloc_to_llvm(cx: &CodegenCx<'ll, '_>, alloc: &Allocation) -> &'ll Value {
23     let mut llvals = Vec::with_capacity(alloc.relocations().len() + 1);
24     let dl = cx.data_layout();
25     let pointer_size = dl.pointer_size.bytes() as usize;
26
27     let mut next_offset = 0;
28     for &(offset, alloc_id) in alloc.relocations().iter() {
29         let offset = offset.bytes();
30         assert_eq!(offset as usize as u64, offset);
31         let offset = offset as usize;
32         if offset > next_offset {
33             // This `inspect` is okay since we have checked that it is not within a relocation, it
34             // is within the bounds of the allocation, and it doesn't affect interpreter execution
35             // (we inspect the result after interpreter execution). Any undef byte is replaced with
36             // some arbitrary byte value.
37             //
38             // FIXME: relay undef bytes to codegen as undef const bytes
39             let bytes = alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(next_offset..offset);
40             llvals.push(cx.const_bytes(bytes));
41         }
42         let ptr_offset = read_target_uint(
43             dl.endian,
44             // This `inspect` is okay since it is within the bounds of the allocation, it doesn't
45             // affect interpreter execution (we inspect the result after interpreter execution),
46             // and we properly interpret the relocation as a relocation pointer offset.
47             alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(offset..(offset + pointer_size)),
48         )
49         .expect("const_alloc_to_llvm: could not read relocation pointer")
50             as u64;
51
52         let address_space = match cx.tcx.global_alloc(alloc_id) {
53             GlobalAlloc::Function(..) => cx.data_layout().instruction_address_space,
54             GlobalAlloc::Static(..) | GlobalAlloc::Memory(..) => AddressSpace::DATA,
55         };
56
57         llvals.push(cx.scalar_to_backend(
58             InterpScalar::from_pointer(
59                 Pointer::new(alloc_id, Size::from_bytes(ptr_offset)),
60                 &cx.tcx,
61             ),
62             &Scalar { value: Primitive::Pointer, valid_range: 0..=!0 },
63             cx.type_i8p_ext(address_space),
64         ));
65         next_offset = offset + pointer_size;
66     }
67     if alloc.len() >= next_offset {
68         let range = next_offset..alloc.len();
69         // This `inspect` is okay since we have check that it is after all relocations, it is
70         // within the bounds of the allocation, and it doesn't affect interpreter execution (we
71         // inspect the result after interpreter execution). Any undef byte is replaced with some
72         // arbitrary byte value.
73         //
74         // FIXME: relay undef bytes to codegen as undef const bytes
75         let bytes = alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(range);
76         llvals.push(cx.const_bytes(bytes));
77     }
78
79     cx.const_struct(&llvals, true)
80 }
81
82 pub fn codegen_static_initializer(
83     cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>,
84     def_id: DefId,
85 ) -> Result<(&'ll Value, &'tcx Allocation), ErrorHandled> {
86     let alloc = cx.tcx.eval_static_initializer(def_id)?;
87     Ok((const_alloc_to_llvm(cx, alloc), alloc))
88 }
89
90 fn set_global_alignment(cx: &CodegenCx<'ll, '_>, gv: &'ll Value, mut align: Align) {
91     // The target may require greater alignment for globals than the type does.
92     // Note: GCC and Clang also allow `__attribute__((aligned))` on variables,
93     // which can force it to be smaller.  Rust doesn't support this yet.
94     if let Some(min) = cx.sess().target.min_global_align {
95         match Align::from_bits(min) {
96             Ok(min) => align = align.max(min),
97             Err(err) => {
98                 cx.sess().err(&format!("invalid minimum global alignment: {}", err));
99             }
100         }
101     }
102     unsafe {
103         llvm::LLVMSetAlignment(gv, align.bytes() as u32);
104     }
105 }
106
107 fn check_and_apply_linkage(
108     cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>,
109     attrs: &CodegenFnAttrs,
110     ty: Ty<'tcx>,
111     sym: &str,
112     span_def_id: DefId,
113 ) -> &'ll Value {
114     let llty = cx.layout_of(ty).llvm_type(cx);
115     if let Some(linkage) = attrs.linkage {
116         debug!("get_static: sym={} linkage={:?}", sym, linkage);
117
118         // If this is a static with a linkage specified, then we need to handle
119         // it a little specially. The typesystem prevents things like &T and
120         // extern "C" fn() from being non-null, so we can't just declare a
121         // static and call it a day. Some linkages (like weak) will make it such
122         // that the static actually has a null value.
123         let llty2 = if let ty::RawPtr(ref mt) = ty.kind() {
124             cx.layout_of(mt.ty).llvm_type(cx)
125         } else {
126             cx.sess().span_fatal(
127                 cx.tcx.def_span(span_def_id),
128                 "must have type `*const T` or `*mut T` due to `#[linkage]` attribute",
129             )
130         };
131         unsafe {
132             // Declare a symbol `foo` with the desired linkage.
133             let g1 = cx.declare_global(&sym, llty2);
134             llvm::LLVMRustSetLinkage(g1, base::linkage_to_llvm(linkage));
135
136             // Declare an internal global `extern_with_linkage_foo` which
137             // is initialized with the address of `foo`.  If `foo` is
138             // discarded during linking (for example, if `foo` has weak
139             // linkage and there are no definitions), then
140             // `extern_with_linkage_foo` will instead be initialized to
141             // zero.
142             let mut real_name = "_rust_extern_with_linkage_".to_string();
143             real_name.push_str(&sym);
144             let g2 = cx.define_global(&real_name, llty).unwrap_or_else(|| {
145                 cx.sess().span_fatal(
146                     cx.tcx.def_span(span_def_id),
147                     &format!("symbol `{}` is already defined", &sym),
148                 )
149             });
150             llvm::LLVMRustSetLinkage(g2, llvm::Linkage::InternalLinkage);
151             llvm::LLVMSetInitializer(g2, g1);
152             g2
153         }
154     } else {
155         // Generate an external declaration.
156         // FIXME(nagisa): investigate whether it can be changed into define_global
157         cx.declare_global(&sym, llty)
158     }
159 }
160
161 pub fn ptrcast(val: &'ll Value, ty: &'ll Type) -> &'ll Value {
162     unsafe { llvm::LLVMConstPointerCast(val, ty) }
163 }
164
165 impl CodegenCx<'ll, 'tcx> {
166     crate fn const_bitcast(&self, val: &'ll Value, ty: &'ll Type) -> &'ll Value {
167         unsafe { llvm::LLVMConstBitCast(val, ty) }
168     }
169
170     crate fn static_addr_of_mut(
171         &self,
172         cv: &'ll Value,
173         align: Align,
174         kind: Option<&str>,
175     ) -> &'ll Value {
176         unsafe {
177             let gv = match kind {
178                 Some(kind) if !self.tcx.sess.fewer_names() => {
179                     let name = self.generate_local_symbol_name(kind);
180                     let gv = self.define_global(&name[..], self.val_ty(cv)).unwrap_or_else(|| {
181                         bug!("symbol `{}` is already defined", name);
182                     });
183                     llvm::LLVMRustSetLinkage(gv, llvm::Linkage::PrivateLinkage);
184                     gv
185                 }
186                 _ => self.define_private_global(self.val_ty(cv)),
187             };
188             llvm::LLVMSetInitializer(gv, cv);
189             set_global_alignment(&self, gv, align);
190             llvm::SetUnnamedAddress(gv, llvm::UnnamedAddr::Global);
191             gv
192         }
193     }
194
195     crate fn get_static(&self, def_id: DefId) -> &'ll Value {
196         let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
197         if let Some(&g) = self.instances.borrow().get(&instance) {
198             return g;
199         }
200
201         let defined_in_current_codegen_unit =
202             self.codegen_unit.items().contains_key(&MonoItem::Static(def_id));
203         assert!(
204             !defined_in_current_codegen_unit,
205             "consts::get_static() should always hit the cache for \
206                  statics defined in the same CGU, but did not for `{:?}`",
207             def_id
208         );
209
210         let ty = instance.ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
211         let sym = self.tcx.symbol_name(instance).name;
212         let fn_attrs = self.tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
213
214         debug!("get_static: sym={} instance={:?} fn_attrs={:?}", sym, instance, fn_attrs);
215
216         let g = if def_id.is_local() && !self.tcx.is_foreign_item(def_id) {
217             let llty = self.layout_of(ty).llvm_type(self);
218             if let Some(g) = self.get_declared_value(sym) {
219                 if self.val_ty(g) != self.type_ptr_to(llty) {
220                     span_bug!(self.tcx.def_span(def_id), "Conflicting types for static");
221                 }
222             }
223
224             let g = self.declare_global(sym, llty);
225
226             if !self.tcx.is_reachable_non_generic(def_id) {
227                 unsafe {
228                     llvm::LLVMRustSetVisibility(g, llvm::Visibility::Hidden);
229                 }
230             }
231
232             g
233         } else {
234             check_and_apply_linkage(&self, &fn_attrs, ty, sym, def_id)
235         };
236
237         // Thread-local statics in some other crate need to *always* be linked
238         // against in a thread-local fashion, so we need to be sure to apply the
239         // thread-local attribute locally if it was present remotely. If we
240         // don't do this then linker errors can be generated where the linker
241         // complains that one object files has a thread local version of the
242         // symbol and another one doesn't.
243         if fn_attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::THREAD_LOCAL) {
244             llvm::set_thread_local_mode(g, self.tls_model);
245         }
246
247         if !def_id.is_local() {
248             let needs_dll_storage_attr = self.use_dll_storage_attrs && !self.tcx.is_foreign_item(def_id) &&
249                 // ThinLTO can't handle this workaround in all cases, so we don't
250                 // emit the attrs. Instead we make them unnecessary by disallowing
251                 // dynamic linking when linker plugin based LTO is enabled.
252                 !self.tcx.sess.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled();
253
254             // If this assertion triggers, there's something wrong with commandline
255             // argument validation.
256             debug_assert!(
257                 !(self.tcx.sess.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled()
258                     && self.tcx.sess.target.is_like_windows
259                     && self.tcx.sess.opts.cg.prefer_dynamic)
260             );
261
262             if needs_dll_storage_attr {
263                 // This item is external but not foreign, i.e., it originates from an external Rust
264                 // crate. Since we don't know whether this crate will be linked dynamically or
265                 // statically in the final application, we always mark such symbols as 'dllimport'.
266                 // If final linkage happens to be static, we rely on compiler-emitted __imp_ stubs
267                 // to make things work.
268                 //
269                 // However, in some scenarios we defer emission of statics to downstream
270                 // crates, so there are cases where a static with an upstream DefId
271                 // is actually present in the current crate. We can find out via the
272                 // is_codegened_item query.
273                 if !self.tcx.is_codegened_item(def_id) {
274                     unsafe {
275                         llvm::LLVMSetDLLStorageClass(g, llvm::DLLStorageClass::DllImport);
276                     }
277                 }
278             }
279         }
280
281         if self.use_dll_storage_attrs && self.tcx.is_dllimport_foreign_item(def_id) {
282             // For foreign (native) libs we know the exact storage type to use.
283             unsafe {
284                 llvm::LLVMSetDLLStorageClass(g, llvm::DLLStorageClass::DllImport);
285             }
286         }
287
288         unsafe {
289             if self.should_assume_dso_local(g, true) {
290                 llvm::LLVMRustSetDSOLocal(g, true);
291             }
292         }
293
294         self.instances.borrow_mut().insert(instance, g);
295         g
296     }
297 }
298
299 impl StaticMethods for CodegenCx<'ll, 'tcx> {
300     fn static_addr_of(&self, cv: &'ll Value, align: Align, kind: Option<&str>) -> &'ll Value {
301         if let Some(&gv) = self.const_globals.borrow().get(&cv) {
302             unsafe {
303                 // Upgrade the alignment in cases where the same constant is used with different
304                 // alignment requirements
305                 let llalign = align.bytes() as u32;
306                 if llalign > llvm::LLVMGetAlignment(gv) {
307                     llvm::LLVMSetAlignment(gv, llalign);
308                 }
309             }
310             return gv;
311         }
312         let gv = self.static_addr_of_mut(cv, align, kind);
313         unsafe {
314             llvm::LLVMSetGlobalConstant(gv, True);
315         }
316         self.const_globals.borrow_mut().insert(cv, gv);
317         gv
318     }
319
320     fn codegen_static(&self, def_id: DefId, is_mutable: bool) {
321         unsafe {
322             let attrs = self.tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
323
324             let (v, alloc) = match codegen_static_initializer(&self, def_id) {
325                 Ok(v) => v,
326                 // Error has already been reported
327                 Err(_) => return,
328             };
329
330             let g = self.get_static(def_id);
331
332             // boolean SSA values are i1, but they have to be stored in i8 slots,
333             // otherwise some LLVM optimization passes don't work as expected
334             let mut val_llty = self.val_ty(v);
335             let v = if val_llty == self.type_i1() {
336                 val_llty = self.type_i8();
337                 llvm::LLVMConstZExt(v, val_llty)
338             } else {
339                 v
340             };
341
342             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
343             let ty = instance.ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
344             let llty = self.layout_of(ty).llvm_type(self);
345             let g = if val_llty == llty {
346                 g
347             } else {
348                 // If we created the global with the wrong type,
349                 // correct the type.
350                 let name = llvm::get_value_name(g).to_vec();
351                 llvm::set_value_name(g, b"");
352
353                 let linkage = llvm::LLVMRustGetLinkage(g);
354                 let visibility = llvm::LLVMRustGetVisibility(g);
355
356                 let new_g = llvm::LLVMRustGetOrInsertGlobal(
357                     self.llmod,
358                     name.as_ptr().cast(),
359                     name.len(),
360                     val_llty,
361                 );
362
363                 llvm::LLVMRustSetLinkage(new_g, linkage);
364                 llvm::LLVMRustSetVisibility(new_g, visibility);
365
366                 // To avoid breaking any invariants, we leave around the old
367                 // global for the moment; we'll replace all references to it
368                 // with the new global later. (See base::codegen_backend.)
369                 self.statics_to_rauw.borrow_mut().push((g, new_g));
370                 new_g
371             };
372             set_global_alignment(&self, g, self.align_of(ty));
373             llvm::LLVMSetInitializer(g, v);
374
375             if self.should_assume_dso_local(g, true) {
376                 llvm::LLVMRustSetDSOLocal(g, true);
377             }
378
379             // As an optimization, all shared statics which do not have interior
380             // mutability are placed into read-only memory.
381             if !is_mutable && self.type_is_freeze(ty) {
382                 llvm::LLVMSetGlobalConstant(g, llvm::True);
383             }
384
385             debuginfo::create_global_var_metadata(&self, def_id, g);
386
387             if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::THREAD_LOCAL) {
388                 llvm::set_thread_local_mode(g, self.tls_model);
389
390                 // Do not allow LLVM to change the alignment of a TLS on macOS.
391                 //
392                 // By default a global's alignment can be freely increased.
393                 // This allows LLVM to generate more performant instructions
394                 // e.g., using load-aligned into a SIMD register.
395                 //
396                 // However, on macOS 10.10 or below, the dynamic linker does not
397                 // respect any alignment given on the TLS (radar 24221680).
398                 // This will violate the alignment assumption, and causing segfault at runtime.
399                 //
400                 // This bug is very easy to trigger. In `println!` and `panic!`,
401                 // the `LOCAL_STDOUT`/`LOCAL_STDERR` handles are stored in a TLS,
402                 // which the values would be `mem::replace`d on initialization.
403                 // The implementation of `mem::replace` will use SIMD
404                 // whenever the size is 32 bytes or higher. LLVM notices SIMD is used
405                 // and tries to align `LOCAL_STDOUT`/`LOCAL_STDERR` to a 32-byte boundary,
406                 // which macOS's dyld disregarded and causing crashes
407                 // (see issues #51794, #51758, #50867, #48866 and #44056).
408                 //
409                 // To workaround the bug, we trick LLVM into not increasing
410                 // the global's alignment by explicitly assigning a section to it
411                 // (equivalent to automatically generating a `#[link_section]` attribute).
412                 // See the comment in the `GlobalValue::canIncreaseAlignment()` function
413                 // of `lib/IR/Globals.cpp` for why this works.
414                 //
415                 // When the alignment is not increased, the optimized `mem::replace`
416                 // will use load-unaligned instructions instead, and thus avoiding the crash.
417                 //
418                 // We could remove this hack whenever we decide to drop macOS 10.10 support.
419                 if self.tcx.sess.target.is_like_osx {
420                     // The `inspect` method is okay here because we checked relocations, and
421                     // because we are doing this access to inspect the final interpreter state
422                     // (not as part of the interpreter execution).
423                     //
424                     // FIXME: This check requires that the (arbitrary) value of undefined bytes
425                     // happens to be zero. Instead, we should only check the value of defined bytes
426                     // and set all undefined bytes to zero if this allocation is headed for the
427                     // BSS.
428                     let all_bytes_are_zero = alloc.relocations().is_empty()
429                         && alloc
430                             .inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(0..alloc.len())
431                             .iter()
432                             .all(|&byte| byte == 0);
433
434                     let sect_name = if all_bytes_are_zero {
435                         cstr!("__DATA,__thread_bss")
436                     } else {
437                         cstr!("__DATA,__thread_data")
438                     };
439                     llvm::LLVMSetSection(g, sect_name.as_ptr());
440                 }
441             }
442
443             // Wasm statics with custom link sections get special treatment as they
444             // go into custom sections of the wasm executable.
445             if self.tcx.sess.opts.target_triple.triple().starts_with("wasm32") {
446                 if let Some(section) = attrs.link_section {
447                     let section = llvm::LLVMMDStringInContext(
448                         self.llcx,
449                         section.as_str().as_ptr().cast(),
450                         section.as_str().len() as c_uint,
451                     );
452                     assert!(alloc.relocations().is_empty());
453
454                     // The `inspect` method is okay here because we checked relocations, and
455                     // because we are doing this access to inspect the final interpreter state (not
456                     // as part of the interpreter execution).
457                     let bytes =
458                         alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(0..alloc.len());
459                     let alloc = llvm::LLVMMDStringInContext(
460                         self.llcx,
461                         bytes.as_ptr().cast(),
462                         bytes.len() as c_uint,
463                     );
464                     let data = [section, alloc];
465                     let meta = llvm::LLVMMDNodeInContext(self.llcx, data.as_ptr(), 2);
466                     llvm::LLVMAddNamedMetadataOperand(
467                         self.llmod,
468                         "wasm.custom_sections\0".as_ptr().cast(),
469                         meta,
470                     );
471                 }
472             } else {
473                 base::set_link_section(g, &attrs);
474             }
475
476             if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::USED) {
477                 self.add_used_global(g);
478             }
479         }
480     }
481
482     /// Add a global value to a list to be stored in the `llvm.used` variable, an array of i8*.
483     fn add_used_global(&self, global: &'ll Value) {
484         let cast = unsafe { llvm::LLVMConstPointerCast(global, self.type_i8p()) };
485         self.used_statics.borrow_mut().push(cast);
486     }
487 }