]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_codegen_llvm/src/consts.rs
/nightly/nightly-rustc
[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 libc::c_uint;
9 use rustc_codegen_ssa::traits::*;
10 use rustc_data_structures::const_cstr;
11 use rustc_hir as hir;
12 use rustc_hir::def_id::DefId;
13 use rustc_hir::Node;
14 use rustc_middle::middle::codegen_fn_attrs::{CodegenFnAttrFlags, CodegenFnAttrs};
15 use rustc_middle::mir::interpret::{
16     read_target_uint, Allocation, ErrorHandled, GlobalAlloc, Pointer,
17 };
18 use rustc_middle::mir::mono::MonoItem;
19 use rustc_middle::ty::{self, Instance, Ty};
20 use rustc_middle::{bug, span_bug};
21 use rustc_span::symbol::sym;
22 use rustc_span::Span;
23 use rustc_target::abi::{AddressSpace, Align, HasDataLayout, LayoutOf, Primitive, Scalar, Size};
24 use tracing::debug;
25
26 pub fn const_alloc_to_llvm(cx: &CodegenCx<'ll, '_>, alloc: &Allocation) -> &'ll Value {
27     let mut llvals = Vec::with_capacity(alloc.relocations().len() + 1);
28     let dl = cx.data_layout();
29     let pointer_size = dl.pointer_size.bytes() as usize;
30
31     let mut next_offset = 0;
32     for &(offset, ((), alloc_id)) in alloc.relocations().iter() {
33         let offset = offset.bytes();
34         assert_eq!(offset as usize as u64, offset);
35         let offset = offset as usize;
36         if offset > next_offset {
37             // This `inspect` is okay since we have checked that it is not within a relocation, it
38             // is within the bounds of the allocation, and it doesn't affect interpreter execution
39             // (we inspect the result after interpreter execution). Any undef byte is replaced with
40             // some arbitrary byte value.
41             //
42             // FIXME: relay undef bytes to codegen as undef const bytes
43             let bytes = alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(next_offset..offset);
44             llvals.push(cx.const_bytes(bytes));
45         }
46         let ptr_offset = read_target_uint(
47             dl.endian,
48             // This `inspect` is okay since it is within the bounds of the allocation, it doesn't
49             // affect interpreter execution (we inspect the result after interpreter execution),
50             // and we properly interpret the relocation as a relocation pointer offset.
51             alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(offset..(offset + pointer_size)),
52         )
53         .expect("const_alloc_to_llvm: could not read relocation pointer")
54             as u64;
55
56         let address_space = match cx.tcx.global_alloc(alloc_id) {
57             GlobalAlloc::Function(..) => cx.data_layout().instruction_address_space,
58             GlobalAlloc::Static(..) | GlobalAlloc::Memory(..) => AddressSpace::DATA,
59         };
60
61         llvals.push(cx.scalar_to_backend(
62             Pointer::new(alloc_id, Size::from_bytes(ptr_offset)).into(),
63             &Scalar { value: Primitive::Pointer, valid_range: 0..=!0 },
64             cx.type_i8p_ext(address_space),
65         ));
66         next_offset = offset + pointer_size;
67     }
68     if alloc.len() >= next_offset {
69         let range = next_offset..alloc.len();
70         // This `inspect` is okay since we have check that it is after all relocations, it is
71         // within the bounds of the allocation, and it doesn't affect interpreter execution (we
72         // inspect the result after interpreter execution). Any undef byte is replaced with some
73         // arbitrary byte value.
74         //
75         // FIXME: relay undef bytes to codegen as undef const bytes
76         let bytes = alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(range);
77         llvals.push(cx.const_bytes(bytes));
78     }
79
80     cx.const_struct(&llvals, true)
81 }
82
83 pub fn codegen_static_initializer(
84     cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>,
85     def_id: DefId,
86 ) -> Result<(&'ll Value, &'tcx Allocation), ErrorHandled> {
87     let alloc = cx.tcx.eval_static_initializer(def_id)?;
88     Ok((const_alloc_to_llvm(cx, alloc), alloc))
89 }
90
91 fn set_global_alignment(cx: &CodegenCx<'ll, '_>, gv: &'ll Value, mut align: Align) {
92     // The target may require greater alignment for globals than the type does.
93     // Note: GCC and Clang also allow `__attribute__((aligned))` on variables,
94     // which can force it to be smaller.  Rust doesn't support this yet.
95     if let Some(min) = cx.sess().target.target.options.min_global_align {
96         match Align::from_bits(min) {
97             Ok(min) => align = align.max(min),
98             Err(err) => {
99                 cx.sess().err(&format!("invalid minimum global alignment: {}", err));
100             }
101         }
102     }
103     unsafe {
104         llvm::LLVMSetAlignment(gv, align.bytes() as u32);
105     }
106 }
107
108 fn check_and_apply_linkage(
109     cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>,
110     attrs: &CodegenFnAttrs,
111     ty: Ty<'tcx>,
112     sym: &str,
113     span: Span,
114 ) -> &'ll Value {
115     let llty = cx.layout_of(ty).llvm_type(cx);
116     if let Some(linkage) = attrs.linkage {
117         debug!("get_static: sym={} linkage={:?}", sym, linkage);
118
119         // If this is a static with a linkage specified, then we need to handle
120         // it a little specially. The typesystem prevents things like &T and
121         // extern "C" fn() from being non-null, so we can't just declare a
122         // static and call it a day. Some linkages (like weak) will make it such
123         // that the static actually has a null value.
124         let llty2 = if let ty::RawPtr(ref mt) = ty.kind() {
125             cx.layout_of(mt.ty).llvm_type(cx)
126         } else {
127             cx.sess().span_fatal(
128                 span,
129                 "must have type `*const T` or `*mut T` due to `#[linkage]` attribute",
130             )
131         };
132         unsafe {
133             // Declare a symbol `foo` with the desired linkage.
134             let g1 = cx.declare_global(&sym, llty2);
135             llvm::LLVMRustSetLinkage(g1, base::linkage_to_llvm(linkage));
136
137             // Declare an internal global `extern_with_linkage_foo` which
138             // is initialized with the address of `foo`.  If `foo` is
139             // discarded during linking (for example, if `foo` has weak
140             // linkage and there are no definitions), then
141             // `extern_with_linkage_foo` will instead be initialized to
142             // zero.
143             let mut real_name = "_rust_extern_with_linkage_".to_string();
144             real_name.push_str(&sym);
145             let g2 = cx.define_global(&real_name, llty).unwrap_or_else(|| {
146                 cx.sess().span_fatal(span, &format!("symbol `{}` is already defined", &sym))
147             });
148             llvm::LLVMRustSetLinkage(g2, llvm::Linkage::InternalLinkage);
149             llvm::LLVMSetInitializer(g2, g1);
150             g2
151         }
152     } else {
153         // Generate an external declaration.
154         // FIXME(nagisa): investigate whether it can be changed into define_global
155         cx.declare_global(&sym, llty)
156     }
157 }
158
159 pub fn ptrcast(val: &'ll Value, ty: &'ll Type) -> &'ll Value {
160     unsafe { llvm::LLVMConstPointerCast(val, ty) }
161 }
162
163 impl CodegenCx<'ll, 'tcx> {
164     crate fn const_bitcast(&self, val: &'ll Value, ty: &'ll Type) -> &'ll Value {
165         unsafe { llvm::LLVMConstBitCast(val, ty) }
166     }
167
168     crate fn static_addr_of_mut(
169         &self,
170         cv: &'ll Value,
171         align: Align,
172         kind: Option<&str>,
173     ) -> &'ll Value {
174         unsafe {
175             let gv = match kind {
176                 Some(kind) if !self.tcx.sess.fewer_names() => {
177                     let name = self.generate_local_symbol_name(kind);
178                     let gv = self.define_global(&name[..], self.val_ty(cv)).unwrap_or_else(|| {
179                         bug!("symbol `{}` is already defined", name);
180                     });
181                     llvm::LLVMRustSetLinkage(gv, llvm::Linkage::PrivateLinkage);
182                     gv
183                 }
184                 _ => self.define_private_global(self.val_ty(cv)),
185             };
186             llvm::LLVMSetInitializer(gv, cv);
187             set_global_alignment(&self, gv, align);
188             llvm::SetUnnamedAddress(gv, llvm::UnnamedAddr::Global);
189             gv
190         }
191     }
192
193     crate fn get_static(&self, def_id: DefId) -> &'ll Value {
194         let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
195         if let Some(&g) = self.instances.borrow().get(&instance) {
196             return g;
197         }
198
199         let defined_in_current_codegen_unit =
200             self.codegen_unit.items().contains_key(&MonoItem::Static(def_id));
201         assert!(
202             !defined_in_current_codegen_unit,
203             "consts::get_static() should always hit the cache for \
204                  statics defined in the same CGU, but did not for `{:?}`",
205             def_id
206         );
207
208         let ty = instance.ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
209         let sym = self.tcx.symbol_name(instance).name;
210
211         debug!("get_static: sym={} instance={:?}", sym, instance);
212
213         let g = if let Some(def_id) = def_id.as_local() {
214             let id = self.tcx.hir().local_def_id_to_hir_id(def_id);
215             let llty = self.layout_of(ty).llvm_type(self);
216             // FIXME: refactor this to work without accessing the HIR
217             let (g, attrs) = match self.tcx.hir().get(id) {
218                 Node::Item(&hir::Item { attrs, span, kind: hir::ItemKind::Static(..), .. }) => {
219                     if let Some(g) = self.get_declared_value(sym) {
220                         if self.val_ty(g) != self.type_ptr_to(llty) {
221                             span_bug!(span, "Conflicting types for static");
222                         }
223                     }
224
225                     let g = self.declare_global(sym, llty);
226
227                     if !self.tcx.is_reachable_non_generic(def_id) {
228                         unsafe {
229                             llvm::LLVMRustSetVisibility(g, llvm::Visibility::Hidden);
230                         }
231                     }
232
233                     (g, attrs)
234                 }
235
236                 Node::ForeignItem(&hir::ForeignItem {
237                     ref attrs,
238                     span,
239                     kind: hir::ForeignItemKind::Static(..),
240                     ..
241                 }) => {
242                     let fn_attrs = self.tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
243                     (check_and_apply_linkage(&self, &fn_attrs, ty, sym, span), &**attrs)
244                 }
245
246                 item => bug!("get_static: expected static, found {:?}", item),
247             };
248
249             debug!("get_static: sym={} attrs={:?}", sym, attrs);
250
251             for attr in attrs {
252                 if self.tcx.sess.check_name(attr, sym::thread_local) {
253                     llvm::set_thread_local_mode(g, self.tls_model);
254                 }
255             }
256
257             g
258         } else {
259             // FIXME(nagisa): perhaps the map of externs could be offloaded to llvm somehow?
260             debug!("get_static: sym={} item_attr={:?}", sym, self.tcx.item_attrs(def_id));
261
262             let attrs = self.tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
263             let span = self.tcx.def_span(def_id);
264             let g = check_and_apply_linkage(&self, &attrs, ty, sym, span);
265
266             // Thread-local statics in some other crate need to *always* be linked
267             // against in a thread-local fashion, so we need to be sure to apply the
268             // thread-local attribute locally if it was present remotely. If we
269             // don't do this then linker errors can be generated where the linker
270             // complains that one object files has a thread local version of the
271             // symbol and another one doesn't.
272             if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::THREAD_LOCAL) {
273                 llvm::set_thread_local_mode(g, self.tls_model);
274             }
275
276             let needs_dll_storage_attr = self.use_dll_storage_attrs && !self.tcx.is_foreign_item(def_id) &&
277                 // ThinLTO can't handle this workaround in all cases, so we don't
278                 // emit the attrs. Instead we make them unnecessary by disallowing
279                 // dynamic linking when linker plugin based LTO is enabled.
280                 !self.tcx.sess.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled();
281
282             // If this assertion triggers, there's something wrong with commandline
283             // argument validation.
284             debug_assert!(
285                 !(self.tcx.sess.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled()
286                     && self.tcx.sess.target.target.options.is_like_windows
287                     && self.tcx.sess.opts.cg.prefer_dynamic)
288             );
289
290             if needs_dll_storage_attr {
291                 // This item is external but not foreign, i.e., it originates from an external Rust
292                 // crate. Since we don't know whether this crate will be linked dynamically or
293                 // statically in the final application, we always mark such symbols as 'dllimport'.
294                 // If final linkage happens to be static, we rely on compiler-emitted __imp_ stubs
295                 // to make things work.
296                 //
297                 // However, in some scenarios we defer emission of statics to downstream
298                 // crates, so there are cases where a static with an upstream DefId
299                 // is actually present in the current crate. We can find out via the
300                 // is_codegened_item query.
301                 if !self.tcx.is_codegened_item(def_id) {
302                     unsafe {
303                         llvm::LLVMSetDLLStorageClass(g, llvm::DLLStorageClass::DllImport);
304                     }
305                 }
306             }
307             g
308         };
309
310         if self.use_dll_storage_attrs && self.tcx.is_dllimport_foreign_item(def_id) {
311             // For foreign (native) libs we know the exact storage type to use.
312             unsafe {
313                 llvm::LLVMSetDLLStorageClass(g, llvm::DLLStorageClass::DllImport);
314             }
315         }
316
317         self.instances.borrow_mut().insert(instance, g);
318         g
319     }
320 }
321
322 impl StaticMethods for CodegenCx<'ll, 'tcx> {
323     fn static_addr_of(&self, cv: &'ll Value, align: Align, kind: Option<&str>) -> &'ll Value {
324         if let Some(&gv) = self.const_globals.borrow().get(&cv) {
325             unsafe {
326                 // Upgrade the alignment in cases where the same constant is used with different
327                 // alignment requirements
328                 let llalign = align.bytes() as u32;
329                 if llalign > llvm::LLVMGetAlignment(gv) {
330                     llvm::LLVMSetAlignment(gv, llalign);
331                 }
332             }
333             return gv;
334         }
335         let gv = self.static_addr_of_mut(cv, align, kind);
336         unsafe {
337             llvm::LLVMSetGlobalConstant(gv, True);
338         }
339         self.const_globals.borrow_mut().insert(cv, gv);
340         gv
341     }
342
343     fn codegen_static(&self, def_id: DefId, is_mutable: bool) {
344         unsafe {
345             let attrs = self.tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
346
347             let (v, alloc) = match codegen_static_initializer(&self, def_id) {
348                 Ok(v) => v,
349                 // Error has already been reported
350                 Err(_) => return,
351             };
352
353             let g = self.get_static(def_id);
354
355             // boolean SSA values are i1, but they have to be stored in i8 slots,
356             // otherwise some LLVM optimization passes don't work as expected
357             let mut val_llty = self.val_ty(v);
358             let v = if val_llty == self.type_i1() {
359                 val_llty = self.type_i8();
360                 llvm::LLVMConstZExt(v, val_llty)
361             } else {
362                 v
363             };
364
365             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
366             let ty = instance.ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
367             let llty = self.layout_of(ty).llvm_type(self);
368             let g = if val_llty == llty {
369                 g
370             } else {
371                 // If we created the global with the wrong type,
372                 // correct the type.
373                 let name = llvm::get_value_name(g).to_vec();
374                 llvm::set_value_name(g, b"");
375
376                 let linkage = llvm::LLVMRustGetLinkage(g);
377                 let visibility = llvm::LLVMRustGetVisibility(g);
378
379                 let new_g = llvm::LLVMRustGetOrInsertGlobal(
380                     self.llmod,
381                     name.as_ptr().cast(),
382                     name.len(),
383                     val_llty,
384                 );
385
386                 llvm::LLVMRustSetLinkage(new_g, linkage);
387                 llvm::LLVMRustSetVisibility(new_g, visibility);
388
389                 // To avoid breaking any invariants, we leave around the old
390                 // global for the moment; we'll replace all references to it
391                 // with the new global later. (See base::codegen_backend.)
392                 self.statics_to_rauw.borrow_mut().push((g, new_g));
393                 new_g
394             };
395             set_global_alignment(&self, g, self.align_of(ty));
396             llvm::LLVMSetInitializer(g, v);
397
398             // As an optimization, all shared statics which do not have interior
399             // mutability are placed into read-only memory.
400             if !is_mutable {
401                 if self.type_is_freeze(ty) {
402                     llvm::LLVMSetGlobalConstant(g, llvm::True);
403                 }
404             }
405
406             debuginfo::create_global_var_metadata(&self, def_id, g);
407
408             if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::THREAD_LOCAL) {
409                 llvm::set_thread_local_mode(g, self.tls_model);
410
411                 // Do not allow LLVM to change the alignment of a TLS on macOS.
412                 //
413                 // By default a global's alignment can be freely increased.
414                 // This allows LLVM to generate more performant instructions
415                 // e.g., using load-aligned into a SIMD register.
416                 //
417                 // However, on macOS 10.10 or below, the dynamic linker does not
418                 // respect any alignment given on the TLS (radar 24221680).
419                 // This will violate the alignment assumption, and causing segfault at runtime.
420                 //
421                 // This bug is very easy to trigger. In `println!` and `panic!`,
422                 // the `LOCAL_STDOUT`/`LOCAL_STDERR` handles are stored in a TLS,
423                 // which the values would be `mem::replace`d on initialization.
424                 // The implementation of `mem::replace` will use SIMD
425                 // whenever the size is 32 bytes or higher. LLVM notices SIMD is used
426                 // and tries to align `LOCAL_STDOUT`/`LOCAL_STDERR` to a 32-byte boundary,
427                 // which macOS's dyld disregarded and causing crashes
428                 // (see issues #51794, #51758, #50867, #48866 and #44056).
429                 //
430                 // To workaround the bug, we trick LLVM into not increasing
431                 // the global's alignment by explicitly assigning a section to it
432                 // (equivalent to automatically generating a `#[link_section]` attribute).
433                 // See the comment in the `GlobalValue::canIncreaseAlignment()` function
434                 // of `lib/IR/Globals.cpp` for why this works.
435                 //
436                 // When the alignment is not increased, the optimized `mem::replace`
437                 // will use load-unaligned instructions instead, and thus avoiding the crash.
438                 //
439                 // We could remove this hack whenever we decide to drop macOS 10.10 support.
440                 if self.tcx.sess.target.target.options.is_like_osx {
441                     // The `inspect` method is okay here because we checked relocations, and
442                     // because we are doing this access to inspect the final interpreter state
443                     // (not as part of the interpreter execution).
444                     //
445                     // FIXME: This check requires that the (arbitrary) value of undefined bytes
446                     // happens to be zero. Instead, we should only check the value of defined bytes
447                     // and set all undefined bytes to zero if this allocation is headed for the
448                     // BSS.
449                     let all_bytes_are_zero = alloc.relocations().is_empty()
450                         && alloc
451                             .inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(0..alloc.len())
452                             .iter()
453                             .all(|&byte| byte == 0);
454
455                     let sect_name = if all_bytes_are_zero {
456                         const_cstr!("__DATA,__thread_bss")
457                     } else {
458                         const_cstr!("__DATA,__thread_data")
459                     };
460                     llvm::LLVMSetSection(g, sect_name.as_ptr());
461                 }
462             }
463
464             // Wasm statics with custom link sections get special treatment as they
465             // go into custom sections of the wasm executable.
466             if self.tcx.sess.opts.target_triple.triple().starts_with("wasm32") {
467                 if let Some(section) = attrs.link_section {
468                     let section = llvm::LLVMMDStringInContext(
469                         self.llcx,
470                         section.as_str().as_ptr().cast(),
471                         section.as_str().len() as c_uint,
472                     );
473                     assert!(alloc.relocations().is_empty());
474
475                     // The `inspect` method is okay here because we checked relocations, and
476                     // because we are doing this access to inspect the final interpreter state (not
477                     // as part of the interpreter execution).
478                     let bytes =
479                         alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(0..alloc.len());
480                     let alloc = llvm::LLVMMDStringInContext(
481                         self.llcx,
482                         bytes.as_ptr().cast(),
483                         bytes.len() as c_uint,
484                     );
485                     let data = [section, alloc];
486                     let meta = llvm::LLVMMDNodeInContext(self.llcx, data.as_ptr(), 2);
487                     llvm::LLVMAddNamedMetadataOperand(
488                         self.llmod,
489                         "wasm.custom_sections\0".as_ptr().cast(),
490                         meta,
491                     );
492                 }
493             } else {
494                 base::set_link_section(g, &attrs);
495             }
496
497             if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::USED) {
498                 self.add_used_global(g);
499             }
500         }
501     }
502
503     /// Add a global value to a list to be stored in the `llvm.used` variable, an array of i8*.
504     fn add_used_global(&self, global: &'ll Value) {
505         let cast = unsafe { llvm::LLVMConstPointerCast(global, self.type_i8p()) };
506         self.used_statics.borrow_mut().push(cast);
507     }
508 }