]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_codegen_llvm/src/consts.rs
Auto merge of #83357 - saethlin:vec-reserve-inlining, r=dtolnay
[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,
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             Pointer::new(alloc_id, Size::from_bytes(ptr_offset)).into(),
59             &Scalar { value: Primitive::Pointer, valid_range: 0..=!0 },
60             cx.type_i8p_ext(address_space),
61         ));
62         next_offset = offset + pointer_size;
63     }
64     if alloc.len() >= next_offset {
65         let range = next_offset..alloc.len();
66         // This `inspect` is okay since we have check that it is after all relocations, it is
67         // within the bounds of the allocation, and it doesn't affect interpreter execution (we
68         // inspect the result after interpreter execution). Any undef byte is replaced with some
69         // arbitrary byte value.
70         //
71         // FIXME: relay undef bytes to codegen as undef const bytes
72         let bytes = alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(range);
73         llvals.push(cx.const_bytes(bytes));
74     }
75
76     cx.const_struct(&llvals, true)
77 }
78
79 pub fn codegen_static_initializer(
80     cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>,
81     def_id: DefId,
82 ) -> Result<(&'ll Value, &'tcx Allocation), ErrorHandled> {
83     let alloc = cx.tcx.eval_static_initializer(def_id)?;
84     Ok((const_alloc_to_llvm(cx, alloc), alloc))
85 }
86
87 fn set_global_alignment(cx: &CodegenCx<'ll, '_>, gv: &'ll Value, mut align: Align) {
88     // The target may require greater alignment for globals than the type does.
89     // Note: GCC and Clang also allow `__attribute__((aligned))` on variables,
90     // which can force it to be smaller.  Rust doesn't support this yet.
91     if let Some(min) = cx.sess().target.min_global_align {
92         match Align::from_bits(min) {
93             Ok(min) => align = align.max(min),
94             Err(err) => {
95                 cx.sess().err(&format!("invalid minimum global alignment: {}", err));
96             }
97         }
98     }
99     unsafe {
100         llvm::LLVMSetAlignment(gv, align.bytes() as u32);
101     }
102 }
103
104 fn check_and_apply_linkage(
105     cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>,
106     attrs: &CodegenFnAttrs,
107     ty: Ty<'tcx>,
108     sym: &str,
109     span_def_id: DefId,
110 ) -> &'ll Value {
111     let llty = cx.layout_of(ty).llvm_type(cx);
112     if let Some(linkage) = attrs.linkage {
113         debug!("get_static: sym={} linkage={:?}", sym, linkage);
114
115         // If this is a static with a linkage specified, then we need to handle
116         // it a little specially. The typesystem prevents things like &T and
117         // extern "C" fn() from being non-null, so we can't just declare a
118         // static and call it a day. Some linkages (like weak) will make it such
119         // that the static actually has a null value.
120         let llty2 = if let ty::RawPtr(ref mt) = ty.kind() {
121             cx.layout_of(mt.ty).llvm_type(cx)
122         } else {
123             cx.sess().span_fatal(
124                 cx.tcx.def_span(span_def_id),
125                 "must have type `*const T` or `*mut T` due to `#[linkage]` attribute",
126             )
127         };
128         unsafe {
129             // Declare a symbol `foo` with the desired linkage.
130             let g1 = cx.declare_global(&sym, llty2);
131             llvm::LLVMRustSetLinkage(g1, base::linkage_to_llvm(linkage));
132
133             // Declare an internal global `extern_with_linkage_foo` which
134             // is initialized with the address of `foo`.  If `foo` is
135             // discarded during linking (for example, if `foo` has weak
136             // linkage and there are no definitions), then
137             // `extern_with_linkage_foo` will instead be initialized to
138             // zero.
139             let mut real_name = "_rust_extern_with_linkage_".to_string();
140             real_name.push_str(&sym);
141             let g2 = cx.define_global(&real_name, llty).unwrap_or_else(|| {
142                 cx.sess().span_fatal(
143                     cx.tcx.def_span(span_def_id),
144                     &format!("symbol `{}` is already defined", &sym),
145                 )
146             });
147             llvm::LLVMRustSetLinkage(g2, llvm::Linkage::InternalLinkage);
148             llvm::LLVMSetInitializer(g2, g1);
149             g2
150         }
151     } else {
152         // Generate an external declaration.
153         // FIXME(nagisa): investigate whether it can be changed into define_global
154         cx.declare_global(&sym, llty)
155     }
156 }
157
158 pub fn ptrcast(val: &'ll Value, ty: &'ll Type) -> &'ll Value {
159     unsafe { llvm::LLVMConstPointerCast(val, ty) }
160 }
161
162 impl CodegenCx<'ll, 'tcx> {
163     crate fn const_bitcast(&self, val: &'ll Value, ty: &'ll Type) -> &'ll Value {
164         unsafe { llvm::LLVMConstBitCast(val, ty) }
165     }
166
167     crate fn static_addr_of_mut(
168         &self,
169         cv: &'ll Value,
170         align: Align,
171         kind: Option<&str>,
172     ) -> &'ll Value {
173         unsafe {
174             let gv = match kind {
175                 Some(kind) if !self.tcx.sess.fewer_names() => {
176                     let name = self.generate_local_symbol_name(kind);
177                     let gv = self.define_global(&name[..], self.val_ty(cv)).unwrap_or_else(|| {
178                         bug!("symbol `{}` is already defined", name);
179                     });
180                     llvm::LLVMRustSetLinkage(gv, llvm::Linkage::PrivateLinkage);
181                     gv
182                 }
183                 _ => self.define_private_global(self.val_ty(cv)),
184             };
185             llvm::LLVMSetInitializer(gv, cv);
186             set_global_alignment(&self, gv, align);
187             llvm::SetUnnamedAddress(gv, llvm::UnnamedAddr::Global);
188             gv
189         }
190     }
191
192     crate fn get_static(&self, def_id: DefId) -> &'ll Value {
193         let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
194         if let Some(&g) = self.instances.borrow().get(&instance) {
195             return g;
196         }
197
198         let defined_in_current_codegen_unit =
199             self.codegen_unit.items().contains_key(&MonoItem::Static(def_id));
200         assert!(
201             !defined_in_current_codegen_unit,
202             "consts::get_static() should always hit the cache for \
203                  statics defined in the same CGU, but did not for `{:?}`",
204             def_id
205         );
206
207         let ty = instance.ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
208         let sym = self.tcx.symbol_name(instance).name;
209         let fn_attrs = self.tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
210
211         debug!("get_static: sym={} instance={:?} fn_attrs={:?}", sym, instance, fn_attrs);
212
213         let g = if def_id.is_local() && !self.tcx.is_foreign_item(def_id) {
214             let llty = self.layout_of(ty).llvm_type(self);
215             if let Some(g) = self.get_declared_value(sym) {
216                 if self.val_ty(g) != self.type_ptr_to(llty) {
217                     span_bug!(self.tcx.def_span(def_id), "Conflicting types for static");
218                 }
219             }
220
221             let g = self.declare_global(sym, llty);
222
223             if !self.tcx.is_reachable_non_generic(def_id) {
224                 unsafe {
225                     llvm::LLVMRustSetVisibility(g, llvm::Visibility::Hidden);
226                 }
227             }
228
229             g
230         } else {
231             check_and_apply_linkage(&self, &fn_attrs, ty, sym, def_id)
232         };
233
234         // Thread-local statics in some other crate need to *always* be linked
235         // against in a thread-local fashion, so we need to be sure to apply the
236         // thread-local attribute locally if it was present remotely. If we
237         // don't do this then linker errors can be generated where the linker
238         // complains that one object files has a thread local version of the
239         // symbol and another one doesn't.
240         if fn_attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::THREAD_LOCAL) {
241             llvm::set_thread_local_mode(g, self.tls_model);
242         }
243
244         if !def_id.is_local() {
245             let needs_dll_storage_attr = self.use_dll_storage_attrs && !self.tcx.is_foreign_item(def_id) &&
246                 // ThinLTO can't handle this workaround in all cases, so we don't
247                 // emit the attrs. Instead we make them unnecessary by disallowing
248                 // dynamic linking when linker plugin based LTO is enabled.
249                 !self.tcx.sess.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled();
250
251             // If this assertion triggers, there's something wrong with commandline
252             // argument validation.
253             debug_assert!(
254                 !(self.tcx.sess.opts.cg.linker_plugin_lto.enabled()
255                     && self.tcx.sess.target.is_like_windows
256                     && self.tcx.sess.opts.cg.prefer_dynamic)
257             );
258
259             if needs_dll_storage_attr {
260                 // This item is external but not foreign, i.e., it originates from an external Rust
261                 // crate. Since we don't know whether this crate will be linked dynamically or
262                 // statically in the final application, we always mark such symbols as 'dllimport'.
263                 // If final linkage happens to be static, we rely on compiler-emitted __imp_ stubs
264                 // to make things work.
265                 //
266                 // However, in some scenarios we defer emission of statics to downstream
267                 // crates, so there are cases where a static with an upstream DefId
268                 // is actually present in the current crate. We can find out via the
269                 // is_codegened_item query.
270                 if !self.tcx.is_codegened_item(def_id) {
271                     unsafe {
272                         llvm::LLVMSetDLLStorageClass(g, llvm::DLLStorageClass::DllImport);
273                     }
274                 }
275             }
276         }
277
278         if self.use_dll_storage_attrs && self.tcx.is_dllimport_foreign_item(def_id) {
279             // For foreign (native) libs we know the exact storage type to use.
280             unsafe {
281                 llvm::LLVMSetDLLStorageClass(g, llvm::DLLStorageClass::DllImport);
282             }
283         }
284
285         self.instances.borrow_mut().insert(instance, g);
286         g
287     }
288 }
289
290 impl StaticMethods for CodegenCx<'ll, 'tcx> {
291     fn static_addr_of(&self, cv: &'ll Value, align: Align, kind: Option<&str>) -> &'ll Value {
292         if let Some(&gv) = self.const_globals.borrow().get(&cv) {
293             unsafe {
294                 // Upgrade the alignment in cases where the same constant is used with different
295                 // alignment requirements
296                 let llalign = align.bytes() as u32;
297                 if llalign > llvm::LLVMGetAlignment(gv) {
298                     llvm::LLVMSetAlignment(gv, llalign);
299                 }
300             }
301             return gv;
302         }
303         let gv = self.static_addr_of_mut(cv, align, kind);
304         unsafe {
305             llvm::LLVMSetGlobalConstant(gv, True);
306         }
307         self.const_globals.borrow_mut().insert(cv, gv);
308         gv
309     }
310
311     fn codegen_static(&self, def_id: DefId, is_mutable: bool) {
312         unsafe {
313             let attrs = self.tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
314
315             let (v, alloc) = match codegen_static_initializer(&self, def_id) {
316                 Ok(v) => v,
317                 // Error has already been reported
318                 Err(_) => return,
319             };
320
321             let g = self.get_static(def_id);
322
323             // boolean SSA values are i1, but they have to be stored in i8 slots,
324             // otherwise some LLVM optimization passes don't work as expected
325             let mut val_llty = self.val_ty(v);
326             let v = if val_llty == self.type_i1() {
327                 val_llty = self.type_i8();
328                 llvm::LLVMConstZExt(v, val_llty)
329             } else {
330                 v
331             };
332
333             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
334             let ty = instance.ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
335             let llty = self.layout_of(ty).llvm_type(self);
336             let g = if val_llty == llty {
337                 g
338             } else {
339                 // If we created the global with the wrong type,
340                 // correct the type.
341                 let name = llvm::get_value_name(g).to_vec();
342                 llvm::set_value_name(g, b"");
343
344                 let linkage = llvm::LLVMRustGetLinkage(g);
345                 let visibility = llvm::LLVMRustGetVisibility(g);
346
347                 let new_g = llvm::LLVMRustGetOrInsertGlobal(
348                     self.llmod,
349                     name.as_ptr().cast(),
350                     name.len(),
351                     val_llty,
352                 );
353
354                 llvm::LLVMRustSetLinkage(new_g, linkage);
355                 llvm::LLVMRustSetVisibility(new_g, visibility);
356
357                 // To avoid breaking any invariants, we leave around the old
358                 // global for the moment; we'll replace all references to it
359                 // with the new global later. (See base::codegen_backend.)
360                 self.statics_to_rauw.borrow_mut().push((g, new_g));
361                 new_g
362             };
363             set_global_alignment(&self, g, self.align_of(ty));
364             llvm::LLVMSetInitializer(g, v);
365
366             // As an optimization, all shared statics which do not have interior
367             // mutability are placed into read-only memory.
368             if !is_mutable && self.type_is_freeze(ty) {
369                 llvm::LLVMSetGlobalConstant(g, llvm::True);
370             }
371
372             debuginfo::create_global_var_metadata(&self, def_id, g);
373
374             if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::THREAD_LOCAL) {
375                 llvm::set_thread_local_mode(g, self.tls_model);
376
377                 // Do not allow LLVM to change the alignment of a TLS on macOS.
378                 //
379                 // By default a global's alignment can be freely increased.
380                 // This allows LLVM to generate more performant instructions
381                 // e.g., using load-aligned into a SIMD register.
382                 //
383                 // However, on macOS 10.10 or below, the dynamic linker does not
384                 // respect any alignment given on the TLS (radar 24221680).
385                 // This will violate the alignment assumption, and causing segfault at runtime.
386                 //
387                 // This bug is very easy to trigger. In `println!` and `panic!`,
388                 // the `LOCAL_STDOUT`/`LOCAL_STDERR` handles are stored in a TLS,
389                 // which the values would be `mem::replace`d on initialization.
390                 // The implementation of `mem::replace` will use SIMD
391                 // whenever the size is 32 bytes or higher. LLVM notices SIMD is used
392                 // and tries to align `LOCAL_STDOUT`/`LOCAL_STDERR` to a 32-byte boundary,
393                 // which macOS's dyld disregarded and causing crashes
394                 // (see issues #51794, #51758, #50867, #48866 and #44056).
395                 //
396                 // To workaround the bug, we trick LLVM into not increasing
397                 // the global's alignment by explicitly assigning a section to it
398                 // (equivalent to automatically generating a `#[link_section]` attribute).
399                 // See the comment in the `GlobalValue::canIncreaseAlignment()` function
400                 // of `lib/IR/Globals.cpp` for why this works.
401                 //
402                 // When the alignment is not increased, the optimized `mem::replace`
403                 // will use load-unaligned instructions instead, and thus avoiding the crash.
404                 //
405                 // We could remove this hack whenever we decide to drop macOS 10.10 support.
406                 if self.tcx.sess.target.is_like_osx {
407                     // The `inspect` method is okay here because we checked relocations, and
408                     // because we are doing this access to inspect the final interpreter state
409                     // (not as part of the interpreter execution).
410                     //
411                     // FIXME: This check requires that the (arbitrary) value of undefined bytes
412                     // happens to be zero. Instead, we should only check the value of defined bytes
413                     // and set all undefined bytes to zero if this allocation is headed for the
414                     // BSS.
415                     let all_bytes_are_zero = alloc.relocations().is_empty()
416                         && alloc
417                             .inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(0..alloc.len())
418                             .iter()
419                             .all(|&byte| byte == 0);
420
421                     let sect_name = if all_bytes_are_zero {
422                         cstr!("__DATA,__thread_bss")
423                     } else {
424                         cstr!("__DATA,__thread_data")
425                     };
426                     llvm::LLVMSetSection(g, sect_name.as_ptr());
427                 }
428             }
429
430             // Wasm statics with custom link sections get special treatment as they
431             // go into custom sections of the wasm executable.
432             if self.tcx.sess.opts.target_triple.triple().starts_with("wasm32") {
433                 if let Some(section) = attrs.link_section {
434                     let section = llvm::LLVMMDStringInContext(
435                         self.llcx,
436                         section.as_str().as_ptr().cast(),
437                         section.as_str().len() as c_uint,
438                     );
439                     assert!(alloc.relocations().is_empty());
440
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 (not
443                     // as part of the interpreter execution).
444                     let bytes =
445                         alloc.inspect_with_uninit_and_ptr_outside_interpreter(0..alloc.len());
446                     let alloc = llvm::LLVMMDStringInContext(
447                         self.llcx,
448                         bytes.as_ptr().cast(),
449                         bytes.len() as c_uint,
450                     );
451                     let data = [section, alloc];
452                     let meta = llvm::LLVMMDNodeInContext(self.llcx, data.as_ptr(), 2);
453                     llvm::LLVMAddNamedMetadataOperand(
454                         self.llmod,
455                         "wasm.custom_sections\0".as_ptr().cast(),
456                         meta,
457                     );
458                 }
459             } else {
460                 base::set_link_section(g, &attrs);
461             }
462
463             if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::USED) {
464                 self.add_used_global(g);
465             }
466         }
467     }
468
469     /// Add a global value to a list to be stored in the `llvm.used` variable, an array of i8*.
470     fn add_used_global(&self, global: &'ll Value) {
471         let cast = unsafe { llvm::LLVMConstPointerCast(global, self.type_i8p()) };
472         self.used_statics.borrow_mut().push(cast);
473     }
474 }