]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_metadata/src/dependency_format.rs
Auto merge of #99677 - pietroalbini:pa-fix-97786-perf-regression, r=Mark-Simulacrum
[rust.git] / compiler / rustc_metadata / src / dependency_format.rs
1 //! Resolution of mixing rlibs and dylibs
2 //!
3 //! When producing a final artifact, such as a dynamic library, the compiler has
4 //! a choice between linking an rlib or linking a dylib of all upstream
5 //! dependencies. The linking phase must guarantee, however, that a library only
6 //! show up once in the object file. For example, it is illegal for library A to
7 //! be statically linked to B and C in separate dylibs, and then link B and C
8 //! into a crate D (because library A appears twice).
9 //!
10 //! The job of this module is to calculate what format each upstream crate
11 //! should be used when linking each output type requested in this session. This
12 //! generally follows this set of rules:
13 //!
14 //! 1. Each library must appear exactly once in the output.
15 //! 2. Each rlib contains only one library (it's just an object file)
16 //! 3. Each dylib can contain more than one library (due to static linking),
17 //!    and can also bring in many dynamic dependencies.
18 //!
19 //! With these constraints in mind, it's generally a very difficult problem to
20 //! find a solution that's not "all rlibs" or "all dylibs". I have suspicions
21 //! that NP-ness may come into the picture here...
22 //!
23 //! The current selection algorithm below looks mostly similar to:
24 //!
25 //! 1. If static linking is required, then require all upstream dependencies
26 //!    to be available as rlibs. If not, generate an error.
27 //! 2. If static linking is requested (generating an executable), then
28 //!    attempt to use all upstream dependencies as rlibs. If any are not
29 //!    found, bail out and continue to step 3.
30 //! 3. Static linking has failed, at least one library must be dynamically
31 //!    linked. Apply a heuristic by greedily maximizing the number of
32 //!    dynamically linked libraries.
33 //! 4. Each upstream dependency available as a dynamic library is
34 //!    registered. The dependencies all propagate, adding to a map. It is
35 //!    possible for a dylib to add a static library as a dependency, but it
36 //!    is illegal for two dylibs to add the same static library as a
37 //!    dependency. The same dylib can be added twice. Additionally, it is
38 //!    illegal to add a static dependency when it was previously found as a
39 //!    dylib (and vice versa)
40 //! 5. After all dynamic dependencies have been traversed, re-traverse the
41 //!    remaining dependencies and add them statically (if they haven't been
42 //!    added already).
43 //!
44 //! While not perfect, this algorithm should help support use-cases such as leaf
45 //! dependencies being static while the larger tree of inner dependencies are
46 //! all dynamic. This isn't currently very well battle tested, so it will likely
47 //! fall short in some use cases.
48 //!
49 //! Currently, there is no way to specify the preference of linkage with a
50 //! particular library (other than a global dynamic/static switch).
51 //! Additionally, the algorithm is geared towards finding *any* solution rather
52 //! than finding a number of solutions (there are normally quite a few).
53
54 use crate::creader::CStore;
55
56 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
57 use rustc_hir::def_id::CrateNum;
58 use rustc_middle::middle::dependency_format::{Dependencies, DependencyList, Linkage};
59 use rustc_middle::ty::TyCtxt;
60 use rustc_session::config::CrateType;
61 use rustc_session::cstore::CrateDepKind;
62 use rustc_session::cstore::LinkagePreference::{self, RequireDynamic, RequireStatic};
63
64 pub(crate) fn calculate(tcx: TyCtxt<'_>) -> Dependencies {
65     tcx.sess
66         .crate_types()
67         .iter()
68         .map(|&ty| {
69             let linkage = calculate_type(tcx, ty);
70             verify_ok(tcx, &linkage);
71             (ty, linkage)
72         })
73         .collect::<Vec<_>>()
74 }
75
76 fn calculate_type(tcx: TyCtxt<'_>, ty: CrateType) -> DependencyList {
77     let sess = &tcx.sess;
78
79     if !sess.opts.output_types.should_codegen() {
80         return Vec::new();
81     }
82
83     let preferred_linkage = match ty {
84         // Generating a dylib without `-C prefer-dynamic` means that we're going
85         // to try to eagerly statically link all dependencies. This is normally
86         // done for end-product dylibs, not intermediate products.
87         //
88         // Treat cdylibs similarly. If `-C prefer-dynamic` is set, the caller may
89         // be code-size conscious, but without it, it makes sense to statically
90         // link a cdylib.
91         CrateType::Dylib | CrateType::Cdylib if !sess.opts.cg.prefer_dynamic => Linkage::Static,
92         CrateType::Dylib | CrateType::Cdylib => Linkage::Dynamic,
93
94         // If the global prefer_dynamic switch is turned off, or the final
95         // executable will be statically linked, prefer static crate linkage.
96         CrateType::Executable if !sess.opts.cg.prefer_dynamic || sess.crt_static(Some(ty)) => {
97             Linkage::Static
98         }
99         CrateType::Executable => Linkage::Dynamic,
100
101         // proc-macro crates are mostly cdylibs, but we also need metadata.
102         CrateType::ProcMacro => Linkage::Static,
103
104         // No linkage happens with rlibs, we just needed the metadata (which we
105         // got long ago), so don't bother with anything.
106         CrateType::Rlib => Linkage::NotLinked,
107
108         // staticlibs must have all static dependencies.
109         CrateType::Staticlib => Linkage::Static,
110     };
111
112     if preferred_linkage == Linkage::NotLinked {
113         // If the crate is not linked, there are no link-time dependencies.
114         return Vec::new();
115     }
116
117     if preferred_linkage == Linkage::Static {
118         // Attempt static linkage first. For dylibs and executables, we may be
119         // able to retry below with dynamic linkage.
120         if let Some(v) = attempt_static(tcx) {
121             return v;
122         }
123
124         // Staticlibs and static executables must have all static dependencies.
125         // If any are not found, generate some nice pretty errors.
126         if ty == CrateType::Staticlib
127             || (ty == CrateType::Executable
128                 && sess.crt_static(Some(ty))
129                 && !sess.target.crt_static_allows_dylibs)
130         {
131             for &cnum in tcx.crates(()).iter() {
132                 if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
133                     continue;
134                 }
135                 let src = tcx.used_crate_source(cnum);
136                 if src.rlib.is_some() {
137                     continue;
138                 }
139                 sess.err(&format!(
140                     "crate `{}` required to be available in rlib format, \
141                                    but was not found in this form",
142                     tcx.crate_name(cnum)
143                 ));
144             }
145             return Vec::new();
146         }
147     }
148
149     let mut formats = FxHashMap::default();
150
151     // Sweep all crates for found dylibs. Add all dylibs, as well as their
152     // dependencies, ensuring there are no conflicts. The only valid case for a
153     // dependency to be relied upon twice is for both cases to rely on a dylib.
154     for &cnum in tcx.crates(()).iter() {
155         if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
156             continue;
157         }
158         let name = tcx.crate_name(cnum);
159         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
160         if src.dylib.is_some() {
161             tracing::info!("adding dylib: {}", name);
162             add_library(tcx, cnum, RequireDynamic, &mut formats);
163             let deps = tcx.dylib_dependency_formats(cnum);
164             for &(depnum, style) in deps.iter() {
165                 tracing::info!("adding {:?}: {}", style, tcx.crate_name(depnum));
166                 add_library(tcx, depnum, style, &mut formats);
167             }
168         }
169     }
170
171     // Collect what we've got so far in the return vector.
172     let last_crate = tcx.crates(()).len();
173     let mut ret = (1..last_crate + 1)
174         .map(|cnum| match formats.get(&CrateNum::new(cnum)) {
175             Some(&RequireDynamic) => Linkage::Dynamic,
176             Some(&RequireStatic) => Linkage::IncludedFromDylib,
177             None => Linkage::NotLinked,
178         })
179         .collect::<Vec<_>>();
180
181     // Run through the dependency list again, and add any missing libraries as
182     // static libraries.
183     //
184     // If the crate hasn't been included yet and it's not actually required
185     // (e.g., it's an allocator) then we skip it here as well.
186     for &cnum in tcx.crates(()).iter() {
187         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
188         if src.dylib.is_none()
189             && !formats.contains_key(&cnum)
190             && tcx.dep_kind(cnum) == CrateDepKind::Explicit
191         {
192             assert!(src.rlib.is_some() || src.rmeta.is_some());
193             tracing::info!("adding staticlib: {}", tcx.crate_name(cnum));
194             add_library(tcx, cnum, RequireStatic, &mut formats);
195             ret[cnum.as_usize() - 1] = Linkage::Static;
196         }
197     }
198
199     // We've gotten this far because we're emitting some form of a final
200     // artifact which means that we may need to inject dependencies of some
201     // form.
202     //
203     // Things like allocators and panic runtimes may not have been activated
204     // quite yet, so do so here.
205     activate_injected_dep(CStore::from_tcx(tcx).injected_panic_runtime(), &mut ret, &|cnum| {
206         tcx.is_panic_runtime(cnum)
207     });
208
209     // When dylib B links to dylib A, then when using B we must also link to A.
210     // It could be the case, however, that the rlib for A is present (hence we
211     // found metadata), but the dylib for A has since been removed.
212     //
213     // For situations like this, we perform one last pass over the dependencies,
214     // making sure that everything is available in the requested format.
215     for (cnum, kind) in ret.iter().enumerate() {
216         let cnum = CrateNum::new(cnum + 1);
217         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
218         match *kind {
219             Linkage::NotLinked | Linkage::IncludedFromDylib => {}
220             Linkage::Static if src.rlib.is_some() => continue,
221             Linkage::Dynamic if src.dylib.is_some() => continue,
222             kind => {
223                 let kind = match kind {
224                     Linkage::Static => "rlib",
225                     _ => "dylib",
226                 };
227                 sess.err(&format!(
228                     "crate `{}` required to be available in {} format, \
229                                    but was not found in this form",
230                     tcx.crate_name(cnum),
231                     kind
232                 ));
233             }
234         }
235     }
236
237     ret
238 }
239
240 fn add_library(
241     tcx: TyCtxt<'_>,
242     cnum: CrateNum,
243     link: LinkagePreference,
244     m: &mut FxHashMap<CrateNum, LinkagePreference>,
245 ) {
246     match m.get(&cnum) {
247         Some(&link2) => {
248             // If the linkages differ, then we'd have two copies of the library
249             // if we continued linking. If the linkages are both static, then we
250             // would also have two copies of the library (static from two
251             // different locations).
252             //
253             // This error is probably a little obscure, but I imagine that it
254             // can be refined over time.
255             if link2 != link || link == RequireStatic {
256                 tcx.sess
257                     .struct_err(&format!(
258                         "cannot satisfy dependencies so `{}` only \
259                                               shows up once",
260                         tcx.crate_name(cnum)
261                     ))
262                     .help(
263                         "having upstream crates all available in one format \
264                            will likely make this go away",
265                     )
266                     .emit();
267             }
268         }
269         None => {
270             m.insert(cnum, link);
271         }
272     }
273 }
274
275 fn attempt_static(tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<DependencyList> {
276     let all_crates_available_as_rlib = tcx
277         .crates(())
278         .iter()
279         .copied()
280         .filter_map(|cnum| {
281             if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
282                 return None;
283             }
284             Some(tcx.used_crate_source(cnum).rlib.is_some())
285         })
286         .all(|is_rlib| is_rlib);
287     if !all_crates_available_as_rlib {
288         return None;
289     }
290
291     // All crates are available in an rlib format, so we're just going to link
292     // everything in explicitly so long as it's actually required.
293     let mut ret = tcx
294         .crates(())
295         .iter()
296         .map(|&cnum| {
297             if tcx.dep_kind(cnum) == CrateDepKind::Explicit {
298                 Linkage::Static
299             } else {
300                 Linkage::NotLinked
301             }
302         })
303         .collect::<Vec<_>>();
304
305     // Our allocator/panic runtime may not have been linked above if it wasn't
306     // explicitly linked, which is the case for any injected dependency. Handle
307     // that here and activate them.
308     activate_injected_dep(CStore::from_tcx(tcx).injected_panic_runtime(), &mut ret, &|cnum| {
309         tcx.is_panic_runtime(cnum)
310     });
311
312     Some(ret)
313 }
314
315 // Given a list of how to link upstream dependencies so far, ensure that an
316 // injected dependency is activated. This will not do anything if one was
317 // transitively included already (e.g., via a dylib or explicitly so).
318 //
319 // If an injected dependency was not found then we're guaranteed the
320 // metadata::creader module has injected that dependency (not listed as
321 // a required dependency) in one of the session's field. If this field is not
322 // set then this compilation doesn't actually need the dependency and we can
323 // also skip this step entirely.
324 fn activate_injected_dep(
325     injected: Option<CrateNum>,
326     list: &mut DependencyList,
327     replaces_injected: &dyn Fn(CrateNum) -> bool,
328 ) {
329     for (i, slot) in list.iter().enumerate() {
330         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
331         if !replaces_injected(cnum) {
332             continue;
333         }
334         if *slot != Linkage::NotLinked {
335             return;
336         }
337     }
338     if let Some(injected) = injected {
339         let idx = injected.as_usize() - 1;
340         assert_eq!(list[idx], Linkage::NotLinked);
341         list[idx] = Linkage::Static;
342     }
343 }
344
345 // After the linkage for a crate has been determined we need to verify that
346 // there's only going to be one allocator in the output.
347 fn verify_ok(tcx: TyCtxt<'_>, list: &[Linkage]) {
348     let sess = &tcx.sess;
349     if list.is_empty() {
350         return;
351     }
352     let mut panic_runtime = None;
353     for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
354         if let Linkage::NotLinked = *linkage {
355             continue;
356         }
357         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
358
359         if tcx.is_panic_runtime(cnum) {
360             if let Some((prev, _)) = panic_runtime {
361                 let prev_name = tcx.crate_name(prev);
362                 let cur_name = tcx.crate_name(cnum);
363                 sess.err(&format!(
364                     "cannot link together two \
365                                    panic runtimes: {} and {}",
366                     prev_name, cur_name
367                 ));
368             }
369             panic_runtime = Some((
370                 cnum,
371                 tcx.required_panic_strategy(cnum).unwrap_or_else(|| {
372                     bug!("cannot determine panic strategy of a panic runtime");
373                 }),
374             ));
375         }
376     }
377
378     // If we found a panic runtime, then we know by this point that it's the
379     // only one, but we perform validation here that all the panic strategy
380     // compilation modes for the whole DAG are valid.
381     if let Some((runtime_cnum, found_strategy)) = panic_runtime {
382         let desired_strategy = sess.panic_strategy();
383
384         // First up, validate that our selected panic runtime is indeed exactly
385         // our same strategy.
386         if found_strategy != desired_strategy {
387             sess.err(&format!(
388                 "the linked panic runtime `{}` is \
389                                not compiled with this crate's \
390                                panic strategy `{}`",
391                 tcx.crate_name(runtime_cnum),
392                 desired_strategy.desc()
393             ));
394         }
395
396         // Next up, verify that all other crates are compatible with this panic
397         // strategy. If the dep isn't linked, we ignore it, and if our strategy
398         // is abort then it's compatible with everything. Otherwise all crates'
399         // panic strategy must match our own.
400         for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
401             if let Linkage::NotLinked = *linkage {
402                 continue;
403             }
404             let cnum = CrateNum::new(i + 1);
405             if cnum == runtime_cnum || tcx.is_compiler_builtins(cnum) {
406                 continue;
407             }
408
409             if let Some(found_strategy) = tcx.required_panic_strategy(cnum) && desired_strategy != found_strategy {
410                 sess.err(&format!(
411                     "the crate `{}` requires \
412                                panic strategy `{}` which is \
413                                incompatible with this crate's \
414                                strategy of `{}`",
415                     tcx.crate_name(cnum),
416                     found_strategy.desc(),
417                     desired_strategy.desc()
418                 ));
419             }
420
421             let found_drop_strategy = tcx.panic_in_drop_strategy(cnum);
422             if tcx.sess.opts.unstable_opts.panic_in_drop != found_drop_strategy {
423                 sess.err(&format!(
424                     "the crate `{}` is compiled with the \
425                                panic-in-drop strategy `{}` which is \
426                                incompatible with this crate's \
427                                strategy of `{}`",
428                     tcx.crate_name(cnum),
429                     found_drop_strategy.desc(),
430                     tcx.sess.opts.unstable_opts.panic_in_drop.desc()
431                 ));
432             }
433         }
434     }
435 }