]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_metadata/src/dependency_format.rs
Rollup merge of #89546 - joshtriplett:grow-metadata-faster, r=petrochenkov
[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 use rustc_target::spec::PanicStrategy;
64
65 crate fn calculate(tcx: TyCtxt<'_>) -> Dependencies {
66     tcx.sess
67         .crate_types()
68         .iter()
69         .map(|&ty| {
70             let linkage = calculate_type(tcx, ty);
71             verify_ok(tcx, &linkage);
72             (ty, linkage)
73         })
74         .collect::<Vec<_>>()
75 }
76
77 fn calculate_type(tcx: TyCtxt<'_>, ty: CrateType) -> DependencyList {
78     let sess = &tcx.sess;
79
80     if !sess.opts.output_types.should_codegen() {
81         return Vec::new();
82     }
83
84     let preferred_linkage = match ty {
85         // Generating a dylib without `-C prefer-dynamic` means that we're going
86         // to try to eagerly statically link all dependencies. This is normally
87         // done for end-product dylibs, not intermediate products.
88         //
89         // Treat cdylibs similarly. If `-C prefer-dynamic` is set, the caller may
90         // be code-size conscious, but without it, it makes sense to statically
91         // link a cdylib.
92         CrateType::Dylib | CrateType::Cdylib if !sess.opts.cg.prefer_dynamic => Linkage::Static,
93         CrateType::Dylib | CrateType::Cdylib => Linkage::Dynamic,
94
95         // If the global prefer_dynamic switch is turned off, or the final
96         // executable will be statically linked, prefer static crate linkage.
97         CrateType::Executable if !sess.opts.cg.prefer_dynamic || sess.crt_static(Some(ty)) => {
98             Linkage::Static
99         }
100         CrateType::Executable => Linkage::Dynamic,
101
102         // proc-macro crates are mostly cdylibs, but we also need metadata.
103         CrateType::ProcMacro => Linkage::Static,
104
105         // No linkage happens with rlibs, we just needed the metadata (which we
106         // got long ago), so don't bother with anything.
107         CrateType::Rlib => Linkage::NotLinked,
108
109         // staticlibs must have all static dependencies.
110         CrateType::Staticlib => Linkage::Static,
111     };
112
113     if preferred_linkage == Linkage::NotLinked {
114         // If the crate is not linked, there are no link-time dependencies.
115         return Vec::new();
116     }
117
118     if preferred_linkage == Linkage::Static {
119         // Attempt static linkage first. For dylibs and executables, we may be
120         // able to retry below with dynamic linkage.
121         if let Some(v) = attempt_static(tcx) {
122             return v;
123         }
124
125         // Staticlibs and static executables must have all static dependencies.
126         // If any are not found, generate some nice pretty errors.
127         if ty == CrateType::Staticlib
128             || (ty == CrateType::Executable
129                 && sess.crt_static(Some(ty))
130                 && !sess.target.crt_static_allows_dylibs)
131         {
132             for &cnum in tcx.crates(()).iter() {
133                 if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
134                     continue;
135                 }
136                 let src = tcx.used_crate_source(cnum);
137                 if src.rlib.is_some() {
138                     continue;
139                 }
140                 sess.err(&format!(
141                     "crate `{}` required to be available in rlib format, \
142                                    but was not found in this form",
143                     tcx.crate_name(cnum)
144                 ));
145             }
146             return Vec::new();
147         }
148     }
149
150     let mut formats = FxHashMap::default();
151
152     // Sweep all crates for found dylibs. Add all dylibs, as well as their
153     // dependencies, ensuring there are no conflicts. The only valid case for a
154     // dependency to be relied upon twice is for both cases to rely on a dylib.
155     for &cnum in tcx.crates(()).iter() {
156         if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
157             continue;
158         }
159         let name = tcx.crate_name(cnum);
160         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
161         if src.dylib.is_some() {
162             tracing::info!("adding dylib: {}", name);
163             add_library(tcx, cnum, RequireDynamic, &mut formats);
164             let deps = tcx.dylib_dependency_formats(cnum);
165             for &(depnum, style) in deps.iter() {
166                 tracing::info!("adding {:?}: {}", style, tcx.crate_name(depnum));
167                 add_library(tcx, depnum, style, &mut formats);
168             }
169         }
170     }
171
172     // Collect what we've got so far in the return vector.
173     let last_crate = tcx.crates(()).len();
174     let mut ret = (1..last_crate + 1)
175         .map(|cnum| match formats.get(&CrateNum::new(cnum)) {
176             Some(&RequireDynamic) => Linkage::Dynamic,
177             Some(&RequireStatic) => Linkage::IncludedFromDylib,
178             None => Linkage::NotLinked,
179         })
180         .collect::<Vec<_>>();
181
182     // Run through the dependency list again, and add any missing libraries as
183     // static libraries.
184     //
185     // If the crate hasn't been included yet and it's not actually required
186     // (e.g., it's an allocator) then we skip it here as well.
187     for &cnum in tcx.crates(()).iter() {
188         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
189         if src.dylib.is_none()
190             && !formats.contains_key(&cnum)
191             && tcx.dep_kind(cnum) == CrateDepKind::Explicit
192         {
193             assert!(src.rlib.is_some() || src.rmeta.is_some());
194             tracing::info!("adding staticlib: {}", tcx.crate_name(cnum));
195             add_library(tcx, cnum, RequireStatic, &mut formats);
196             ret[cnum.as_usize() - 1] = Linkage::Static;
197         }
198     }
199
200     // We've gotten this far because we're emitting some form of a final
201     // artifact which means that we may need to inject dependencies of some
202     // form.
203     //
204     // Things like allocators and panic runtimes may not have been activated
205     // quite yet, so do so here.
206     activate_injected_dep(CStore::from_tcx(tcx).injected_panic_runtime(), &mut ret, &|cnum| {
207         tcx.is_panic_runtime(cnum)
208     });
209
210     // When dylib B links to dylib A, then when using B we must also link to A.
211     // It could be the case, however, that the rlib for A is present (hence we
212     // found metadata), but the dylib for A has since been removed.
213     //
214     // For situations like this, we perform one last pass over the dependencies,
215     // making sure that everything is available in the requested format.
216     for (cnum, kind) in ret.iter().enumerate() {
217         let cnum = CrateNum::new(cnum + 1);
218         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
219         match *kind {
220             Linkage::NotLinked | Linkage::IncludedFromDylib => {}
221             Linkage::Static if src.rlib.is_some() => continue,
222             Linkage::Dynamic if src.dylib.is_some() => continue,
223             kind => {
224                 let kind = match kind {
225                     Linkage::Static => "rlib",
226                     _ => "dylib",
227                 };
228                 sess.err(&format!(
229                     "crate `{}` required to be available in {} format, \
230                                    but was not found in this form",
231                     tcx.crate_name(cnum),
232                     kind
233                 ));
234             }
235         }
236     }
237
238     ret
239 }
240
241 fn add_library(
242     tcx: TyCtxt<'_>,
243     cnum: CrateNum,
244     link: LinkagePreference,
245     m: &mut FxHashMap<CrateNum, LinkagePreference>,
246 ) {
247     match m.get(&cnum) {
248         Some(&link2) => {
249             // If the linkages differ, then we'd have two copies of the library
250             // if we continued linking. If the linkages are both static, then we
251             // would also have two copies of the library (static from two
252             // different locations).
253             //
254             // This error is probably a little obscure, but I imagine that it
255             // can be refined over time.
256             if link2 != link || link == RequireStatic {
257                 tcx.sess
258                     .struct_err(&format!(
259                         "cannot satisfy dependencies so `{}` only \
260                                               shows up once",
261                         tcx.crate_name(cnum)
262                     ))
263                     .help(
264                         "having upstream crates all available in one format \
265                            will likely make this go away",
266                     )
267                     .emit();
268             }
269         }
270         None => {
271             m.insert(cnum, link);
272         }
273     }
274 }
275
276 fn attempt_static(tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<DependencyList> {
277     let all_crates_available_as_rlib = tcx
278         .crates(())
279         .iter()
280         .copied()
281         .filter_map(|cnum| {
282             if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
283                 return None;
284             }
285             Some(tcx.used_crate_source(cnum).rlib.is_some())
286         })
287         .all(|is_rlib| is_rlib);
288     if !all_crates_available_as_rlib {
289         return None;
290     }
291
292     // All crates are available in an rlib format, so we're just going to link
293     // everything in explicitly so long as it's actually required.
294     let mut ret = tcx
295         .crates(())
296         .iter()
297         .map(|&cnum| {
298             if tcx.dep_kind(cnum) == CrateDepKind::Explicit {
299                 Linkage::Static
300             } else {
301                 Linkage::NotLinked
302             }
303         })
304         .collect::<Vec<_>>();
305
306     // Our allocator/panic runtime may not have been linked above if it wasn't
307     // explicitly linked, which is the case for any injected dependency. Handle
308     // that here and activate them.
309     activate_injected_dep(CStore::from_tcx(tcx).injected_panic_runtime(), &mut ret, &|cnum| {
310         tcx.is_panic_runtime(cnum)
311     });
312
313     Some(ret)
314 }
315
316 // Given a list of how to link upstream dependencies so far, ensure that an
317 // injected dependency is activated. This will not do anything if one was
318 // transitively included already (e.g., via a dylib or explicitly so).
319 //
320 // If an injected dependency was not found then we're guaranteed the
321 // metadata::creader module has injected that dependency (not listed as
322 // a required dependency) in one of the session's field. If this field is not
323 // set then this compilation doesn't actually need the dependency and we can
324 // also skip this step entirely.
325 fn activate_injected_dep(
326     injected: Option<CrateNum>,
327     list: &mut DependencyList,
328     replaces_injected: &dyn Fn(CrateNum) -> bool,
329 ) {
330     for (i, slot) in list.iter().enumerate() {
331         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
332         if !replaces_injected(cnum) {
333             continue;
334         }
335         if *slot != Linkage::NotLinked {
336             return;
337         }
338     }
339     if let Some(injected) = injected {
340         let idx = injected.as_usize() - 1;
341         assert_eq!(list[idx], Linkage::NotLinked);
342         list[idx] = Linkage::Static;
343     }
344 }
345
346 // After the linkage for a crate has been determined we need to verify that
347 // there's only going to be one allocator in the output.
348 fn verify_ok(tcx: TyCtxt<'_>, list: &[Linkage]) {
349     let sess = &tcx.sess;
350     if list.is_empty() {
351         return;
352     }
353     let mut panic_runtime = None;
354     for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
355         if let Linkage::NotLinked = *linkage {
356             continue;
357         }
358         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
359
360         if tcx.is_panic_runtime(cnum) {
361             if let Some((prev, _)) = panic_runtime {
362                 let prev_name = tcx.crate_name(prev);
363                 let cur_name = tcx.crate_name(cnum);
364                 sess.err(&format!(
365                     "cannot link together two \
366                                    panic runtimes: {} and {}",
367                     prev_name, cur_name
368                 ));
369             }
370             panic_runtime = Some((cnum, tcx.panic_strategy(cnum)));
371         }
372     }
373
374     // If we found a panic runtime, then we know by this point that it's the
375     // only one, but we perform validation here that all the panic strategy
376     // compilation modes for the whole DAG are valid.
377     if let Some((cnum, found_strategy)) = panic_runtime {
378         let desired_strategy = sess.panic_strategy();
379
380         // First up, validate that our selected panic runtime is indeed exactly
381         // our same strategy.
382         if found_strategy != desired_strategy {
383             sess.err(&format!(
384                 "the linked panic runtime `{}` is \
385                                not compiled with this crate's \
386                                panic strategy `{}`",
387                 tcx.crate_name(cnum),
388                 desired_strategy.desc()
389             ));
390         }
391
392         // Next up, verify that all other crates are compatible with this panic
393         // strategy. If the dep isn't linked, we ignore it, and if our strategy
394         // is abort then it's compatible with everything. Otherwise all crates'
395         // panic strategy must match our own.
396         for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
397             if let Linkage::NotLinked = *linkage {
398                 continue;
399             }
400             if desired_strategy == PanicStrategy::Abort {
401                 continue;
402             }
403             let cnum = CrateNum::new(i + 1);
404             if tcx.is_compiler_builtins(cnum) {
405                 continue;
406             }
407
408             let found_strategy = tcx.panic_strategy(cnum);
409             if desired_strategy != found_strategy {
410                 sess.err(&format!(
411                     "the crate `{}` is compiled with the \
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.debugging_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.debugging_opts.panic_in_drop.desc()
431                 ));
432             }
433         }
434     }
435 }