]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/dep_graph/dep_node.rs
156a9641272f57ecbc2b44f61cf4c1f3285b2ab6
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / dep_graph / dep_node.rs
1 //! Nodes in the dependency graph.
2 //!
3 //! A node in the [dependency graph] is represented by a [`DepNode`].
4 //! A `DepNode` consists of a [`DepKind`] (which
5 //! specifies the kind of thing it represents, like a piece of HIR, MIR, etc.)
6 //! and a [`Fingerprint`], a 128-bit hash value, the exact meaning of which
7 //! depends on the node's `DepKind`. Together, the kind and the fingerprint
8 //! fully identify a dependency node, even across multiple compilation sessions.
9 //! In other words, the value of the fingerprint does not depend on anything
10 //! that is specific to a given compilation session, like an unpredictable
11 //! interning key (e.g., `NodeId`, `DefId`, `Symbol`) or the numeric value of a
12 //! pointer. The concept behind this could be compared to how git commit hashes
13 //! uniquely identify a given commit. The fingerprinting approach has
14 //! a few advantages:
15 //!
16 //! * A `DepNode` can simply be serialized to disk and loaded in another session
17 //!   without the need to do any "rebasing" (like we have to do for Spans and
18 //!   NodeIds) or "retracing" (like we had to do for `DefId` in earlier
19 //!   implementations of the dependency graph).
20 //! * A `Fingerprint` is just a bunch of bits, which allows `DepNode` to
21 //!   implement `Copy`, `Sync`, `Send`, `Freeze`, etc.
22 //! * Since we just have a bit pattern, `DepNode` can be mapped from disk into
23 //!   memory without any post-processing (e.g., "abomination-style" pointer
24 //!   reconstruction).
25 //! * Because a `DepNode` is self-contained, we can instantiate `DepNodes` that
26 //!   refer to things that do not exist anymore. In previous implementations
27 //!   `DepNode` contained a `DefId`. A `DepNode` referring to something that
28 //!   had been removed between the previous and the current compilation session
29 //!   could not be instantiated because the current compilation session
30 //!   contained no `DefId` for thing that had been removed.
31 //!
32 //! `DepNode` definition happens in the `define_dep_nodes!()` macro. This macro
33 //! defines the `DepKind` enum. Each `DepKind` has its own parameters that are
34 //! needed at runtime in order to construct a valid `DepNode` fingerprint.
35 //! However, only `CompileCodegenUnit` and `CompileMonoItem` are constructed
36 //! explicitly (with `make_compile_codegen_unit` cq `make_compile_mono_item`).
37 //!
38 //! Because the macro sees what parameters a given `DepKind` requires, it can
39 //! "infer" some properties for each kind of `DepNode`:
40 //!
41 //! * Whether a `DepNode` of a given kind has any parameters at all. Some
42 //!   `DepNode`s could represent global concepts with only one value.
43 //! * Whether it is possible, in principle, to reconstruct a query key from a
44 //!   given `DepNode`. Many `DepKind`s only require a single `DefId` parameter,
45 //!   in which case it is possible to map the node's fingerprint back to the
46 //!   `DefId` it was computed from. In other cases, too much information gets
47 //!   lost during fingerprint computation.
48 //!
49 //! `make_compile_codegen_unit` and `make_compile_mono_items`, together with
50 //! `DepNode::new()`, ensures that only valid `DepNode` instances can be
51 //! constructed. For example, the API does not allow for constructing
52 //! parameterless `DepNode`s with anything other than a zeroed out fingerprint.
53 //! More generally speaking, it relieves the user of the `DepNode` API of
54 //! having to know how to compute the expected fingerprint for a given set of
55 //! node parameters.
56 //!
57 //! [dependency graph]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/query.html
58
59 use crate::mir::mono::MonoItem;
60 use crate::ty::TyCtxt;
61
62 use rustc_data_structures::fingerprint::Fingerprint;
63 use rustc_hir::def_id::{CrateNum, DefId, LocalDefId};
64 use rustc_hir::definitions::DefPathHash;
65 use rustc_hir::HirId;
66 use rustc_query_system::dep_graph::FingerprintStyle;
67 use rustc_span::symbol::Symbol;
68 use std::hash::Hash;
69
70 pub use rustc_query_system::dep_graph::{DepContext, DepNodeParams};
71
72 /// This struct stores metadata about each DepKind.
73 ///
74 /// Information is retrieved by indexing the `DEP_KINDS` array using the integer value
75 /// of the `DepKind`. Overall, this allows to implement `DepContext` using this manual
76 /// jump table instead of large matches.
77 pub struct DepKindStruct {
78     /// Anonymous queries cannot be replayed from one compiler invocation to the next.
79     /// When their result is needed, it is recomputed. They are useful for fine-grained
80     /// dependency tracking, and caching within one compiler invocation.
81     pub is_anon: bool,
82
83     /// Eval-always queries do not track their dependencies, and are always recomputed, even if
84     /// their inputs have not changed since the last compiler invocation. The result is still
85     /// cached within one compiler invocation.
86     pub is_eval_always: bool,
87
88     /// Whether the query key can be recovered from the hashed fingerprint.
89     /// See [DepNodeParams] trait for the behaviour of each key type.
90     pub fingerprint_style: FingerprintStyle,
91
92     /// The red/green evaluation system will try to mark a specific DepNode in the
93     /// dependency graph as green by recursively trying to mark the dependencies of
94     /// that `DepNode` as green. While doing so, it will sometimes encounter a `DepNode`
95     /// where we don't know if it is red or green and we therefore actually have
96     /// to recompute its value in order to find out. Since the only piece of
97     /// information that we have at that point is the `DepNode` we are trying to
98     /// re-evaluate, we need some way to re-run a query from just that. This is what
99     /// `force_from_dep_node()` implements.
100     ///
101     /// In the general case, a `DepNode` consists of a `DepKind` and an opaque
102     /// GUID/fingerprint that will uniquely identify the node. This GUID/fingerprint
103     /// is usually constructed by computing a stable hash of the query-key that the
104     /// `DepNode` corresponds to. Consequently, it is not in general possible to go
105     /// back from hash to query-key (since hash functions are not reversible). For
106     /// this reason `force_from_dep_node()` is expected to fail from time to time
107     /// because we just cannot find out, from the `DepNode` alone, what the
108     /// corresponding query-key is and therefore cannot re-run the query.
109     ///
110     /// The system deals with this case letting `try_mark_green` fail which forces
111     /// the root query to be re-evaluated.
112     ///
113     /// Now, if `force_from_dep_node()` would always fail, it would be pretty useless.
114     /// Fortunately, we can use some contextual information that will allow us to
115     /// reconstruct query-keys for certain kinds of `DepNode`s. In particular, we
116     /// enforce by construction that the GUID/fingerprint of certain `DepNode`s is a
117     /// valid `DefPathHash`. Since we also always build a huge table that maps every
118     /// `DefPathHash` in the current codebase to the corresponding `DefId`, we have
119     /// everything we need to re-run the query.
120     ///
121     /// Take the `mir_promoted` query as an example. Like many other queries, it
122     /// just has a single parameter: the `DefId` of the item it will compute the
123     /// validated MIR for. Now, when we call `force_from_dep_node()` on a `DepNode`
124     /// with kind `MirValidated`, we know that the GUID/fingerprint of the `DepNode`
125     /// is actually a `DefPathHash`, and can therefore just look up the corresponding
126     /// `DefId` in `tcx.def_path_hash_to_def_id`.
127     pub force_from_dep_node: Option<fn(tcx: TyCtxt<'_>, dep_node: DepNode) -> bool>,
128
129     /// Invoke a query to put the on-disk cached value in memory.
130     pub try_load_from_on_disk_cache: Option<fn(TyCtxt<'_>, DepNode)>,
131 }
132
133 impl DepKind {
134     #[inline(always)]
135     pub fn fingerprint_style(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> FingerprintStyle {
136         // Only fetch the DepKindStruct once.
137         let data = tcx.query_kind(self);
138         if data.is_anon {
139             return FingerprintStyle::Opaque;
140         }
141         data.fingerprint_style
142     }
143 }
144
145 macro_rules! define_dep_nodes {
146     (
147     $(
148         [$($attrs:tt)*]
149         $variant:ident $(( $tuple_arg_ty:ty $(,)? ))*
150       ,)*
151     ) => (
152         #[macro_export]
153         macro_rules! make_dep_kind_array {
154             ($mod:ident) => {[ $($mod::$variant()),* ]};
155         }
156
157         /// This enum serves as an index into arrays built by `make_dep_kind_array`.
158         #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Encodable, Decodable)]
159         #[allow(non_camel_case_types)]
160         pub enum DepKind {
161             $($variant),*
162         }
163
164         fn dep_kind_from_label_string(label: &str) -> Result<DepKind, ()> {
165             match label {
166                 $(stringify!($variant) => Ok(DepKind::$variant),)*
167                 _ => Err(()),
168             }
169         }
170
171         /// Contains variant => str representations for constructing
172         /// DepNode groups for tests.
173         #[allow(dead_code, non_upper_case_globals)]
174         pub mod label_strs {
175            $(
176                 pub const $variant: &str = stringify!($variant);
177             )*
178         }
179     );
180 }
181
182 rustc_dep_node_append!([define_dep_nodes!][
183     // We use this for most things when incr. comp. is turned off.
184     [] Null,
185
186     // We use this to create a forever-red node.
187     [] Red,
188
189     [anon] TraitSelect,
190
191     // WARNING: if `Symbol` is changed, make sure you update `make_compile_codegen_unit` below.
192     [] CompileCodegenUnit(Symbol),
193
194     // WARNING: if `MonoItem` is changed, make sure you update `make_compile_mono_item` below.
195     // Only used by rustc_codegen_cranelift
196     [] CompileMonoItem(MonoItem),
197 ]);
198
199 // WARNING: `construct` is generic and does not know that `CompileCodegenUnit` takes `Symbol`s as keys.
200 // Be very careful changing this type signature!
201 pub(crate) fn make_compile_codegen_unit(tcx: TyCtxt<'_>, name: Symbol) -> DepNode {
202     DepNode::construct(tcx, DepKind::CompileCodegenUnit, &name)
203 }
204
205 // WARNING: `construct` is generic and does not know that `CompileMonoItem` takes `MonoItem`s as keys.
206 // Be very careful changing this type signature!
207 pub(crate) fn make_compile_mono_item<'tcx>(
208     tcx: TyCtxt<'tcx>,
209     mono_item: &MonoItem<'tcx>,
210 ) -> DepNode {
211     DepNode::construct(tcx, DepKind::CompileMonoItem, mono_item)
212 }
213
214 pub type DepNode = rustc_query_system::dep_graph::DepNode<DepKind>;
215
216 // We keep a lot of `DepNode`s in memory during compilation. It's not
217 // required that their size stay the same, but we don't want to change
218 // it inadvertently. This assert just ensures we're aware of any change.
219 #[cfg(any(target_arch = "x86", target_arch = "x86_64"))]
220 static_assert_size!(DepNode, 18);
221
222 #[cfg(not(any(target_arch = "x86", target_arch = "x86_64")))]
223 static_assert_size!(DepNode, 24);
224
225 pub trait DepNodeExt: Sized {
226     /// Construct a DepNode from the given DepKind and DefPathHash. This
227     /// method will assert that the given DepKind actually requires a
228     /// single DefId/DefPathHash parameter.
229     fn from_def_path_hash(tcx: TyCtxt<'_>, def_path_hash: DefPathHash, kind: DepKind) -> Self;
230
231     /// Extracts the DefId corresponding to this DepNode. This will work
232     /// if two conditions are met:
233     ///
234     /// 1. The Fingerprint of the DepNode actually is a DefPathHash, and
235     /// 2. the item that the DefPath refers to exists in the current tcx.
236     ///
237     /// Condition (1) is determined by the DepKind variant of the
238     /// DepNode. Condition (2) might not be fulfilled if a DepNode
239     /// refers to something from the previous compilation session that
240     /// has been removed.
241     fn extract_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<DefId>;
242
243     /// Used in testing
244     fn from_label_string(
245         tcx: TyCtxt<'_>,
246         label: &str,
247         def_path_hash: DefPathHash,
248     ) -> Result<Self, ()>;
249
250     /// Used in testing
251     fn has_label_string(label: &str) -> bool;
252 }
253
254 impl DepNodeExt for DepNode {
255     /// Construct a DepNode from the given DepKind and DefPathHash. This
256     /// method will assert that the given DepKind actually requires a
257     /// single DefId/DefPathHash parameter.
258     fn from_def_path_hash(tcx: TyCtxt<'_>, def_path_hash: DefPathHash, kind: DepKind) -> DepNode {
259         debug_assert!(kind.fingerprint_style(tcx) == FingerprintStyle::DefPathHash);
260         DepNode { kind, hash: def_path_hash.0.into() }
261     }
262
263     /// Extracts the DefId corresponding to this DepNode. This will work
264     /// if two conditions are met:
265     ///
266     /// 1. The Fingerprint of the DepNode actually is a DefPathHash, and
267     /// 2. the item that the DefPath refers to exists in the current tcx.
268     ///
269     /// Condition (1) is determined by the DepKind variant of the
270     /// DepNode. Condition (2) might not be fulfilled if a DepNode
271     /// refers to something from the previous compilation session that
272     /// has been removed.
273     fn extract_def_id<'tcx>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<DefId> {
274         if self.kind.fingerprint_style(tcx) == FingerprintStyle::DefPathHash {
275             Some(tcx.def_path_hash_to_def_id(DefPathHash(self.hash.into()), &mut || {
276                 panic!("Failed to extract DefId: {:?} {}", self.kind, self.hash)
277             }))
278         } else {
279             None
280         }
281     }
282
283     /// Used in testing
284     fn from_label_string(
285         tcx: TyCtxt<'_>,
286         label: &str,
287         def_path_hash: DefPathHash,
288     ) -> Result<DepNode, ()> {
289         let kind = dep_kind_from_label_string(label)?;
290
291         match kind.fingerprint_style(tcx) {
292             FingerprintStyle::Opaque => Err(()),
293             FingerprintStyle::Unit => Ok(DepNode::new_no_params(tcx, kind)),
294             FingerprintStyle::DefPathHash => {
295                 Ok(DepNode::from_def_path_hash(tcx, def_path_hash, kind))
296             }
297         }
298     }
299
300     /// Used in testing
301     fn has_label_string(label: &str) -> bool {
302         dep_kind_from_label_string(label).is_ok()
303     }
304 }
305
306 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for () {
307     #[inline(always)]
308     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
309         FingerprintStyle::Unit
310     }
311
312     #[inline(always)]
313     fn to_fingerprint(&self, _: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
314         Fingerprint::ZERO
315     }
316
317     #[inline(always)]
318     fn recover(_: TyCtxt<'tcx>, _: &DepNode) -> Option<Self> {
319         Some(())
320     }
321 }
322
323 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for DefId {
324     #[inline(always)]
325     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
326         FingerprintStyle::DefPathHash
327     }
328
329     #[inline(always)]
330     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
331         tcx.def_path_hash(*self).0
332     }
333
334     #[inline(always)]
335     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
336         tcx.def_path_str(*self)
337     }
338
339     #[inline(always)]
340     fn recover(tcx: TyCtxt<'tcx>, dep_node: &DepNode) -> Option<Self> {
341         dep_node.extract_def_id(tcx)
342     }
343 }
344
345 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for LocalDefId {
346     #[inline(always)]
347     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
348         FingerprintStyle::DefPathHash
349     }
350
351     #[inline(always)]
352     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
353         self.to_def_id().to_fingerprint(tcx)
354     }
355
356     #[inline(always)]
357     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
358         self.to_def_id().to_debug_str(tcx)
359     }
360
361     #[inline(always)]
362     fn recover(tcx: TyCtxt<'tcx>, dep_node: &DepNode) -> Option<Self> {
363         dep_node.extract_def_id(tcx).map(|id| id.expect_local())
364     }
365 }
366
367 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for CrateNum {
368     #[inline(always)]
369     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
370         FingerprintStyle::DefPathHash
371     }
372
373     #[inline(always)]
374     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
375         let def_id = self.as_def_id();
376         def_id.to_fingerprint(tcx)
377     }
378
379     #[inline(always)]
380     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
381         tcx.crate_name(*self).to_string()
382     }
383
384     #[inline(always)]
385     fn recover(tcx: TyCtxt<'tcx>, dep_node: &DepNode) -> Option<Self> {
386         dep_node.extract_def_id(tcx).map(|id| id.krate)
387     }
388 }
389
390 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for (DefId, DefId) {
391     #[inline(always)]
392     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
393         FingerprintStyle::Opaque
394     }
395
396     // We actually would not need to specialize the implementation of this
397     // method but it's faster to combine the hashes than to instantiate a full
398     // hashing context and stable-hashing state.
399     #[inline(always)]
400     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
401         let (def_id_0, def_id_1) = *self;
402
403         let def_path_hash_0 = tcx.def_path_hash(def_id_0);
404         let def_path_hash_1 = tcx.def_path_hash(def_id_1);
405
406         def_path_hash_0.0.combine(def_path_hash_1.0)
407     }
408
409     #[inline(always)]
410     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
411         let (def_id_0, def_id_1) = *self;
412
413         format!("({}, {})", tcx.def_path_debug_str(def_id_0), tcx.def_path_debug_str(def_id_1))
414     }
415 }
416
417 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for HirId {
418     #[inline(always)]
419     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
420         FingerprintStyle::Opaque
421     }
422
423     // We actually would not need to specialize the implementation of this
424     // method but it's faster to combine the hashes than to instantiate a full
425     // hashing context and stable-hashing state.
426     #[inline(always)]
427     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
428         let HirId { owner, local_id } = *self;
429
430         let def_path_hash = tcx.def_path_hash(owner.to_def_id());
431         let local_id = Fingerprint::from_smaller_hash(local_id.as_u32().into());
432
433         def_path_hash.0.combine(local_id)
434     }
435 }