]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/dep_graph/dep_node.rs
merge rustc history
[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, ItemLocalId};
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<'tcx> {
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<'tcx>, 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<'tcx>, 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      $($(#[$attr:meta])*
148         [$($modifiers:tt)*] fn $variant:ident($($K:tt)*) -> $V:ty,)*) => {
149
150         #[macro_export]
151         macro_rules! make_dep_kind_array {
152             ($mod:ident) => {[ $($mod::$variant()),* ]};
153         }
154
155         /// This enum serves as an index into arrays built by `make_dep_kind_array`.
156         #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Encodable, Decodable)]
157         #[allow(non_camel_case_types)]
158         pub enum DepKind {
159             $( $( #[$attr] )* $variant),*
160         }
161
162         fn dep_kind_from_label_string(label: &str) -> Result<DepKind, ()> {
163             match label {
164                 $(stringify!($variant) => Ok(DepKind::$variant),)*
165                 _ => Err(()),
166             }
167         }
168
169         /// Contains variant => str representations for constructing
170         /// DepNode groups for tests.
171         #[allow(dead_code, non_upper_case_globals)]
172         pub mod label_strs {
173            $(
174                 pub const $variant: &str = stringify!($variant);
175             )*
176         }
177     };
178 }
179
180 rustc_query_append!(define_dep_nodes![
181     /// We use this for most things when incr. comp. is turned off.
182     [] fn Null() -> (),
183     /// We use this to create a forever-red node.
184     [] fn Red() -> (),
185     [] fn TraitSelect() -> (),
186     [] fn CompileCodegenUnit() -> (),
187     [] fn CompileMonoItem() -> (),
188 ]);
189
190 // WARNING: `construct` is generic and does not know that `CompileCodegenUnit` takes `Symbol`s as keys.
191 // Be very careful changing this type signature!
192 pub(crate) fn make_compile_codegen_unit(tcx: TyCtxt<'_>, name: Symbol) -> DepNode {
193     DepNode::construct(tcx, DepKind::CompileCodegenUnit, &name)
194 }
195
196 // WARNING: `construct` is generic and does not know that `CompileMonoItem` takes `MonoItem`s as keys.
197 // Be very careful changing this type signature!
198 pub(crate) fn make_compile_mono_item<'tcx>(
199     tcx: TyCtxt<'tcx>,
200     mono_item: &MonoItem<'tcx>,
201 ) -> DepNode {
202     DepNode::construct(tcx, DepKind::CompileMonoItem, mono_item)
203 }
204
205 pub type DepNode = rustc_query_system::dep_graph::DepNode<DepKind>;
206
207 // We keep a lot of `DepNode`s in memory during compilation. It's not
208 // required that their size stay the same, but we don't want to change
209 // it inadvertently. This assert just ensures we're aware of any change.
210 #[cfg(any(target_arch = "x86", target_arch = "x86_64"))]
211 static_assert_size!(DepNode, 18);
212
213 #[cfg(not(any(target_arch = "x86", target_arch = "x86_64")))]
214 static_assert_size!(DepNode, 24);
215
216 pub trait DepNodeExt: Sized {
217     /// Construct a DepNode from the given DepKind and DefPathHash. This
218     /// method will assert that the given DepKind actually requires a
219     /// single DefId/DefPathHash parameter.
220     fn from_def_path_hash(tcx: TyCtxt<'_>, def_path_hash: DefPathHash, kind: DepKind) -> Self;
221
222     /// Extracts the DefId corresponding to this DepNode. This will work
223     /// if two conditions are met:
224     ///
225     /// 1. The Fingerprint of the DepNode actually is a DefPathHash, and
226     /// 2. the item that the DefPath refers to exists in the current tcx.
227     ///
228     /// Condition (1) is determined by the DepKind variant of the
229     /// DepNode. Condition (2) might not be fulfilled if a DepNode
230     /// refers to something from the previous compilation session that
231     /// has been removed.
232     fn extract_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<DefId>;
233
234     /// Used in testing
235     fn from_label_string(
236         tcx: TyCtxt<'_>,
237         label: &str,
238         def_path_hash: DefPathHash,
239     ) -> Result<Self, ()>;
240
241     /// Used in testing
242     fn has_label_string(label: &str) -> bool;
243 }
244
245 impl DepNodeExt for DepNode {
246     /// Construct a DepNode from the given DepKind and DefPathHash. This
247     /// method will assert that the given DepKind actually requires a
248     /// single DefId/DefPathHash parameter.
249     fn from_def_path_hash(tcx: TyCtxt<'_>, def_path_hash: DefPathHash, kind: DepKind) -> DepNode {
250         debug_assert!(kind.fingerprint_style(tcx) == FingerprintStyle::DefPathHash);
251         DepNode { kind, hash: def_path_hash.0.into() }
252     }
253
254     /// Extracts the DefId corresponding to this DepNode. This will work
255     /// if two conditions are met:
256     ///
257     /// 1. The Fingerprint of the DepNode actually is a DefPathHash, and
258     /// 2. the item that the DefPath refers to exists in the current tcx.
259     ///
260     /// Condition (1) is determined by the DepKind variant of the
261     /// DepNode. Condition (2) might not be fulfilled if a DepNode
262     /// refers to something from the previous compilation session that
263     /// has been removed.
264     fn extract_def_id<'tcx>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<DefId> {
265         if self.kind.fingerprint_style(tcx) == FingerprintStyle::DefPathHash {
266             Some(tcx.def_path_hash_to_def_id(DefPathHash(self.hash.into()), &mut || {
267                 panic!("Failed to extract DefId: {:?} {}", self.kind, self.hash)
268             }))
269         } else {
270             None
271         }
272     }
273
274     /// Used in testing
275     fn from_label_string(
276         tcx: TyCtxt<'_>,
277         label: &str,
278         def_path_hash: DefPathHash,
279     ) -> Result<DepNode, ()> {
280         let kind = dep_kind_from_label_string(label)?;
281
282         match kind.fingerprint_style(tcx) {
283             FingerprintStyle::Opaque | FingerprintStyle::HirId => Err(()),
284             FingerprintStyle::Unit => Ok(DepNode::new_no_params(tcx, kind)),
285             FingerprintStyle::DefPathHash => {
286                 Ok(DepNode::from_def_path_hash(tcx, def_path_hash, kind))
287             }
288         }
289     }
290
291     /// Used in testing
292     fn has_label_string(label: &str) -> bool {
293         dep_kind_from_label_string(label).is_ok()
294     }
295 }
296
297 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for () {
298     #[inline(always)]
299     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
300         FingerprintStyle::Unit
301     }
302
303     #[inline(always)]
304     fn to_fingerprint(&self, _: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
305         Fingerprint::ZERO
306     }
307
308     #[inline(always)]
309     fn recover(_: TyCtxt<'tcx>, _: &DepNode) -> Option<Self> {
310         Some(())
311     }
312 }
313
314 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for DefId {
315     #[inline(always)]
316     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
317         FingerprintStyle::DefPathHash
318     }
319
320     #[inline(always)]
321     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
322         tcx.def_path_hash(*self).0
323     }
324
325     #[inline(always)]
326     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
327         tcx.def_path_str(*self)
328     }
329
330     #[inline(always)]
331     fn recover(tcx: TyCtxt<'tcx>, dep_node: &DepNode) -> Option<Self> {
332         dep_node.extract_def_id(tcx)
333     }
334 }
335
336 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for LocalDefId {
337     #[inline(always)]
338     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
339         FingerprintStyle::DefPathHash
340     }
341
342     #[inline(always)]
343     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
344         self.to_def_id().to_fingerprint(tcx)
345     }
346
347     #[inline(always)]
348     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
349         self.to_def_id().to_debug_str(tcx)
350     }
351
352     #[inline(always)]
353     fn recover(tcx: TyCtxt<'tcx>, dep_node: &DepNode) -> Option<Self> {
354         dep_node.extract_def_id(tcx).map(|id| id.expect_local())
355     }
356 }
357
358 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for CrateNum {
359     #[inline(always)]
360     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
361         FingerprintStyle::DefPathHash
362     }
363
364     #[inline(always)]
365     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
366         let def_id = self.as_def_id();
367         def_id.to_fingerprint(tcx)
368     }
369
370     #[inline(always)]
371     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
372         tcx.crate_name(*self).to_string()
373     }
374
375     #[inline(always)]
376     fn recover(tcx: TyCtxt<'tcx>, dep_node: &DepNode) -> Option<Self> {
377         dep_node.extract_def_id(tcx).map(|id| id.krate)
378     }
379 }
380
381 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for (DefId, DefId) {
382     #[inline(always)]
383     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
384         FingerprintStyle::Opaque
385     }
386
387     // We actually would not need to specialize the implementation of this
388     // method but it's faster to combine the hashes than to instantiate a full
389     // hashing context and stable-hashing state.
390     #[inline(always)]
391     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
392         let (def_id_0, def_id_1) = *self;
393
394         let def_path_hash_0 = tcx.def_path_hash(def_id_0);
395         let def_path_hash_1 = tcx.def_path_hash(def_id_1);
396
397         def_path_hash_0.0.combine(def_path_hash_1.0)
398     }
399
400     #[inline(always)]
401     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
402         let (def_id_0, def_id_1) = *self;
403
404         format!("({}, {})", tcx.def_path_debug_str(def_id_0), tcx.def_path_debug_str(def_id_1))
405     }
406 }
407
408 impl<'tcx> DepNodeParams<TyCtxt<'tcx>> for HirId {
409     #[inline(always)]
410     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
411         FingerprintStyle::HirId
412     }
413
414     // We actually would not need to specialize the implementation of this
415     // method but it's faster to combine the hashes than to instantiate a full
416     // hashing context and stable-hashing state.
417     #[inline(always)]
418     fn to_fingerprint(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Fingerprint {
419         let HirId { owner, local_id } = *self;
420         let def_path_hash = tcx.def_path_hash(owner.to_def_id());
421         Fingerprint::new(
422             // `owner` is local, so is completely defined by the local hash
423             def_path_hash.local_hash(),
424             local_id.as_u32().into(),
425         )
426     }
427
428     #[inline(always)]
429     fn to_debug_str(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
430         let HirId { owner, local_id } = *self;
431         format!("{}.{}", tcx.def_path_str(owner.to_def_id()), local_id.as_u32())
432     }
433
434     #[inline(always)]
435     fn recover(tcx: TyCtxt<'tcx>, dep_node: &DepNode) -> Option<Self> {
436         if dep_node.kind.fingerprint_style(tcx) == FingerprintStyle::HirId {
437             let (local_hash, local_id) = Fingerprint::from(dep_node.hash).as_value();
438             let def_path_hash = DefPathHash::new(tcx.sess.local_stable_crate_id(), local_hash);
439             let owner = tcx
440                 .def_path_hash_to_def_id(def_path_hash, &mut || {
441                     panic!("Failed to extract HirId: {:?} {}", dep_node.kind, dep_node.hash)
442                 })
443                 .expect_local();
444             let local_id = local_id
445                 .try_into()
446                 .unwrap_or_else(|_| panic!("local id should be u32, found {:?}", local_id));
447             Some(HirId { owner, local_id: ItemLocalId::from_u32(local_id) })
448         } else {
449             None
450         }
451     }
452 }