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[rust.git] / compiler / rustc_query_system / src / dep_graph / dep_node.rs
1 //! This module defines the `DepNode` type which the compiler uses to represent
2 //! nodes in the dependency graph. A `DepNode` consists of a `DepKind` (which
3 //! specifies the kind of thing it represents, like a piece of HIR, MIR, etc)
4 //! and a `Fingerprint`, a 128 bit hash value the exact meaning of which
5 //! depends on the node's `DepKind`. Together, the kind and the fingerprint
6 //! fully identify a dependency node, even across multiple compilation sessions.
7 //! In other words, the value of the fingerprint does not depend on anything
8 //! that is specific to a given compilation session, like an unpredictable
9 //! interning key (e.g., NodeId, DefId, Symbol) or the numeric value of a
10 //! pointer. The concept behind this could be compared to how git commit hashes
11 //! uniquely identify a given commit and has a few advantages:
12 //!
13 //! * A `DepNode` can simply be serialized to disk and loaded in another session
14 //!   without the need to do any "rebasing (like we have to do for Spans and
15 //!   NodeIds) or "retracing" like we had to do for `DefId` in earlier
16 //!   implementations of the dependency graph.
17 //! * A `Fingerprint` is just a bunch of bits, which allows `DepNode` to
18 //!   implement `Copy`, `Sync`, `Send`, `Freeze`, etc.
19 //! * Since we just have a bit pattern, `DepNode` can be mapped from disk into
20 //!   memory without any post-processing (e.g., "abomination-style" pointer
21 //!   reconstruction).
22 //! * Because a `DepNode` is self-contained, we can instantiate `DepNodes` that
23 //!   refer to things that do not exist anymore. In previous implementations
24 //!   `DepNode` contained a `DefId`. A `DepNode` referring to something that
25 //!   had been removed between the previous and the current compilation session
26 //!   could not be instantiated because the current compilation session
27 //!   contained no `DefId` for thing that had been removed.
28 //!
29 //! `DepNode` definition happens in `rustc_middle` with the `define_dep_nodes!()` macro.
30 //! This macro defines the `DepKind` enum and a corresponding `DepConstructor` enum. The
31 //! `DepConstructor` enum links a `DepKind` to the parameters that are needed at runtime in order
32 //! to construct a valid `DepNode` fingerprint.
33 //!
34 //! Because the macro sees what parameters a given `DepKind` requires, it can
35 //! "infer" some properties for each kind of `DepNode`:
36 //!
37 //! * Whether a `DepNode` of a given kind has any parameters at all. Some
38 //!   `DepNode`s could represent global concepts with only one value.
39 //! * Whether it is possible, in principle, to reconstruct a query key from a
40 //!   given `DepNode`. Many `DepKind`s only require a single `DefId` parameter,
41 //!   in which case it is possible to map the node's fingerprint back to the
42 //!   `DefId` it was computed from. In other cases, too much information gets
43 //!   lost during fingerprint computation.
44
45 use super::{DepContext, DepKind, FingerprintStyle};
46 use crate::ich::StableHashingContext;
47
48 use rustc_data_structures::fingerprint::{Fingerprint, PackedFingerprint};
49 use rustc_data_structures::stable_hasher::{HashStable, StableHasher};
50 use rustc_hir::definitions::DefPathHash;
51 use std::fmt;
52 use std::hash::Hash;
53
54 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Encodable, Decodable)]
55 pub struct DepNode<K> {
56     pub kind: K,
57     pub hash: PackedFingerprint,
58 }
59
60 impl<K: DepKind> DepNode<K> {
61     /// Creates a new, parameterless DepNode. This method will assert
62     /// that the DepNode corresponding to the given DepKind actually
63     /// does not require any parameters.
64     pub fn new_no_params<Tcx>(tcx: Tcx, kind: K) -> DepNode<K>
65     where
66         Tcx: super::DepContext<DepKind = K>,
67     {
68         debug_assert_eq!(tcx.fingerprint_style(kind), FingerprintStyle::Unit);
69         DepNode { kind, hash: Fingerprint::ZERO.into() }
70     }
71
72     pub fn construct<Tcx, Key>(tcx: Tcx, kind: K, arg: &Key) -> DepNode<K>
73     where
74         Tcx: super::DepContext<DepKind = K>,
75         Key: DepNodeParams<Tcx>,
76     {
77         let hash = arg.to_fingerprint(tcx);
78         let dep_node = DepNode { kind, hash: hash.into() };
79
80         #[cfg(debug_assertions)]
81         {
82             if !tcx.fingerprint_style(kind).reconstructible()
83                 && (tcx.sess().opts.unstable_opts.incremental_info
84                     || tcx.sess().opts.unstable_opts.query_dep_graph)
85             {
86                 tcx.dep_graph().register_dep_node_debug_str(dep_node, || arg.to_debug_str(tcx));
87             }
88         }
89
90         dep_node
91     }
92
93     /// Construct a DepNode from the given DepKind and DefPathHash. This
94     /// method will assert that the given DepKind actually requires a
95     /// single DefId/DefPathHash parameter.
96     pub fn from_def_path_hash<Tcx>(tcx: Tcx, def_path_hash: DefPathHash, kind: K) -> Self
97     where
98         Tcx: super::DepContext<DepKind = K>,
99     {
100         debug_assert!(tcx.fingerprint_style(kind) == FingerprintStyle::DefPathHash);
101         DepNode { kind, hash: def_path_hash.0.into() }
102     }
103 }
104
105 impl<K: DepKind> fmt::Debug for DepNode<K> {
106     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
107         K::debug_node(self, f)
108     }
109 }
110
111 pub trait DepNodeParams<Tcx: DepContext>: fmt::Debug + Sized {
112     fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle;
113
114     /// This method turns the parameters of a DepNodeConstructor into an opaque
115     /// Fingerprint to be used in DepNode.
116     /// Not all DepNodeParams support being turned into a Fingerprint (they
117     /// don't need to if the corresponding DepNode is anonymous).
118     fn to_fingerprint(&self, _: Tcx) -> Fingerprint {
119         panic!("Not implemented. Accidentally called on anonymous node?")
120     }
121
122     fn to_debug_str(&self, _: Tcx) -> String {
123         format!("{self:?}")
124     }
125
126     /// This method tries to recover the query key from the given `DepNode`,
127     /// something which is needed when forcing `DepNode`s during red-green
128     /// evaluation. The query system will only call this method if
129     /// `fingerprint_style()` is not `FingerprintStyle::Opaque`.
130     /// It is always valid to return `None` here, in which case incremental
131     /// compilation will treat the query as having changed instead of forcing it.
132     fn recover(tcx: Tcx, dep_node: &DepNode<Tcx::DepKind>) -> Option<Self>;
133 }
134
135 impl<Tcx: DepContext, T> DepNodeParams<Tcx> for T
136 where
137     T: for<'a> HashStable<StableHashingContext<'a>> + fmt::Debug,
138 {
139     #[inline(always)]
140     default fn fingerprint_style() -> FingerprintStyle {
141         FingerprintStyle::Opaque
142     }
143
144     #[inline(always)]
145     default fn to_fingerprint(&self, tcx: Tcx) -> Fingerprint {
146         tcx.with_stable_hashing_context(|mut hcx| {
147             let mut hasher = StableHasher::new();
148             self.hash_stable(&mut hcx, &mut hasher);
149             hasher.finish()
150         })
151     }
152
153     #[inline(always)]
154     default fn to_debug_str(&self, _: Tcx) -> String {
155         format!("{:?}", *self)
156     }
157
158     #[inline(always)]
159     default fn recover(_: Tcx, _: &DepNode<Tcx::DepKind>) -> Option<Self> {
160         None
161     }
162 }
163
164 /// This struct stores metadata about each DepKind.
165 ///
166 /// Information is retrieved by indexing the `DEP_KINDS` array using the integer value
167 /// of the `DepKind`. Overall, this allows to implement `DepContext` using this manual
168 /// jump table instead of large matches.
169 pub struct DepKindStruct<Tcx: DepContext> {
170     /// Anonymous queries cannot be replayed from one compiler invocation to the next.
171     /// When their result is needed, it is recomputed. They are useful for fine-grained
172     /// dependency tracking, and caching within one compiler invocation.
173     pub is_anon: bool,
174
175     /// Eval-always queries do not track their dependencies, and are always recomputed, even if
176     /// their inputs have not changed since the last compiler invocation. The result is still
177     /// cached within one compiler invocation.
178     pub is_eval_always: bool,
179
180     /// Whether the query key can be recovered from the hashed fingerprint.
181     /// See [DepNodeParams] trait for the behaviour of each key type.
182     pub fingerprint_style: FingerprintStyle,
183
184     /// The red/green evaluation system will try to mark a specific DepNode in the
185     /// dependency graph as green by recursively trying to mark the dependencies of
186     /// that `DepNode` as green. While doing so, it will sometimes encounter a `DepNode`
187     /// where we don't know if it is red or green and we therefore actually have
188     /// to recompute its value in order to find out. Since the only piece of
189     /// information that we have at that point is the `DepNode` we are trying to
190     /// re-evaluate, we need some way to re-run a query from just that. This is what
191     /// `force_from_dep_node()` implements.
192     ///
193     /// In the general case, a `DepNode` consists of a `DepKind` and an opaque
194     /// GUID/fingerprint that will uniquely identify the node. This GUID/fingerprint
195     /// is usually constructed by computing a stable hash of the query-key that the
196     /// `DepNode` corresponds to. Consequently, it is not in general possible to go
197     /// back from hash to query-key (since hash functions are not reversible). For
198     /// this reason `force_from_dep_node()` is expected to fail from time to time
199     /// because we just cannot find out, from the `DepNode` alone, what the
200     /// corresponding query-key is and therefore cannot re-run the query.
201     ///
202     /// The system deals with this case letting `try_mark_green` fail which forces
203     /// the root query to be re-evaluated.
204     ///
205     /// Now, if `force_from_dep_node()` would always fail, it would be pretty useless.
206     /// Fortunately, we can use some contextual information that will allow us to
207     /// reconstruct query-keys for certain kinds of `DepNode`s. In particular, we
208     /// enforce by construction that the GUID/fingerprint of certain `DepNode`s is a
209     /// valid `DefPathHash`. Since we also always build a huge table that maps every
210     /// `DefPathHash` in the current codebase to the corresponding `DefId`, we have
211     /// everything we need to re-run the query.
212     ///
213     /// Take the `mir_promoted` query as an example. Like many other queries, it
214     /// just has a single parameter: the `DefId` of the item it will compute the
215     /// validated MIR for. Now, when we call `force_from_dep_node()` on a `DepNode`
216     /// with kind `MirValidated`, we know that the GUID/fingerprint of the `DepNode`
217     /// is actually a `DefPathHash`, and can therefore just look up the corresponding
218     /// `DefId` in `tcx.def_path_hash_to_def_id`.
219     pub force_from_dep_node: Option<fn(tcx: Tcx, dep_node: DepNode<Tcx::DepKind>) -> bool>,
220
221     /// Invoke a query to put the on-disk cached value in memory.
222     pub try_load_from_on_disk_cache: Option<fn(Tcx, DepNode<Tcx::DepKind>)>,
223 }
224
225 /// A "work product" corresponds to a `.o` (or other) file that we
226 /// save in between runs. These IDs do not have a `DefId` but rather
227 /// some independent path or string that persists between runs without
228 /// the need to be mapped or unmapped. (This ensures we can serialize
229 /// them even in the absence of a tcx.)
230 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
231 #[derive(Encodable, Decodable)]
232 pub struct WorkProductId {
233     hash: Fingerprint,
234 }
235
236 impl WorkProductId {
237     pub fn from_cgu_name(cgu_name: &str) -> WorkProductId {
238         let mut hasher = StableHasher::new();
239         cgu_name.hash(&mut hasher);
240         WorkProductId { hash: hasher.finish() }
241     }
242 }
243
244 impl<HCX> HashStable<HCX> for WorkProductId {
245     #[inline]
246     fn hash_stable(&self, hcx: &mut HCX, hasher: &mut StableHasher) {
247         self.hash.hash_stable(hcx, hasher)
248     }
249 }