src/driver/aot.rs

   1 //! The AOT driver uses [`cranelift_object`] to write object files suitable for linking into a
   2 //! standalone executable.
   3
   4 use std::path::PathBuf;
   5
   6 use rustc_ast::{InlineAsmOptions, InlineAsmTemplatePiece};
   7 use rustc_codegen_ssa::back::linker::LinkerInfo;
   8 use rustc_codegen_ssa::{CodegenResults, CompiledModule, CrateInfo, ModuleKind};
   9 use rustc_data_structures::stable_hasher::{HashStable, StableHasher};
  10 use rustc_middle::dep_graph::{WorkProduct, WorkProductId};
  11 use rustc_middle::middle::cstore::EncodedMetadata;
  12 use rustc_middle::mir::mono::{CodegenUnit, MonoItem};
  13 use rustc_session::cgu_reuse_tracker::CguReuse;
  14 use rustc_session::config::{DebugInfo, OutputType};
  15
  16 use cranelift_object::ObjectModule;
  17
  18 use crate::{prelude::*, BackendConfig};
  19
  20 struct ModuleCodegenResult(CompiledModule, Option<(WorkProductId, WorkProduct)>);
  21
  22 impl<HCX> HashStable<HCX> for ModuleCodegenResult {
  23     fn hash_stable(&self, _: &mut HCX, _: &mut StableHasher) {
  24         // do nothing
  25     }
  26 }
  27
  28 fn emit_module(
  29     tcx: TyCtxt<'_>,
  30     backend_config: &BackendConfig,
  31     name: String,
  32     kind: ModuleKind,
  33     module: ObjectModule,
  34     debug: Option<DebugContext<'_>>,
  35     unwind_context: UnwindContext,
  36 ) -> ModuleCodegenResult {
  37     let mut product = module.finish();
  38
  39     if let Some(mut debug) = debug {
  40         debug.emit(&mut product);
  41     }
  42
  43     unwind_context.emit(&mut product);
  44
  45     let tmp_file = tcx.output_filenames(()).temp_path(OutputType::Object, Some(&name));
  46     let obj = product.object.write().unwrap();
  47     if let Err(err) = std::fs::write(&tmp_file, obj) {
  48         tcx.sess.fatal(&format!("error writing object file: {}", err));
  49     }
  50
  51     let work_product = if backend_config.disable_incr_cache {
  52         None
  53     } else {
  54         rustc_incremental::copy_cgu_workproduct_to_incr_comp_cache_dir(
  55             tcx.sess,
  56             &name,
  57             &Some(tmp_file.clone()),
  58         )
  59     };
  60
  61     ModuleCodegenResult(
  62         CompiledModule { name, kind, object: Some(tmp_file), dwarf_object: None, bytecode: None },
  63         work_product,
  64     )
  65 }
  66
  67 fn reuse_workproduct_for_cgu(
  68     tcx: TyCtxt<'_>,
  69     cgu: &CodegenUnit<'_>,
  70     work_products: &mut FxHashMap<WorkProductId, WorkProduct>,
  71 ) -> CompiledModule {
  72     let incr_comp_session_dir = tcx.sess.incr_comp_session_dir();
  73     let mut object = None;
  74     let work_product = cgu.work_product(tcx);
  75     if let Some(saved_file) = &work_product.saved_file {
  76         let obj_out =
  77             tcx.output_filenames(()).temp_path(OutputType::Object, Some(&cgu.name().as_str()));
  78         object = Some(obj_out.clone());
  79         let source_file = rustc_incremental::in_incr_comp_dir(&incr_comp_session_dir, &saved_file);
  80         if let Err(err) = rustc_fs_util::link_or_copy(&source_file, &obj_out) {
  81             tcx.sess.err(&format!(
  82                 "unable to copy {} to {}: {}",
  83                 source_file.display(),
  84                 obj_out.display(),
  85                 err
  86             ));
  87         }
  88     }
  89
  90     work_products.insert(cgu.work_product_id(), work_product);
  91
  92     CompiledModule {
  93         name: cgu.name().to_string(),
  94         kind: ModuleKind::Regular,
  95         object,
  96         dwarf_object: None,
  97         bytecode: None,
  98     }
  99 }
 100
 101 fn module_codegen(
 102     tcx: TyCtxt<'_>,
 103     (backend_config, cgu_name): (BackendConfig, rustc_span::Symbol),
 104 ) -> ModuleCodegenResult {
 105     let cgu = tcx.codegen_unit(cgu_name);
 106     let mono_items = cgu.items_in_deterministic_order(tcx);
 107
 108     let isa = crate::build_isa(tcx.sess, &backend_config);
 109     let mut module = crate::backend::make_module(tcx.sess, isa, cgu_name.as_str().to_string());
 110
 111     let mut cx = crate::CodegenCx::new(
 112         tcx,
 113         backend_config.clone(),
 114         module.isa(),
 115         tcx.sess.opts.debuginfo != DebugInfo::None,
 116     );
 117     super::predefine_mono_items(tcx, &mut module, &mono_items);
 118     for (mono_item, _) in mono_items {
 119         match mono_item {
 120             MonoItem::Fn(inst) => {
 121                 cx.tcx
 122                     .sess
 123                     .time("codegen fn", || crate::base::codegen_fn(&mut cx, &mut module, inst));
 124             }
 125             MonoItem::Static(def_id) => crate::constant::codegen_static(tcx, &mut module, def_id),
 126             MonoItem::GlobalAsm(item_id) => {
 127                 let item = cx.tcx.hir().item(item_id);
 128                 if let rustc_hir::ItemKind::GlobalAsm(asm) = item.kind {
 129                     if !asm.options.contains(InlineAsmOptions::ATT_SYNTAX) {
 130                         cx.global_asm.push_str("\n.intel_syntax noprefix\n");
 131                     } else {
 132                         cx.global_asm.push_str("\n.att_syntax\n");
 133                     }
 134                     for piece in asm.template {
 135                         match *piece {
 136                             InlineAsmTemplatePiece::String(ref s) => cx.global_asm.push_str(s),
 137                             InlineAsmTemplatePiece::Placeholder { .. } => todo!(),
 138                         }
 139                     }
 140                     cx.global_asm.push_str("\n.att_syntax\n\n");
 141                 } else {
 142                     bug!("Expected GlobalAsm found {:?}", item);
 143                 }
 144             }
 145         }
 146     }
 147     crate::main_shim::maybe_create_entry_wrapper(
 148         tcx,
 149         &mut module,
 150         &mut cx.unwind_context,
 151         false,
 152         cgu.is_primary(),
 153     );
 154
 155     let debug_context = cx.debug_context;
 156     let unwind_context = cx.unwind_context;
 157     let codegen_result = tcx.sess.time("write object file", || {
 158         emit_module(
 159             tcx,
 160             &backend_config,
 161             cgu.name().as_str().to_string(),
 162             ModuleKind::Regular,
 163             module,
 164             debug_context,
 165             unwind_context,
 166         )
 167     });
 168
 169     codegen_global_asm(tcx, &cgu.name().as_str(), &cx.global_asm);
 170
 171     codegen_result
 172 }
 173
 174 pub(crate) fn run_aot(
 175     tcx: TyCtxt<'_>,
 176     backend_config: BackendConfig,
 177     metadata: EncodedMetadata,
 178     need_metadata_module: bool,
 179 ) -> Box<(CodegenResults, FxHashMap<WorkProductId, WorkProduct>)> {
 180     let mut work_products = FxHashMap::default();
 181
 182     let cgus = if tcx.sess.opts.output_types.should_codegen() {
 183         tcx.collect_and_partition_mono_items(()).1
 184     } else {
 185         // If only `--emit metadata` is used, we shouldn't perform any codegen.
 186         // Also `tcx.collect_and_partition_mono_items` may panic in that case.
 187         &[]
 188     };
 189
 190     if tcx.dep_graph.is_fully_enabled() {
 191         for cgu in &*cgus {
 192             tcx.ensure().codegen_unit(cgu.name());
 193         }
 194     }
 195
 196     let modules = super::time(tcx, backend_config.display_cg_time, "codegen mono items", || {
 197         cgus.iter()
 198             .map(|cgu| {
 199                 let cgu_reuse = determine_cgu_reuse(tcx, cgu);
 200                 tcx.sess.cgu_reuse_tracker.set_actual_reuse(&cgu.name().as_str(), cgu_reuse);
 201
 202                 match cgu_reuse {
 203                     _ if backend_config.disable_incr_cache => {}
 204                     CguReuse::No => {}
 205                     CguReuse::PreLto => {
 206                         return reuse_workproduct_for_cgu(tcx, &*cgu, &mut work_products);
 207                     }
 208                     CguReuse::PostLto => unreachable!(),
 209                 }
 210
 211                 let dep_node = cgu.codegen_dep_node(tcx);
 212                 let (ModuleCodegenResult(module, work_product), _) = tcx.dep_graph.with_task(
 213                     dep_node,
 214                     tcx,
 215                     (backend_config.clone(), cgu.name()),
 216                     module_codegen,
 217                     rustc_middle::dep_graph::hash_result,
 218                 );
 219
 220                 if let Some((id, product)) = work_product {
 221                     work_products.insert(id, product);
 222                 }
 223
 224                 module
 225             })
 226             .collect::<Vec<_>>()
 227     });
 228
 229     tcx.sess.abort_if_errors();
 230
 231     let isa = crate::build_isa(tcx.sess, &backend_config);
 232     let mut allocator_module =
 233         crate::backend::make_module(tcx.sess, isa, "allocator_shim".to_string());
 234     assert_eq!(pointer_ty(tcx), allocator_module.target_config().pointer_type());
 235     let mut allocator_unwind_context = UnwindContext::new(tcx, allocator_module.isa(), true);
 236     let created_alloc_shim =
 237         crate::allocator::codegen(tcx, &mut allocator_module, &mut allocator_unwind_context);
 238
 239     let allocator_module = if created_alloc_shim {
 240         let ModuleCodegenResult(module, work_product) = emit_module(
 241             tcx,
 242             &backend_config,
 243             "allocator_shim".to_string(),
 244             ModuleKind::Allocator,
 245             allocator_module,
 246             None,
 247             allocator_unwind_context,
 248         );
 249         if let Some((id, product)) = work_product {
 250             work_products.insert(id, product);
 251         }
 252         Some(module)
 253     } else {
 254         None
 255     };
 256
 257     let metadata_module = if need_metadata_module {
 258         let _timer = tcx.prof.generic_activity("codegen crate metadata");
 259         let (metadata_cgu_name, tmp_file) = tcx.sess.time("write compressed metadata", || {
 260             use rustc_middle::mir::mono::CodegenUnitNameBuilder;
 261
 262             let cgu_name_builder = &mut CodegenUnitNameBuilder::new(tcx);
 263             let metadata_cgu_name = cgu_name_builder
 264                 .build_cgu_name(LOCAL_CRATE, &["crate"], Some("metadata"))
 265                 .as_str()
 266                 .to_string();
 267
 268             let tmp_file =
 269                 tcx.output_filenames(()).temp_path(OutputType::Metadata, Some(&metadata_cgu_name));
 270
 271             let obj = crate::backend::with_object(tcx.sess, &metadata_cgu_name, |object| {
 272                 crate::metadata::write_metadata(tcx, object);
 273             });
 274
 275             if let Err(err) = std::fs::write(&tmp_file, obj) {
 276                 tcx.sess.fatal(&format!("error writing metadata object file: {}", err));
 277             }
 278
 279             (metadata_cgu_name, tmp_file)
 280         });
 281
 282         Some(CompiledModule {
 283             name: metadata_cgu_name,
 284             kind: ModuleKind::Metadata,
 285             object: Some(tmp_file),
 286             dwarf_object: None,
 287             bytecode: None,
 288         })
 289     } else {
 290         None
 291     };
 292
 293     Box::new((
 294         CodegenResults {
 295             modules,
 296             allocator_module,
 297             metadata_module,
 298             metadata,
 299             linker_info: LinkerInfo::new(tcx, crate::target_triple(tcx.sess).to_string()),
 300             crate_info: CrateInfo::new(tcx),
 301         },
 302         work_products,
 303     ))
 304 }
 305
 306 fn codegen_global_asm(tcx: TyCtxt<'_>, cgu_name: &str, global_asm: &str) {
 307     use std::io::Write;
 308     use std::process::{Command, Stdio};
 309
 310     if global_asm.is_empty() {
 311         return;
 312     }
 313
 314     if cfg!(not(feature = "inline_asm"))
 315         || tcx.sess.target.is_like_osx
 316         || tcx.sess.target.is_like_windows
 317     {
 318         if global_asm.contains("__rust_probestack") {
 319             return;
 320         }
 321
 322         // FIXME fix linker error on macOS
 323         if cfg!(not(feature = "inline_asm")) {
 324             tcx.sess.fatal(
 325                 "asm! and global_asm! support is disabled while compiling rustc_codegen_cranelift",
 326             );
 327         } else {
 328             tcx.sess.fatal("asm! and global_asm! are not yet supported on macOS and Windows");
 329         }
 330     }
 331
 332     let assembler = crate::toolchain::get_toolchain_binary(tcx.sess, "as");
 333     let linker = crate::toolchain::get_toolchain_binary(tcx.sess, "ld");
 334
 335     // Remove all LLVM style comments
 336     let global_asm = global_asm
 337         .lines()
 338         .map(|line| if let Some(index) = line.find("//") { &line[0..index] } else { line })
 339         .collect::<Vec<_>>()
 340         .join("\n");
 341
 342     let output_object_file = tcx.output_filenames(()).temp_path(OutputType::Object, Some(cgu_name));
 343
 344     // Assemble `global_asm`
 345     let global_asm_object_file = add_file_stem_postfix(output_object_file.clone(), ".asm");
 346     let mut child = Command::new(assembler)
 347         .arg("-o")
 348         .arg(&global_asm_object_file)
 349         .stdin(Stdio::piped())
 350         .spawn()
 351         .expect("Failed to spawn `as`.");
 352     child.stdin.take().unwrap().write_all(global_asm.as_bytes()).unwrap();
 353     let status = child.wait().expect("Failed to wait for `as`.");
 354     if !status.success() {
 355         tcx.sess.fatal(&format!("Failed to assemble `{}`", global_asm));
 356     }
 357
 358     // Link the global asm and main object file together
 359     let main_object_file = add_file_stem_postfix(output_object_file.clone(), ".main");
 360     std::fs::rename(&output_object_file, &main_object_file).unwrap();
 361     let status = Command::new(linker)
 362         .arg("-r") // Create a new object file
 363         .arg("-o")
 364         .arg(output_object_file)
 365         .arg(&main_object_file)
 366         .arg(&global_asm_object_file)
 367         .status()
 368         .unwrap();
 369     if !status.success() {
 370         tcx.sess.fatal(&format!(
 371             "Failed to link `{}` and `{}` together",
 372             main_object_file.display(),
 373             global_asm_object_file.display(),
 374         ));
 375     }
 376
 377     std::fs::remove_file(global_asm_object_file).unwrap();
 378     std::fs::remove_file(main_object_file).unwrap();
 379 }
 380
 381 fn add_file_stem_postfix(mut path: PathBuf, postfix: &str) -> PathBuf {
 382     let mut new_filename = path.file_stem().unwrap().to_owned();
 383     new_filename.push(postfix);
 384     if let Some(extension) = path.extension() {
 385         new_filename.push(".");
 386         new_filename.push(extension);
 387     }
 388     path.set_file_name(new_filename);
 389     path
 390 }
 391
 392 // Adapted from https://github.com/rust-lang/rust/blob/303d8aff6092709edd4dbd35b1c88e9aa40bf6d8/src/librustc_codegen_ssa/base.rs#L922-L953
 393 fn determine_cgu_reuse<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, cgu: &CodegenUnit<'tcx>) -> CguReuse {
 394     if !tcx.dep_graph.is_fully_enabled() {
 395         return CguReuse::No;
 396     }
 397
 398     let work_product_id = &cgu.work_product_id();
 399     if tcx.dep_graph.previous_work_product(work_product_id).is_none() {
 400         // We don't have anything cached for this CGU. This can happen
 401         // if the CGU did not exist in the previous session.
 402         return CguReuse::No;
 403     }
 404
 405     // Try to mark the CGU as green. If it we can do so, it means that nothing
 406     // affecting the LLVM module has changed and we can re-use a cached version.
 407     // If we compile with any kind of LTO, this means we can re-use the bitcode
 408     // of the Pre-LTO stage (possibly also the Post-LTO version but we'll only
 409     // know that later). If we are not doing LTO, there is only one optimized
 410     // version of each module, so we re-use that.
 411     let dep_node = cgu.codegen_dep_node(tcx);
 412     assert!(
 413         !tcx.dep_graph.dep_node_exists(&dep_node),
 414         "CompileCodegenUnit dep-node for CGU `{}` already exists before marking.",
 415         cgu.name()
 416     );
 417
 418     if tcx.try_mark_green(&dep_node) { CguReuse::PreLto } else { CguReuse::No }
 419 }