]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc/back/link.rs
auto merge of #15693 : steveklabnik/rust/guide_fix_cargo, r=cmr
[rust.git] / src / librustc / back / link.rs
1 // Copyright 2012-2014 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 use super::archive::{Archive, ArchiveConfig, METADATA_FILENAME};
12 use super::rpath;
13 use super::rpath::RPathConfig;
14 use super::svh::Svh;
15 use driver::driver::{CrateTranslation, OutputFilenames, Input, FileInput};
16 use driver::config::NoDebugInfo;
17 use driver::session::Session;
18 use driver::config;
19 use llvm;
20 use llvm::ModuleRef;
21 use metadata::common::LinkMeta;
22 use metadata::{encoder, cstore, filesearch, csearch, loader, creader};
23 use middle::trans::context::CrateContext;
24 use middle::trans::common::gensym_name;
25 use middle::ty;
26 use util::common::time;
27 use util::ppaux;
28 use util::sha2::{Digest, Sha256};
29
30 use std::c_str::{ToCStr, CString};
31 use std::char;
32 use std::collections::HashSet;
33 use std::io::{fs, TempDir, Command};
34 use std::io;
35 use std::ptr;
36 use std::str;
37 use std::string::String;
38 use flate;
39 use serialize::hex::ToHex;
40 use syntax::abi;
41 use syntax::ast;
42 use syntax::ast_map::{PathElem, PathElems, PathName};
43 use syntax::ast_map;
44 use syntax::attr::AttrMetaMethods;
45 use syntax::codemap::Span;
46 use syntax::parse::token;
47
48 #[deriving(Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq)]
49 pub enum OutputType {
50     OutputTypeBitcode,
51     OutputTypeAssembly,
52     OutputTypeLlvmAssembly,
53     OutputTypeObject,
54     OutputTypeExe,
55 }
56
57 pub fn llvm_err(sess: &Session, msg: String) -> ! {
58     unsafe {
59         let cstr = llvm::LLVMRustGetLastError();
60         if cstr == ptr::null() {
61             sess.fatal(msg.as_slice());
62         } else {
63             let err = CString::new(cstr, true);
64             let err = String::from_utf8_lossy(err.as_bytes());
65             sess.fatal(format!("{}: {}",
66                                msg.as_slice(),
67                                err.as_slice()).as_slice());
68         }
69     }
70 }
71
72 pub fn write_output_file(
73         sess: &Session,
74         target: llvm::TargetMachineRef,
75         pm: llvm::PassManagerRef,
76         m: ModuleRef,
77         output: &Path,
78         file_type: llvm::FileType) {
79     unsafe {
80         output.with_c_str(|output| {
81             let result = llvm::LLVMRustWriteOutputFile(
82                     target, pm, m, output, file_type);
83             if !result {
84                 llvm_err(sess, "could not write output".to_string());
85             }
86         })
87     }
88 }
89
90 pub mod write {
91
92     use super::super::lto;
93     use super::{write_output_file, OutputType};
94     use super::{OutputTypeAssembly, OutputTypeBitcode};
95     use super::{OutputTypeExe, OutputTypeLlvmAssembly};
96     use super::{OutputTypeObject};
97     use driver::driver::{CrateTranslation, OutputFilenames};
98     use driver::config::NoDebugInfo;
99     use driver::session::Session;
100     use driver::config;
101     use llvm;
102     use llvm::{ModuleRef, TargetMachineRef, PassManagerRef};
103     use util::common::time;
104     use syntax::abi;
105
106     use std::c_str::ToCStr;
107     use std::io::{Command};
108     use libc::{c_uint, c_int};
109     use std::str;
110
111     // On android, we by default compile for armv7 processors. This enables
112     // things like double word CAS instructions (rather than emulating them)
113     // which are *far* more efficient. This is obviously undesirable in some
114     // cases, so if any sort of target feature is specified we don't append v7
115     // to the feature list.
116     //
117     // On iOS only armv7 and newer are supported. So it is useful to
118     // get all hardware potential via VFP3 (hardware floating point)
119     // and NEON (SIMD) instructions supported by LLVM.
120     // Note that without those flags various linking errors might
121     // arise as some of intrinsics are converted into function calls
122     // and nobody provides implementations those functions
123     fn target_feature<'a>(sess: &'a Session) -> &'a str {
124         match sess.targ_cfg.os {
125             abi::OsAndroid => {
126                 if "" == sess.opts.cg.target_feature.as_slice() {
127                     "+v7"
128                 } else {
129                     sess.opts.cg.target_feature.as_slice()
130                 }
131             },
132             abi::OsiOS if sess.targ_cfg.arch == abi::Arm => {
133                 "+v7,+thumb2,+vfp3,+neon"
134             },
135             _ => sess.opts.cg.target_feature.as_slice()
136         }
137     }
138
139     pub fn run_passes(sess: &Session,
140                       trans: &CrateTranslation,
141                       output_types: &[OutputType],
142                       output: &OutputFilenames) {
143         let llmod = trans.module;
144         let llcx = trans.context;
145         unsafe {
146             configure_llvm(sess);
147
148             if sess.opts.cg.save_temps {
149                 output.with_extension("no-opt.bc").with_c_str(|buf| {
150                     llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
151                 })
152             }
153
154             let opt_level = match sess.opts.optimize {
155               config::No => llvm::CodeGenLevelNone,
156               config::Less => llvm::CodeGenLevelLess,
157               config::Default => llvm::CodeGenLevelDefault,
158               config::Aggressive => llvm::CodeGenLevelAggressive,
159             };
160             let use_softfp = sess.opts.cg.soft_float;
161
162             // FIXME: #11906: Omitting frame pointers breaks retrieving the value of a parameter.
163             // FIXME: #11954: mac64 unwinding may not work with fp elim
164             let no_fp_elim = (sess.opts.debuginfo != NoDebugInfo) ||
165                              (sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos &&
166                               sess.targ_cfg.arch == abi::X86_64);
167
168             // OSX has -dead_strip, which doesn't rely on ffunction_sections
169             // FIXME(#13846) this should be enabled for windows
170             let ffunction_sections = sess.targ_cfg.os != abi::OsMacos &&
171                                      sess.targ_cfg.os != abi::OsWin32;
172             let fdata_sections = ffunction_sections;
173
174             let reloc_model = match sess.opts.cg.relocation_model.as_slice() {
175                 "pic" => llvm::RelocPIC,
176                 "static" => llvm::RelocStatic,
177                 "default" => llvm::RelocDefault,
178                 "dynamic-no-pic" => llvm::RelocDynamicNoPic,
179                 _ => {
180                     sess.err(format!("{} is not a valid relocation mode",
181                                      sess.opts
182                                          .cg
183                                          .relocation_model).as_slice());
184                     sess.abort_if_errors();
185                     return;
186                 }
187             };
188
189             let tm = sess.targ_cfg
190                          .target_strs
191                          .target_triple
192                          .as_slice()
193                          .with_c_str(|t| {
194                 sess.opts.cg.target_cpu.as_slice().with_c_str(|cpu| {
195                     target_feature(sess).with_c_str(|features| {
196                         llvm::LLVMRustCreateTargetMachine(
197                             t, cpu, features,
198                             llvm::CodeModelDefault,
199                             reloc_model,
200                             opt_level,
201                             true /* EnableSegstk */,
202                             use_softfp,
203                             no_fp_elim,
204                             ffunction_sections,
205                             fdata_sections,
206                         )
207                     })
208                 })
209             });
210
211             // Create the two optimizing pass managers. These mirror what clang
212             // does, and are by populated by LLVM's default PassManagerBuilder.
213             // Each manager has a different set of passes, but they also share
214             // some common passes.
215             let fpm = llvm::LLVMCreateFunctionPassManagerForModule(llmod);
216             let mpm = llvm::LLVMCreatePassManager();
217
218             // If we're verifying or linting, add them to the function pass
219             // manager.
220             let addpass = |pass: &str| {
221                 pass.as_slice().with_c_str(|s| llvm::LLVMRustAddPass(fpm, s))
222             };
223             if !sess.no_verify() { assert!(addpass("verify")); }
224
225             if !sess.opts.cg.no_prepopulate_passes {
226                 llvm::LLVMRustAddAnalysisPasses(tm, fpm, llmod);
227                 llvm::LLVMRustAddAnalysisPasses(tm, mpm, llmod);
228                 populate_llvm_passes(fpm, mpm, llmod, opt_level,
229                                      trans.no_builtins);
230             }
231
232             for pass in sess.opts.cg.passes.iter() {
233                 pass.as_slice().with_c_str(|s| {
234                     if !llvm::LLVMRustAddPass(mpm, s) {
235                         sess.warn(format!("unknown pass {}, ignoring",
236                                           *pass).as_slice());
237                     }
238                 })
239             }
240
241             // Finally, run the actual optimization passes
242             time(sess.time_passes(), "llvm function passes", (), |()|
243                  llvm::LLVMRustRunFunctionPassManager(fpm, llmod));
244             time(sess.time_passes(), "llvm module passes", (), |()|
245                  llvm::LLVMRunPassManager(mpm, llmod));
246
247             // Deallocate managers that we're now done with
248             llvm::LLVMDisposePassManager(fpm);
249             llvm::LLVMDisposePassManager(mpm);
250
251             // Emit the bytecode if we're either saving our temporaries or
252             // emitting an rlib. Whenever an rlib is created, the bytecode is
253             // inserted into the archive in order to allow LTO against it.
254             if sess.opts.cg.save_temps ||
255                (sess.crate_types.borrow().contains(&config::CrateTypeRlib) &&
256                 sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeExe)) {
257                 output.temp_path(OutputTypeBitcode).with_c_str(|buf| {
258                     llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
259                 })
260             }
261
262             if sess.lto() {
263                 time(sess.time_passes(), "all lto passes", (), |()|
264                      lto::run(sess, llmod, tm, trans.reachable.as_slice()));
265
266                 if sess.opts.cg.save_temps {
267                     output.with_extension("lto.bc").with_c_str(|buf| {
268                         llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
269                     })
270                 }
271             }
272
273             // A codegen-specific pass manager is used to generate object
274             // files for an LLVM module.
275             //
276             // Apparently each of these pass managers is a one-shot kind of
277             // thing, so we create a new one for each type of output. The
278             // pass manager passed to the closure should be ensured to not
279             // escape the closure itself, and the manager should only be
280             // used once.
281             fn with_codegen(tm: TargetMachineRef, llmod: ModuleRef,
282                             no_builtins: bool, f: |PassManagerRef|) {
283                 unsafe {
284                     let cpm = llvm::LLVMCreatePassManager();
285                     llvm::LLVMRustAddAnalysisPasses(tm, cpm, llmod);
286                     llvm::LLVMRustAddLibraryInfo(cpm, llmod, no_builtins);
287                     f(cpm);
288                     llvm::LLVMDisposePassManager(cpm);
289                 }
290             }
291
292             let mut object_file = None;
293             let mut needs_metadata = false;
294             for output_type in output_types.iter() {
295                 let path = output.path(*output_type);
296                 match *output_type {
297                     OutputTypeBitcode => {
298                         path.with_c_str(|buf| {
299                             llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
300                         })
301                     }
302                     OutputTypeLlvmAssembly => {
303                         path.with_c_str(|output| {
304                             with_codegen(tm, llmod, trans.no_builtins, |cpm| {
305                                 llvm::LLVMRustPrintModule(cpm, llmod, output);
306                             })
307                         })
308                     }
309                     OutputTypeAssembly => {
310                         // If we're not using the LLVM assembler, this function
311                         // could be invoked specially with output_type_assembly,
312                         // so in this case we still want the metadata object
313                         // file.
314                         let ty = OutputTypeAssembly;
315                         let path = if sess.opts.output_types.contains(&ty) {
316                            path
317                         } else {
318                             needs_metadata = true;
319                             output.temp_path(OutputTypeAssembly)
320                         };
321                         with_codegen(tm, llmod, trans.no_builtins, |cpm| {
322                             write_output_file(sess, tm, cpm, llmod, &path,
323                                             llvm::AssemblyFile);
324                         });
325                     }
326                     OutputTypeObject => {
327                         object_file = Some(path);
328                     }
329                     OutputTypeExe => {
330                         object_file = Some(output.temp_path(OutputTypeObject));
331                         needs_metadata = true;
332                     }
333                 }
334             }
335
336             time(sess.time_passes(), "codegen passes", (), |()| {
337                 match object_file {
338                     Some(ref path) => {
339                         with_codegen(tm, llmod, trans.no_builtins, |cpm| {
340                             write_output_file(sess, tm, cpm, llmod, path,
341                                             llvm::ObjectFile);
342                         });
343                     }
344                     None => {}
345                 }
346                 if needs_metadata {
347                     with_codegen(tm, trans.metadata_module,
348                                  trans.no_builtins, |cpm| {
349                         let out = output.temp_path(OutputTypeObject)
350                                         .with_extension("metadata.o");
351                         write_output_file(sess, tm, cpm,
352                                         trans.metadata_module, &out,
353                                         llvm::ObjectFile);
354                     })
355                 }
356             });
357
358             llvm::LLVMRustDisposeTargetMachine(tm);
359             llvm::LLVMDisposeModule(trans.metadata_module);
360             llvm::LLVMDisposeModule(llmod);
361             llvm::LLVMContextDispose(llcx);
362             if sess.time_llvm_passes() { llvm::LLVMRustPrintPassTimings(); }
363         }
364     }
365
366     pub fn run_assembler(sess: &Session, outputs: &OutputFilenames) {
367         let pname = super::get_cc_prog(sess);
368         let mut cmd = Command::new(pname.as_slice());
369
370         cmd.arg("-c").arg("-o").arg(outputs.path(OutputTypeObject))
371                                .arg(outputs.temp_path(OutputTypeAssembly));
372         debug!("{}", &cmd);
373
374         match cmd.output() {
375             Ok(prog) => {
376                 if !prog.status.success() {
377                     sess.err(format!("linking with `{}` failed: {}",
378                                      pname,
379                                      prog.status).as_slice());
380                     sess.note(format!("{}", &cmd).as_slice());
381                     let mut note = prog.error.clone();
382                     note.push_all(prog.output.as_slice());
383                     sess.note(str::from_utf8(note.as_slice()).unwrap());
384                     sess.abort_if_errors();
385                 }
386             },
387             Err(e) => {
388                 sess.err(format!("could not exec the linker `{}`: {}",
389                                  pname,
390                                  e).as_slice());
391                 sess.abort_if_errors();
392             }
393         }
394     }
395
396     unsafe fn configure_llvm(sess: &Session) {
397         use std::sync::{Once, ONCE_INIT};
398         static mut INIT: Once = ONCE_INIT;
399
400         // Copy what clang does by turning on loop vectorization at O2 and
401         // slp vectorization at O3
402         let vectorize_loop = !sess.opts.cg.no_vectorize_loops &&
403                              (sess.opts.optimize == config::Default ||
404                               sess.opts.optimize == config::Aggressive);
405         let vectorize_slp = !sess.opts.cg.no_vectorize_slp &&
406                             sess.opts.optimize == config::Aggressive;
407
408         let mut llvm_c_strs = Vec::new();
409         let mut llvm_args = Vec::new();
410         {
411             let add = |arg: &str| {
412                 let s = arg.to_c_str();
413                 llvm_args.push(s.as_ptr());
414                 llvm_c_strs.push(s);
415             };
416             add("rustc"); // fake program name
417             if vectorize_loop { add("-vectorize-loops"); }
418             if vectorize_slp  { add("-vectorize-slp");   }
419             if sess.time_llvm_passes() { add("-time-passes"); }
420             if sess.print_llvm_passes() { add("-debug-pass=Structure"); }
421
422             for arg in sess.opts.cg.llvm_args.iter() {
423                 add((*arg).as_slice());
424             }
425         }
426
427         INIT.doit(|| {
428             llvm::LLVMInitializePasses();
429
430             // Only initialize the platforms supported by Rust here, because
431             // using --llvm-root will have multiple platforms that rustllvm
432             // doesn't actually link to and it's pointless to put target info
433             // into the registry that Rust cannot generate machine code for.
434             llvm::LLVMInitializeX86TargetInfo();
435             llvm::LLVMInitializeX86Target();
436             llvm::LLVMInitializeX86TargetMC();
437             llvm::LLVMInitializeX86AsmPrinter();
438             llvm::LLVMInitializeX86AsmParser();
439
440             llvm::LLVMInitializeARMTargetInfo();
441             llvm::LLVMInitializeARMTarget();
442             llvm::LLVMInitializeARMTargetMC();
443             llvm::LLVMInitializeARMAsmPrinter();
444             llvm::LLVMInitializeARMAsmParser();
445
446             llvm::LLVMInitializeMipsTargetInfo();
447             llvm::LLVMInitializeMipsTarget();
448             llvm::LLVMInitializeMipsTargetMC();
449             llvm::LLVMInitializeMipsAsmPrinter();
450             llvm::LLVMInitializeMipsAsmParser();
451
452             llvm::LLVMRustSetLLVMOptions(llvm_args.len() as c_int,
453                                          llvm_args.as_ptr());
454         });
455     }
456
457     unsafe fn populate_llvm_passes(fpm: llvm::PassManagerRef,
458                                    mpm: llvm::PassManagerRef,
459                                    llmod: ModuleRef,
460                                    opt: llvm::CodeGenOptLevel,
461                                    no_builtins: bool) {
462         // Create the PassManagerBuilder for LLVM. We configure it with
463         // reasonable defaults and prepare it to actually populate the pass
464         // manager.
465         let builder = llvm::LLVMPassManagerBuilderCreate();
466         match opt {
467             llvm::CodeGenLevelNone => {
468                 // Don't add lifetime intrinsics at O0
469                 llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, false);
470             }
471             llvm::CodeGenLevelLess => {
472                 llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, true);
473             }
474             // numeric values copied from clang
475             llvm::CodeGenLevelDefault => {
476                 llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder,
477                                                                     225);
478             }
479             llvm::CodeGenLevelAggressive => {
480                 llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder,
481                                                                     275);
482             }
483         }
484         llvm::LLVMPassManagerBuilderSetOptLevel(builder, opt as c_uint);
485         llvm::LLVMRustAddBuilderLibraryInfo(builder, llmod, no_builtins);
486
487         // Use the builder to populate the function/module pass managers.
488         llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateFunctionPassManager(builder, fpm);
489         llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateModulePassManager(builder, mpm);
490         llvm::LLVMPassManagerBuilderDispose(builder);
491     }
492 }
493
494
495 /*
496  * Name mangling and its relationship to metadata. This is complex. Read
497  * carefully.
498  *
499  * The semantic model of Rust linkage is, broadly, that "there's no global
500  * namespace" between crates. Our aim is to preserve the illusion of this
501  * model despite the fact that it's not *quite* possible to implement on
502  * modern linkers. We initially didn't use system linkers at all, but have
503  * been convinced of their utility.
504  *
505  * There are a few issues to handle:
506  *
507  *  - Linkers operate on a flat namespace, so we have to flatten names.
508  *    We do this using the C++ namespace-mangling technique. Foo::bar
509  *    symbols and such.
510  *
511  *  - Symbols with the same name but different types need to get different
512  *    linkage-names. We do this by hashing a string-encoding of the type into
513  *    a fixed-size (currently 16-byte hex) cryptographic hash function (CHF:
514  *    we use SHA256) to "prevent collisions". This is not airtight but 16 hex
515  *    digits on uniform probability means you're going to need 2**32 same-name
516  *    symbols in the same process before you're even hitting birthday-paradox
517  *    collision probability.
518  *
519  *  - Symbols in different crates but with same names "within" the crate need
520  *    to get different linkage-names.
521  *
522  *  - The hash shown in the filename needs to be predictable and stable for
523  *    build tooling integration. It also needs to be using a hash function
524  *    which is easy to use from Python, make, etc.
525  *
526  * So here is what we do:
527  *
528  *  - Consider the package id; every crate has one (specified with crate_id
529  *    attribute).  If a package id isn't provided explicitly, we infer a
530  *    versionless one from the output name. The version will end up being 0.0
531  *    in this case. CNAME and CVERS are taken from this package id. For
532  *    example, github.com/mozilla/CNAME#CVERS.
533  *
534  *  - Define CMH as SHA256(crateid).
535  *
536  *  - Define CMH8 as the first 8 characters of CMH.
537  *
538  *  - Compile our crate to lib CNAME-CMH8-CVERS.so
539  *
540  *  - Define STH(sym) as SHA256(CMH, type_str(sym))
541  *
542  *  - Suffix a mangled sym with ::STH@CVERS, so that it is unique in the
543  *    name, non-name metadata, and type sense, and versioned in the way
544  *    system linkers understand.
545  */
546
547 pub fn find_crate_name(sess: Option<&Session>,
548                        attrs: &[ast::Attribute],
549                        input: &Input) -> String {
550     use syntax::crateid::CrateId;
551
552     let validate = |s: String, span: Option<Span>| {
553         creader::validate_crate_name(sess, s.as_slice(), span);
554         s
555     };
556
557     // Look in attributes 100% of the time to make sure the attribute is marked
558     // as used. After doing this, however, favor crate names from the command
559     // line.
560     let attr_crate_name = attrs.iter().find(|at| at.check_name("crate_name"))
561                                .and_then(|at| at.value_str().map(|s| (at, s)));
562
563     match sess {
564         Some(sess) => {
565             match sess.opts.crate_name {
566                 Some(ref s) => return validate(s.clone(), None),
567                 None => {}
568             }
569         }
570         None => {}
571     }
572
573     match attr_crate_name {
574         Some((attr, s)) => return validate(s.get().to_string(), Some(attr.span)),
575         None => {}
576     }
577     let crate_id = attrs.iter().find(|at| at.check_name("crate_id"))
578                         .and_then(|at| at.value_str().map(|s| (at, s)))
579                         .and_then(|(at, s)| {
580                             from_str::<CrateId>(s.get()).map(|id| (at, id))
581                         });
582     match crate_id {
583         Some((attr, id)) => {
584             match sess {
585                 Some(sess) => {
586                     sess.span_warn(attr.span, "the #[crate_id] attribute is \
587                                                deprecated for the \
588                                                #[crate_name] attribute");
589                 }
590                 None => {}
591             }
592             return validate(id.name, Some(attr.span))
593         }
594         None => {}
595     }
596     match *input {
597         FileInput(ref path) => {
598             match path.filestem_str() {
599                 Some(s) => return validate(s.to_string(), None),
600                 None => {}
601             }
602         }
603         _ => {}
604     }
605
606     "rust-out".to_string()
607 }
608
609 pub fn build_link_meta(sess: &Session, krate: &ast::Crate,
610                        name: String) -> LinkMeta {
611     let r = LinkMeta {
612         crate_name: name,
613         crate_hash: Svh::calculate(&sess.opts.cg.metadata, krate),
614     };
615     info!("{}", r);
616     return r;
617 }
618
619 fn truncated_hash_result(symbol_hasher: &mut Sha256) -> String {
620     let output = symbol_hasher.result_bytes();
621     // 64 bits should be enough to avoid collisions.
622     output.slice_to(8).to_hex().to_string()
623 }
624
625
626 // This calculates STH for a symbol, as defined above
627 fn symbol_hash(tcx: &ty::ctxt,
628                symbol_hasher: &mut Sha256,
629                t: ty::t,
630                link_meta: &LinkMeta)
631                -> String {
632     // NB: do *not* use abbrevs here as we want the symbol names
633     // to be independent of one another in the crate.
634
635     symbol_hasher.reset();
636     symbol_hasher.input_str(link_meta.crate_name.as_slice());
637     symbol_hasher.input_str("-");
638     symbol_hasher.input_str(link_meta.crate_hash.as_str());
639     for meta in tcx.sess.crate_metadata.borrow().iter() {
640         symbol_hasher.input_str(meta.as_slice());
641     }
642     symbol_hasher.input_str("-");
643     symbol_hasher.input_str(encoder::encoded_ty(tcx, t).as_slice());
644     // Prefix with 'h' so that it never blends into adjacent digits
645     let mut hash = String::from_str("h");
646     hash.push_str(truncated_hash_result(symbol_hasher).as_slice());
647     hash
648 }
649
650 fn get_symbol_hash(ccx: &CrateContext, t: ty::t) -> String {
651     match ccx.type_hashcodes.borrow().find(&t) {
652         Some(h) => return h.to_string(),
653         None => {}
654     }
655
656     let mut symbol_hasher = ccx.symbol_hasher.borrow_mut();
657     let hash = symbol_hash(ccx.tcx(), &mut *symbol_hasher, t, &ccx.link_meta);
658     ccx.type_hashcodes.borrow_mut().insert(t, hash.clone());
659     hash
660 }
661
662
663 // Name sanitation. LLVM will happily accept identifiers with weird names, but
664 // gas doesn't!
665 // gas accepts the following characters in symbols: a-z, A-Z, 0-9, ., _, $
666 pub fn sanitize(s: &str) -> String {
667     let mut result = String::new();
668     for c in s.chars() {
669         match c {
670             // Escape these with $ sequences
671             '@' => result.push_str("$SP$"),
672             '~' => result.push_str("$UP$"),
673             '*' => result.push_str("$RP$"),
674             '&' => result.push_str("$BP$"),
675             '<' => result.push_str("$LT$"),
676             '>' => result.push_str("$GT$"),
677             '(' => result.push_str("$LP$"),
678             ')' => result.push_str("$RP$"),
679             ',' => result.push_str("$C$"),
680
681             // '.' doesn't occur in types and functions, so reuse it
682             // for ':' and '-'
683             '-' | ':' => result.push_char('.'),
684
685             // These are legal symbols
686             'a' .. 'z'
687             | 'A' .. 'Z'
688             | '0' .. '9'
689             | '_' | '.' | '$' => result.push_char(c),
690
691             _ => {
692                 let mut tstr = String::new();
693                 char::escape_unicode(c, |c| tstr.push_char(c));
694                 result.push_char('$');
695                 result.push_str(tstr.as_slice().slice_from(1));
696             }
697         }
698     }
699
700     // Underscore-qualify anything that didn't start as an ident.
701     if result.len() > 0u &&
702         result.as_bytes()[0] != '_' as u8 &&
703         ! char::is_XID_start(result.as_bytes()[0] as char) {
704         return format!("_{}", result.as_slice());
705     }
706
707     return result;
708 }
709
710 pub fn mangle<PI: Iterator<PathElem>>(mut path: PI,
711                                       hash: Option<&str>) -> String {
712     // Follow C++ namespace-mangling style, see
713     // http://en.wikipedia.org/wiki/Name_mangling for more info.
714     //
715     // It turns out that on OSX you can actually have arbitrary symbols in
716     // function names (at least when given to LLVM), but this is not possible
717     // when using unix's linker. Perhaps one day when we just use a linker from LLVM
718     // we won't need to do this name mangling. The problem with name mangling is
719     // that it seriously limits the available characters. For example we can't
720     // have things like &T or ~[T] in symbol names when one would theoretically
721     // want them for things like impls of traits on that type.
722     //
723     // To be able to work on all platforms and get *some* reasonable output, we
724     // use C++ name-mangling.
725
726     let mut n = String::from_str("_ZN"); // _Z == Begin name-sequence, N == nested
727
728     fn push(n: &mut String, s: &str) {
729         let sani = sanitize(s);
730         n.push_str(format!("{}{}", sani.len(), sani).as_slice());
731     }
732
733     // First, connect each component with <len, name> pairs.
734     for e in path {
735         push(&mut n, token::get_name(e.name()).get().as_slice())
736     }
737
738     match hash {
739         Some(s) => push(&mut n, s),
740         None => {}
741     }
742
743     n.push_char('E'); // End name-sequence.
744     n
745 }
746
747 pub fn exported_name(path: PathElems, hash: &str) -> String {
748     mangle(path, Some(hash))
749 }
750
751 pub fn mangle_exported_name(ccx: &CrateContext, path: PathElems,
752                             t: ty::t, id: ast::NodeId) -> String {
753     let mut hash = get_symbol_hash(ccx, t);
754
755     // Paths can be completely identical for different nodes,
756     // e.g. `fn foo() { { fn a() {} } { fn a() {} } }`, so we
757     // generate unique characters from the node id. For now
758     // hopefully 3 characters is enough to avoid collisions.
759     static EXTRA_CHARS: &'static str =
760         "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\
761          ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\
762          0123456789";
763     let id = id as uint;
764     let extra1 = id % EXTRA_CHARS.len();
765     let id = id / EXTRA_CHARS.len();
766     let extra2 = id % EXTRA_CHARS.len();
767     let id = id / EXTRA_CHARS.len();
768     let extra3 = id % EXTRA_CHARS.len();
769     hash.push_char(EXTRA_CHARS.as_bytes()[extra1] as char);
770     hash.push_char(EXTRA_CHARS.as_bytes()[extra2] as char);
771     hash.push_char(EXTRA_CHARS.as_bytes()[extra3] as char);
772
773     exported_name(path, hash.as_slice())
774 }
775
776 pub fn mangle_internal_name_by_type_and_seq(ccx: &CrateContext,
777                                             t: ty::t,
778                                             name: &str) -> String {
779     let s = ppaux::ty_to_string(ccx.tcx(), t);
780     let path = [PathName(token::intern(s.as_slice())),
781                 gensym_name(name)];
782     let hash = get_symbol_hash(ccx, t);
783     mangle(ast_map::Values(path.iter()), Some(hash.as_slice()))
784 }
785
786 pub fn mangle_internal_name_by_path_and_seq(path: PathElems, flav: &str) -> String {
787     mangle(path.chain(Some(gensym_name(flav)).move_iter()), None)
788 }
789
790 pub fn get_cc_prog(sess: &Session) -> String {
791     match sess.opts.cg.linker {
792         Some(ref linker) => return linker.to_string(),
793         None => {}
794     }
795
796     // In the future, FreeBSD will use clang as default compiler.
797     // It would be flexible to use cc (system's default C compiler)
798     // instead of hard-coded gcc.
799     // For win32, there is no cc command, so we add a condition to make it use gcc.
800     match sess.targ_cfg.os {
801         abi::OsWin32 => "gcc",
802         _ => "cc",
803     }.to_string()
804 }
805
806 pub fn get_ar_prog(sess: &Session) -> String {
807     match sess.opts.cg.ar {
808         Some(ref ar) => (*ar).clone(),
809         None => "ar".to_string()
810     }
811 }
812
813 fn remove(sess: &Session, path: &Path) {
814     match fs::unlink(path) {
815         Ok(..) => {}
816         Err(e) => {
817             sess.err(format!("failed to remove {}: {}",
818                              path.display(),
819                              e).as_slice());
820         }
821     }
822 }
823
824 /// Perform the linkage portion of the compilation phase. This will generate all
825 /// of the requested outputs for this compilation session.
826 pub fn link_binary(sess: &Session,
827                    trans: &CrateTranslation,
828                    outputs: &OutputFilenames,
829                    crate_name: &str) -> Vec<Path> {
830     let mut out_filenames = Vec::new();
831     for &crate_type in sess.crate_types.borrow().iter() {
832         if invalid_output_for_target(sess, crate_type) {
833             sess.bug(format!("invalid output type `{}` for target os `{}`",
834                              crate_type, sess.targ_cfg.os).as_slice());
835         }
836         let out_file = link_binary_output(sess, trans, crate_type, outputs,
837                                           crate_name);
838         out_filenames.push(out_file);
839     }
840
841     // Remove the temporary object file and metadata if we aren't saving temps
842     if !sess.opts.cg.save_temps {
843         let obj_filename = outputs.temp_path(OutputTypeObject);
844         if !sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeObject) {
845             remove(sess, &obj_filename);
846         }
847         remove(sess, &obj_filename.with_extension("metadata.o"));
848     }
849
850     out_filenames
851 }
852
853
854 /// Returns default crate type for target
855 ///
856 /// Default crate type is used when crate type isn't provided neither
857 /// through cmd line arguments nor through crate attributes
858 ///
859 /// It is CrateTypeExecutable for all platforms but iOS as there is no
860 /// way to run iOS binaries anyway without jailbreaking and
861 /// interaction with Rust code through static library is the only
862 /// option for now
863 pub fn default_output_for_target(sess: &Session) -> config::CrateType {
864     match sess.targ_cfg.os {
865         abi::OsiOS => config::CrateTypeStaticlib,
866         _ => config::CrateTypeExecutable
867     }
868 }
869
870 /// Checks if target supports crate_type as output
871 pub fn invalid_output_for_target(sess: &Session,
872                                  crate_type: config::CrateType) -> bool {
873     match (sess.targ_cfg.os, crate_type) {
874         (abi::OsiOS, config::CrateTypeDylib) => true,
875         _ => false
876     }
877 }
878
879 fn is_writeable(p: &Path) -> bool {
880     match p.stat() {
881         Err(..) => true,
882         Ok(m) => m.perm & io::UserWrite == io::UserWrite
883     }
884 }
885
886 pub fn filename_for_input(sess: &Session,
887                           crate_type: config::CrateType,
888                           name: &str,
889                           out_filename: &Path) -> Path {
890     let libname = format!("{}{}", name, sess.opts.cg.extra_filename);
891     match crate_type {
892         config::CrateTypeRlib => {
893             out_filename.with_filename(format!("lib{}.rlib", libname))
894         }
895         config::CrateTypeDylib => {
896             let (prefix, suffix) = match sess.targ_cfg.os {
897                 abi::OsWin32 => (loader::WIN32_DLL_PREFIX, loader::WIN32_DLL_SUFFIX),
898                 abi::OsMacos => (loader::MACOS_DLL_PREFIX, loader::MACOS_DLL_SUFFIX),
899                 abi::OsLinux => (loader::LINUX_DLL_PREFIX, loader::LINUX_DLL_SUFFIX),
900                 abi::OsAndroid => (loader::ANDROID_DLL_PREFIX, loader::ANDROID_DLL_SUFFIX),
901                 abi::OsFreebsd => (loader::FREEBSD_DLL_PREFIX, loader::FREEBSD_DLL_SUFFIX),
902                 abi::OsiOS => unreachable!(),
903             };
904             out_filename.with_filename(format!("{}{}{}",
905                                                prefix,
906                                                libname,
907                                                suffix))
908         }
909         config::CrateTypeStaticlib => {
910             out_filename.with_filename(format!("lib{}.a", libname))
911         }
912         config::CrateTypeExecutable => out_filename.clone(),
913     }
914 }
915
916 fn link_binary_output(sess: &Session,
917                       trans: &CrateTranslation,
918                       crate_type: config::CrateType,
919                       outputs: &OutputFilenames,
920                       crate_name: &str) -> Path {
921     let obj_filename = outputs.temp_path(OutputTypeObject);
922     let out_filename = match outputs.single_output_file {
923         Some(ref file) => file.clone(),
924         None => {
925             let out_filename = outputs.path(OutputTypeExe);
926             filename_for_input(sess, crate_type, crate_name, &out_filename)
927         }
928     };
929
930     // Make sure the output and obj_filename are both writeable.
931     // Mac, FreeBSD, and Windows system linkers check this already --
932     // however, the Linux linker will happily overwrite a read-only file.
933     // We should be consistent.
934     let obj_is_writeable = is_writeable(&obj_filename);
935     let out_is_writeable = is_writeable(&out_filename);
936     if !out_is_writeable {
937         sess.fatal(format!("output file {} is not writeable -- check its \
938                             permissions.",
939                            out_filename.display()).as_slice());
940     }
941     else if !obj_is_writeable {
942         sess.fatal(format!("object file {} is not writeable -- check its \
943                             permissions.",
944                            obj_filename.display()).as_slice());
945     }
946
947     match crate_type {
948         config::CrateTypeRlib => {
949             link_rlib(sess, Some(trans), &obj_filename, &out_filename);
950         }
951         config::CrateTypeStaticlib => {
952             link_staticlib(sess, &obj_filename, &out_filename);
953         }
954         config::CrateTypeExecutable => {
955             link_natively(sess, trans, false, &obj_filename, &out_filename);
956         }
957         config::CrateTypeDylib => {
958             link_natively(sess, trans, true, &obj_filename, &out_filename);
959         }
960     }
961
962     out_filename
963 }
964
965 fn archive_search_paths(sess: &Session) -> Vec<Path> {
966     let mut rustpath = filesearch::rust_path();
967     rustpath.push(sess.target_filesearch().get_lib_path());
968     // FIXME: Addl lib search paths are an unordered HashSet?
969     // Shouldn't this search be done in some order?
970     let addl_lib_paths: HashSet<Path> = sess.opts.addl_lib_search_paths.borrow().clone();
971     let mut search: Vec<Path> = addl_lib_paths.move_iter().collect();
972     search.push_all(rustpath.as_slice());
973     return search;
974 }
975
976 // Create an 'rlib'
977 //
978 // An rlib in its current incarnation is essentially a renamed .a file. The
979 // rlib primarily contains the object file of the crate, but it also contains
980 // all of the object files from native libraries. This is done by unzipping
981 // native libraries and inserting all of the contents into this archive.
982 fn link_rlib<'a>(sess: &'a Session,
983                  trans: Option<&CrateTranslation>, // None == no metadata/bytecode
984                  obj_filename: &Path,
985                  out_filename: &Path) -> Archive<'a> {
986     let handler = &sess.diagnostic().handler;
987     let config = ArchiveConfig {
988         handler: handler,
989         dst: out_filename.clone(),
990         lib_search_paths: archive_search_paths(sess),
991         os: sess.targ_cfg.os,
992         maybe_ar_prog: sess.opts.cg.ar.clone()
993     };
994     let mut a = Archive::create(config, obj_filename);
995
996     for &(ref l, kind) in sess.cstore.get_used_libraries().borrow().iter() {
997         match kind {
998             cstore::NativeStatic => {
999                 a.add_native_library(l.as_slice()).unwrap();
1000             }
1001             cstore::NativeFramework | cstore::NativeUnknown => {}
1002         }
1003     }
1004
1005     // Note that it is important that we add all of our non-object "magical
1006     // files" *after* all of the object files in the archive. The reason for
1007     // this is as follows:
1008     //
1009     // * When performing LTO, this archive will be modified to remove
1010     //   obj_filename from above. The reason for this is described below.
1011     //
1012     // * When the system linker looks at an archive, it will attempt to
1013     //   determine the architecture of the archive in order to see whether its
1014     //   linkable.
1015     //
1016     //   The algorithm for this detection is: iterate over the files in the
1017     //   archive. Skip magical SYMDEF names. Interpret the first file as an
1018     //   object file. Read architecture from the object file.
1019     //
1020     // * As one can probably see, if "metadata" and "foo.bc" were placed
1021     //   before all of the objects, then the architecture of this archive would
1022     //   not be correctly inferred once 'foo.o' is removed.
1023     //
1024     // Basically, all this means is that this code should not move above the
1025     // code above.
1026     match trans {
1027         Some(trans) => {
1028             // Instead of putting the metadata in an object file section, rlibs
1029             // contain the metadata in a separate file. We use a temp directory
1030             // here so concurrent builds in the same directory don't try to use
1031             // the same filename for metadata (stomping over one another)
1032             let tmpdir = TempDir::new("rustc").expect("needs a temp dir");
1033             let metadata = tmpdir.path().join(METADATA_FILENAME);
1034             match fs::File::create(&metadata).write(trans.metadata
1035                                                          .as_slice()) {
1036                 Ok(..) => {}
1037                 Err(e) => {
1038                     sess.err(format!("failed to write {}: {}",
1039                                      metadata.display(),
1040                                      e).as_slice());
1041                     sess.abort_if_errors();
1042                 }
1043             }
1044             a.add_file(&metadata, false);
1045             remove(sess, &metadata);
1046
1047             // For LTO purposes, the bytecode of this library is also inserted
1048             // into the archive.
1049             //
1050             // Note that we make sure that the bytecode filename in the archive
1051             // is never exactly 16 bytes long by adding a 16 byte extension to
1052             // it. This is to work around a bug in LLDB that would cause it to
1053             // crash if the name of a file in an archive was exactly 16 bytes.
1054             let bc = obj_filename.with_extension("bc");
1055             let bc_deflated = obj_filename.with_extension("bytecode.deflate");
1056             match fs::File::open(&bc).read_to_end().and_then(|data| {
1057                 fs::File::create(&bc_deflated)
1058                     .write(match flate::deflate_bytes(data.as_slice()) {
1059                         Some(compressed) => compressed,
1060                         None => sess.fatal("failed to compress bytecode")
1061                      }.as_slice())
1062             }) {
1063                 Ok(()) => {}
1064                 Err(e) => {
1065                     sess.err(format!("failed to write compressed bytecode: \
1066                                       {}",
1067                                      e).as_slice());
1068                     sess.abort_if_errors()
1069                 }
1070             }
1071             a.add_file(&bc_deflated, false);
1072             remove(sess, &bc_deflated);
1073             if !sess.opts.cg.save_temps &&
1074                !sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeBitcode) {
1075                 remove(sess, &bc);
1076             }
1077
1078             // After adding all files to the archive, we need to update the
1079             // symbol table of the archive. This currently dies on OSX (see
1080             // #11162), and isn't necessary there anyway
1081             match sess.targ_cfg.os {
1082                 abi::OsMacos | abi::OsiOS => {}
1083                 _ => { a.update_symbols(); }
1084             }
1085         }
1086
1087         None => {}
1088     }
1089     return a;
1090 }
1091
1092 // Create a static archive
1093 //
1094 // This is essentially the same thing as an rlib, but it also involves adding
1095 // all of the upstream crates' objects into the archive. This will slurp in
1096 // all of the native libraries of upstream dependencies as well.
1097 //
1098 // Additionally, there's no way for us to link dynamic libraries, so we warn
1099 // about all dynamic library dependencies that they're not linked in.
1100 //
1101 // There's no need to include metadata in a static archive, so ensure to not
1102 // link in the metadata object file (and also don't prepare the archive with a
1103 // metadata file).
1104 fn link_staticlib(sess: &Session, obj_filename: &Path, out_filename: &Path) {
1105     let mut a = link_rlib(sess, None, obj_filename, out_filename);
1106     a.add_native_library("morestack").unwrap();
1107     a.add_native_library("compiler-rt").unwrap();
1108
1109     let crates = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireStatic);
1110     let mut all_native_libs = vec![];
1111
1112     for &(cnum, ref path) in crates.iter() {
1113         let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
1114         let p = match *path {
1115             Some(ref p) => p.clone(), None => {
1116                 sess.err(format!("could not find rlib for: `{}`",
1117                                  name).as_slice());
1118                 continue
1119             }
1120         };
1121         a.add_rlib(&p, name.as_slice(), sess.lto()).unwrap();
1122
1123         let native_libs = csearch::get_native_libraries(&sess.cstore, cnum);
1124         all_native_libs.extend(native_libs.move_iter());
1125     }
1126
1127     if !all_native_libs.is_empty() {
1128         sess.warn("link against the following native artifacts when linking against \
1129                   this static library");
1130         sess.note("the order and any duplication can be significant on some platforms, \
1131                   and so may need to be preserved");
1132     }
1133
1134     for &(kind, ref lib) in all_native_libs.iter() {
1135         let name = match kind {
1136             cstore::NativeStatic => "static library",
1137             cstore::NativeUnknown => "library",
1138             cstore::NativeFramework => "framework",
1139         };
1140         sess.note(format!("{}: {}", name, *lib).as_slice());
1141     }
1142 }
1143
1144 // Create a dynamic library or executable
1145 //
1146 // This will invoke the system linker/cc to create the resulting file. This
1147 // links to all upstream files as well.
1148 fn link_natively(sess: &Session, trans: &CrateTranslation, dylib: bool,
1149                  obj_filename: &Path, out_filename: &Path) {
1150     let tmpdir = TempDir::new("rustc").expect("needs a temp dir");
1151
1152     // The invocations of cc share some flags across platforms
1153     let pname = get_cc_prog(sess);
1154     let mut cmd = Command::new(pname.as_slice());
1155
1156     cmd.args(sess.targ_cfg.target_strs.cc_args.as_slice());
1157     link_args(&mut cmd, sess, dylib, tmpdir.path(),
1158               trans, obj_filename, out_filename);
1159
1160     if (sess.opts.debugging_opts & config::PRINT_LINK_ARGS) != 0 {
1161         println!("{}", &cmd);
1162     }
1163
1164     // May have not found libraries in the right formats.
1165     sess.abort_if_errors();
1166
1167     // Invoke the system linker
1168     debug!("{}", &cmd);
1169     let prog = time(sess.time_passes(), "running linker", (), |()| cmd.output());
1170     match prog {
1171         Ok(prog) => {
1172             if !prog.status.success() {
1173                 sess.err(format!("linking with `{}` failed: {}",
1174                                  pname,
1175                                  prog.status).as_slice());
1176                 sess.note(format!("{}", &cmd).as_slice());
1177                 let mut output = prog.error.clone();
1178                 output.push_all(prog.output.as_slice());
1179                 sess.note(str::from_utf8(output.as_slice()).unwrap());
1180                 sess.abort_if_errors();
1181             }
1182         },
1183         Err(e) => {
1184             sess.err(format!("could not exec the linker `{}`: {}",
1185                              pname,
1186                              e).as_slice());
1187             sess.abort_if_errors();
1188         }
1189     }
1190
1191
1192     // On OSX, debuggers need this utility to get run to do some munging of
1193     // the symbols
1194     if (sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos || sess.targ_cfg.os == abi::OsiOS)
1195         && (sess.opts.debuginfo != NoDebugInfo) {
1196             match Command::new("dsymutil").arg(out_filename).status() {
1197                 Ok(..) => {}
1198                 Err(e) => {
1199                     sess.err(format!("failed to run dsymutil: {}", e).as_slice());
1200                     sess.abort_if_errors();
1201                 }
1202             }
1203         }
1204 }
1205
1206 fn link_args(cmd: &mut Command,
1207              sess: &Session,
1208              dylib: bool,
1209              tmpdir: &Path,
1210              trans: &CrateTranslation,
1211              obj_filename: &Path,
1212              out_filename: &Path) {
1213
1214     // The default library location, we need this to find the runtime.
1215     // The location of crates will be determined as needed.
1216     let lib_path = sess.target_filesearch().get_lib_path();
1217     cmd.arg("-L").arg(&lib_path);
1218
1219     cmd.arg("-o").arg(out_filename).arg(obj_filename);
1220
1221     // Stack growth requires statically linking a __morestack function. Note
1222     // that this is listed *before* all other libraries. Due to the usage of the
1223     // --as-needed flag below, the standard library may only be useful for its
1224     // rust_stack_exhausted function. In this case, we must ensure that the
1225     // libmorestack.a file appears *before* the standard library (so we put it
1226     // at the very front).
1227     //
1228     // Most of the time this is sufficient, except for when LLVM gets super
1229     // clever. If, for example, we have a main function `fn main() {}`, LLVM
1230     // will optimize out calls to `__morestack` entirely because the function
1231     // doesn't need any stack at all!
1232     //
1233     // To get around this snag, we specially tell the linker to always include
1234     // all contents of this library. This way we're guaranteed that the linker
1235     // will include the __morestack symbol 100% of the time, always resolving
1236     // references to it even if the object above didn't use it.
1237     match sess.targ_cfg.os {
1238         abi::OsMacos | abi::OsiOS => {
1239             let morestack = lib_path.join("libmorestack.a");
1240
1241             let mut v = "-Wl,-force_load,".as_bytes().to_owned();
1242             v.push_all(morestack.as_vec());
1243             cmd.arg(v.as_slice());
1244         }
1245         _ => {
1246             cmd.args(["-Wl,--whole-archive", "-lmorestack",
1247                       "-Wl,--no-whole-archive"]);
1248         }
1249     }
1250
1251     // When linking a dynamic library, we put the metadata into a section of the
1252     // executable. This metadata is in a separate object file from the main
1253     // object file, so we link that in here.
1254     if dylib {
1255         cmd.arg(obj_filename.with_extension("metadata.o"));
1256     }
1257
1258     // We want to prevent the compiler from accidentally leaking in any system
1259     // libraries, so we explicitly ask gcc to not link to any libraries by
1260     // default. Note that this does not happen for windows because windows pulls
1261     // in some large number of libraries and I couldn't quite figure out which
1262     // subset we wanted.
1263     //
1264     // FIXME(#11937) we should invoke the system linker directly
1265     if sess.targ_cfg.os != abi::OsWin32 {
1266         cmd.arg("-nodefaultlibs");
1267     }
1268
1269     // If we're building a dylib, we don't use --gc-sections because LLVM has
1270     // already done the best it can do, and we also don't want to eliminate the
1271     // metadata. If we're building an executable, however, --gc-sections drops
1272     // the size of hello world from 1.8MB to 597K, a 67% reduction.
1273     if !dylib && sess.targ_cfg.os != abi::OsMacos && sess.targ_cfg.os != abi::OsiOS {
1274         cmd.arg("-Wl,--gc-sections");
1275     }
1276
1277     if sess.targ_cfg.os == abi::OsLinux {
1278         // GNU-style linkers will use this to omit linking to libraries which
1279         // don't actually fulfill any relocations, but only for libraries which
1280         // follow this flag. Thus, use it before specifying libraries to link to.
1281         cmd.arg("-Wl,--as-needed");
1282
1283         // GNU-style linkers support optimization with -O. GNU ld doesn't need a
1284         // numeric argument, but other linkers do.
1285         if sess.opts.optimize == config::Default ||
1286            sess.opts.optimize == config::Aggressive {
1287             cmd.arg("-Wl,-O1");
1288         }
1289     } else if sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos || sess.targ_cfg.os == abi::OsiOS {
1290         // The dead_strip option to the linker specifies that functions and data
1291         // unreachable by the entry point will be removed. This is quite useful
1292         // with Rust's compilation model of compiling libraries at a time into
1293         // one object file. For example, this brings hello world from 1.7MB to
1294         // 458K.
1295         //
1296         // Note that this is done for both executables and dynamic libraries. We
1297         // won't get much benefit from dylibs because LLVM will have already
1298         // stripped away as much as it could. This has not been seen to impact
1299         // link times negatively.
1300         cmd.arg("-Wl,-dead_strip");
1301     }
1302
1303     if sess.targ_cfg.os == abi::OsWin32 {
1304         // Make sure that we link to the dynamic libgcc, otherwise cross-module
1305         // DWARF stack unwinding will not work.
1306         // This behavior may be overridden by --link-args "-static-libgcc"
1307         cmd.arg("-shared-libgcc");
1308
1309         // And here, we see obscure linker flags #45. On windows, it has been
1310         // found to be necessary to have this flag to compile liblibc.
1311         //
1312         // First a bit of background. On Windows, the file format is not ELF,
1313         // but COFF (at least according to LLVM). COFF doesn't officially allow
1314         // for section names over 8 characters, apparently. Our metadata
1315         // section, ".note.rustc", you'll note is over 8 characters.
1316         //
1317         // On more recent versions of gcc on mingw, apparently the section name
1318         // is *not* truncated, but rather stored elsewhere in a separate lookup
1319         // table. On older versions of gcc, they apparently always truncated the
1320         // section names (at least in some cases). Truncating the section name
1321         // actually creates "invalid" objects [1] [2], but only for some
1322         // introspection tools, not in terms of whether it can be loaded.
1323         //
1324         // Long story short, passing this flag forces the linker to *not*
1325         // truncate section names (so we can find the metadata section after
1326         // it's compiled). The real kicker is that rust compiled just fine on
1327         // windows for quite a long time *without* this flag, so I have no idea
1328         // why it suddenly started failing for liblibc. Regardless, we
1329         // definitely don't want section name truncation, so we're keeping this
1330         // flag for windows.
1331         //
1332         // [1] - https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=13130
1333         // [2] - https://code.google.com/p/go/issues/detail?id=2139
1334         cmd.arg("-Wl,--enable-long-section-names");
1335     }
1336
1337     if sess.targ_cfg.os == abi::OsAndroid {
1338         // Many of the symbols defined in compiler-rt are also defined in libgcc.
1339         // Android linker doesn't like that by default.
1340         cmd.arg("-Wl,--allow-multiple-definition");
1341     }
1342
1343     // Take careful note of the ordering of the arguments we pass to the linker
1344     // here. Linkers will assume that things on the left depend on things to the
1345     // right. Things on the right cannot depend on things on the left. This is
1346     // all formally implemented in terms of resolving symbols (libs on the right
1347     // resolve unknown symbols of libs on the left, but not vice versa).
1348     //
1349     // For this reason, we have organized the arguments we pass to the linker as
1350     // such:
1351     //
1352     //  1. The local object that LLVM just generated
1353     //  2. Upstream rust libraries
1354     //  3. Local native libraries
1355     //  4. Upstream native libraries
1356     //
1357     // This is generally fairly natural, but some may expect 2 and 3 to be
1358     // swapped. The reason that all native libraries are put last is that it's
1359     // not recommended for a native library to depend on a symbol from a rust
1360     // crate. If this is the case then a staticlib crate is recommended, solving
1361     // the problem.
1362     //
1363     // Additionally, it is occasionally the case that upstream rust libraries
1364     // depend on a local native library. In the case of libraries such as
1365     // lua/glfw/etc the name of the library isn't the same across all platforms,
1366     // so only the consumer crate of a library knows the actual name. This means
1367     // that downstream crates will provide the #[link] attribute which upstream
1368     // crates will depend on. Hence local native libraries are after out
1369     // upstream rust crates.
1370     //
1371     // In theory this means that a symbol in an upstream native library will be
1372     // shadowed by a local native library when it wouldn't have been before, but
1373     // this kind of behavior is pretty platform specific and generally not
1374     // recommended anyway, so I don't think we're shooting ourself in the foot
1375     // much with that.
1376     add_upstream_rust_crates(cmd, sess, dylib, tmpdir, trans);
1377     add_local_native_libraries(cmd, sess);
1378     add_upstream_native_libraries(cmd, sess);
1379
1380     // # Telling the linker what we're doing
1381
1382     if dylib {
1383         // On mac we need to tell the linker to let this library be rpathed
1384         if sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos {
1385             cmd.args(["-dynamiclib", "-Wl,-dylib"]);
1386
1387             if sess.opts.cg.rpath {
1388                 let mut v = Vec::from_slice("-Wl,-install_name,@rpath/".as_bytes());
1389                 v.push_all(out_filename.filename().unwrap());
1390                 cmd.arg(v.as_slice());
1391             }
1392         } else {
1393             cmd.arg("-shared");
1394         }
1395     }
1396
1397     if sess.targ_cfg.os == abi::OsFreebsd {
1398         cmd.args(["-L/usr/local/lib",
1399                   "-L/usr/local/lib/gcc46",
1400                   "-L/usr/local/lib/gcc44"]);
1401     }
1402
1403     // FIXME (#2397): At some point we want to rpath our guesses as to
1404     // where extern libraries might live, based on the
1405     // addl_lib_search_paths
1406     if sess.opts.cg.rpath {
1407         let sysroot = sess.sysroot();
1408         let target_triple = sess.opts.target_triple.as_slice();
1409         let get_install_prefix_lib_path = || {
1410             let install_prefix = option_env!("CFG_PREFIX").expect("CFG_PREFIX");
1411             let tlib = filesearch::relative_target_lib_path(sysroot, target_triple);
1412             let mut path = Path::new(install_prefix);
1413             path.push(&tlib);
1414
1415             path
1416         };
1417         let rpath_config = RPathConfig {
1418             os: sess.targ_cfg.os,
1419             used_crates: sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireDynamic),
1420             out_filename: out_filename.clone(),
1421             get_install_prefix_lib_path: get_install_prefix_lib_path,
1422             realpath: ::util::fs::realpath
1423         };
1424         cmd.args(rpath::get_rpath_flags(rpath_config).as_slice());
1425     }
1426
1427     // compiler-rt contains implementations of low-level LLVM helpers. This is
1428     // used to resolve symbols from the object file we just created, as well as
1429     // any system static libraries that may be expecting gcc instead. Most
1430     // symbols in libgcc also appear in compiler-rt.
1431     //
1432     // This is the end of the command line, so this library is used to resolve
1433     // *all* undefined symbols in all other libraries, and this is intentional.
1434     cmd.arg("-lcompiler-rt");
1435
1436     // Finally add all the linker arguments provided on the command line along
1437     // with any #[link_args] attributes found inside the crate
1438     cmd.args(sess.opts.cg.link_args.as_slice());
1439     for arg in sess.cstore.get_used_link_args().borrow().iter() {
1440         cmd.arg(arg.as_slice());
1441     }
1442 }
1443
1444 // # Native library linking
1445 //
1446 // User-supplied library search paths (-L on the command line). These are
1447 // the same paths used to find Rust crates, so some of them may have been
1448 // added already by the previous crate linking code. This only allows them
1449 // to be found at compile time so it is still entirely up to outside
1450 // forces to make sure that library can be found at runtime.
1451 //
1452 // Also note that the native libraries linked here are only the ones located
1453 // in the current crate. Upstream crates with native library dependencies
1454 // may have their native library pulled in above.
1455 fn add_local_native_libraries(cmd: &mut Command, sess: &Session) {
1456     for path in sess.opts.addl_lib_search_paths.borrow().iter() {
1457         cmd.arg("-L").arg(path);
1458     }
1459
1460     let rustpath = filesearch::rust_path();
1461     for path in rustpath.iter() {
1462         cmd.arg("-L").arg(path);
1463     }
1464
1465     // Some platforms take hints about whether a library is static or dynamic.
1466     // For those that support this, we ensure we pass the option if the library
1467     // was flagged "static" (most defaults are dynamic) to ensure that if
1468     // libfoo.a and libfoo.so both exist that the right one is chosen.
1469     let takes_hints = sess.targ_cfg.os != abi::OsMacos && sess.targ_cfg.os != abi::OsiOS;
1470
1471     for &(ref l, kind) in sess.cstore.get_used_libraries().borrow().iter() {
1472         match kind {
1473             cstore::NativeUnknown | cstore::NativeStatic => {
1474                 if takes_hints {
1475                     if kind == cstore::NativeStatic {
1476                         cmd.arg("-Wl,-Bstatic");
1477                     } else {
1478                         cmd.arg("-Wl,-Bdynamic");
1479                     }
1480                 }
1481                 cmd.arg(format!("-l{}", *l));
1482             }
1483             cstore::NativeFramework => {
1484                 cmd.arg("-framework");
1485                 cmd.arg(l.as_slice());
1486             }
1487         }
1488     }
1489     if takes_hints {
1490         cmd.arg("-Wl,-Bdynamic");
1491     }
1492 }
1493
1494 // # Rust Crate linking
1495 //
1496 // Rust crates are not considered at all when creating an rlib output. All
1497 // dependencies will be linked when producing the final output (instead of
1498 // the intermediate rlib version)
1499 fn add_upstream_rust_crates(cmd: &mut Command, sess: &Session,
1500                             dylib: bool, tmpdir: &Path,
1501                             trans: &CrateTranslation) {
1502     // All of the heavy lifting has previously been accomplished by the
1503     // dependency_format module of the compiler. This is just crawling the
1504     // output of that module, adding crates as necessary.
1505     //
1506     // Linking to a rlib involves just passing it to the linker (the linker
1507     // will slurp up the object files inside), and linking to a dynamic library
1508     // involves just passing the right -l flag.
1509
1510     let data = if dylib {
1511         trans.crate_formats.get(&config::CrateTypeDylib)
1512     } else {
1513         trans.crate_formats.get(&config::CrateTypeExecutable)
1514     };
1515
1516     // Invoke get_used_crates to ensure that we get a topological sorting of
1517     // crates.
1518     let deps = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireDynamic);
1519
1520     for &(cnum, _) in deps.iter() {
1521         // We may not pass all crates through to the linker. Some crates may
1522         // appear statically in an existing dylib, meaning we'll pick up all the
1523         // symbols from the dylib.
1524         let kind = match *data.get(cnum as uint - 1) {
1525             Some(t) => t,
1526             None => continue
1527         };
1528         let src = sess.cstore.get_used_crate_source(cnum).unwrap();
1529         match kind {
1530             cstore::RequireDynamic => {
1531                 add_dynamic_crate(cmd, sess, src.dylib.unwrap())
1532             }
1533             cstore::RequireStatic => {
1534                 add_static_crate(cmd, sess, tmpdir, cnum, src.rlib.unwrap())
1535             }
1536         }
1537
1538     }
1539
1540     // Converts a library file-stem into a cc -l argument
1541     fn unlib<'a>(config: &config::Config, stem: &'a [u8]) -> &'a [u8] {
1542         if stem.starts_with("lib".as_bytes()) && config.os != abi::OsWin32 {
1543             stem.tailn(3)
1544         } else {
1545             stem
1546         }
1547     }
1548
1549     // Adds the static "rlib" versions of all crates to the command line.
1550     fn add_static_crate(cmd: &mut Command, sess: &Session, tmpdir: &Path,
1551                         cnum: ast::CrateNum, cratepath: Path) {
1552         // When performing LTO on an executable output, all of the
1553         // bytecode from the upstream libraries has already been
1554         // included in our object file output. We need to modify all of
1555         // the upstream archives to remove their corresponding object
1556         // file to make sure we don't pull the same code in twice.
1557         //
1558         // We must continue to link to the upstream archives to be sure
1559         // to pull in native static dependencies. As the final caveat,
1560         // on linux it is apparently illegal to link to a blank archive,
1561         // so if an archive no longer has any object files in it after
1562         // we remove `lib.o`, then don't link against it at all.
1563         //
1564         // If we're not doing LTO, then our job is simply to just link
1565         // against the archive.
1566         if sess.lto() {
1567             let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
1568             time(sess.time_passes(),
1569                  format!("altering {}.rlib", name).as_slice(),
1570                  (), |()| {
1571                 let dst = tmpdir.join(cratepath.filename().unwrap());
1572                 match fs::copy(&cratepath, &dst) {
1573                     Ok(..) => {}
1574                     Err(e) => {
1575                         sess.err(format!("failed to copy {} to {}: {}",
1576                                          cratepath.display(),
1577                                          dst.display(),
1578                                          e).as_slice());
1579                         sess.abort_if_errors();
1580                     }
1581                 }
1582                 let handler = &sess.diagnostic().handler;
1583                 let config = ArchiveConfig {
1584                     handler: handler,
1585                     dst: dst.clone(),
1586                     lib_search_paths: archive_search_paths(sess),
1587                     os: sess.targ_cfg.os,
1588                     maybe_ar_prog: sess.opts.cg.ar.clone()
1589                 };
1590                 let mut archive = Archive::open(config);
1591                 archive.remove_file(format!("{}.o", name).as_slice());
1592                 let files = archive.files();
1593                 if files.iter().any(|s| s.as_slice().ends_with(".o")) {
1594                     cmd.arg(dst);
1595                 }
1596             });
1597         } else {
1598             cmd.arg(cratepath);
1599         }
1600     }
1601
1602     // Same thing as above, but for dynamic crates instead of static crates.
1603     fn add_dynamic_crate(cmd: &mut Command, sess: &Session, cratepath: Path) {
1604         // If we're performing LTO, then it should have been previously required
1605         // that all upstream rust dependencies were available in an rlib format.
1606         assert!(!sess.lto());
1607
1608         // Just need to tell the linker about where the library lives and
1609         // what its name is
1610         let dir = cratepath.dirname();
1611         if !dir.is_empty() { cmd.arg("-L").arg(dir); }
1612
1613         let mut v = Vec::from_slice("-l".as_bytes());
1614         v.push_all(unlib(&sess.targ_cfg, cratepath.filestem().unwrap()));
1615         cmd.arg(v.as_slice());
1616     }
1617 }
1618
1619 // Link in all of our upstream crates' native dependencies. Remember that
1620 // all of these upstream native dependencies are all non-static
1621 // dependencies. We've got two cases then:
1622 //
1623 // 1. The upstream crate is an rlib. In this case we *must* link in the
1624 // native dependency because the rlib is just an archive.
1625 //
1626 // 2. The upstream crate is a dylib. In order to use the dylib, we have to
1627 // have the dependency present on the system somewhere. Thus, we don't
1628 // gain a whole lot from not linking in the dynamic dependency to this
1629 // crate as well.
1630 //
1631 // The use case for this is a little subtle. In theory the native
1632 // dependencies of a crate are purely an implementation detail of the crate
1633 // itself, but the problem arises with generic and inlined functions. If a
1634 // generic function calls a native function, then the generic function must
1635 // be instantiated in the target crate, meaning that the native symbol must
1636 // also be resolved in the target crate.
1637 fn add_upstream_native_libraries(cmd: &mut Command, sess: &Session) {
1638     // Be sure to use a topological sorting of crates because there may be
1639     // interdependencies between native libraries. When passing -nodefaultlibs,
1640     // for example, almost all native libraries depend on libc, so we have to
1641     // make sure that's all the way at the right (liblibc is near the base of
1642     // the dependency chain).
1643     //
1644     // This passes RequireStatic, but the actual requirement doesn't matter,
1645     // we're just getting an ordering of crate numbers, we're not worried about
1646     // the paths.
1647     let crates = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireStatic);
1648     for (cnum, _) in crates.move_iter() {
1649         let libs = csearch::get_native_libraries(&sess.cstore, cnum);
1650         for &(kind, ref lib) in libs.iter() {
1651             match kind {
1652                 cstore::NativeUnknown => {
1653                     cmd.arg(format!("-l{}", *lib));
1654                 }
1655                 cstore::NativeFramework => {
1656                     cmd.arg("-framework");
1657                     cmd.arg(lib.as_slice());
1658                 }
1659                 cstore::NativeStatic => {
1660                     sess.bug("statics shouldn't be propagated");
1661                 }
1662             }
1663         }
1664     }
1665 }