]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc/back/link.rs
auto merge of #13036 : alexcrichton/rust/atomics, r=alexcrichton
[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 back::archive::{Archive, METADATA_FILENAME};
12 use back::rpath;
13 use back::svh::Svh;
14 use driver::driver::{CrateTranslation, OutputFilenames};
15 use driver::session::{NoDebugInfo, Session};
16 use driver::session;
17 use lib::llvm::llvm;
18 use lib::llvm::ModuleRef;
19 use lib;
20 use metadata::common::LinkMeta;
21 use metadata::{encoder, cstore, filesearch, csearch};
22 use middle::trans::context::CrateContext;
23 use middle::trans::common::gensym_name;
24 use middle::ty;
25 use util::common::time;
26 use util::ppaux;
27 use util::sha2::{Digest, Sha256};
28
29 use std::c_str::{ToCStr, CString};
30 use std::char;
31 use std::os::consts::{macos, freebsd, linux, android, win32};
32 use std::ptr;
33 use std::str;
34 use std::io;
35 use std::io::{fs, TempDir, Process};
36 use flate;
37 use serialize::hex::ToHex;
38 use syntax::abi;
39 use syntax::ast;
40 use syntax::ast_map::{PathElem, PathElems, PathName};
41 use syntax::ast_map;
42 use syntax::attr;
43 use syntax::attr::AttrMetaMethods;
44 use syntax::crateid::CrateId;
45 use syntax::parse::token;
46
47 #[deriving(Clone, Eq, Ord, TotalOrd, TotalEq)]
48 pub enum OutputType {
49     OutputTypeBitcode,
50     OutputTypeAssembly,
51     OutputTypeLlvmAssembly,
52     OutputTypeObject,
53     OutputTypeExe,
54 }
55
56 pub fn llvm_err(sess: &Session, msg: ~str) -> ! {
57     unsafe {
58         let cstr = llvm::LLVMRustGetLastError();
59         if cstr == ptr::null() {
60             sess.fatal(msg);
61         } else {
62             let err = CString::new(cstr, false);
63             let err = str::from_utf8_lossy(err.as_bytes());
64             sess.fatal(msg + ": " + err.as_slice());
65         }
66     }
67 }
68
69 pub fn WriteOutputFile(
70         sess: &Session,
71         target: lib::llvm::TargetMachineRef,
72         pm: lib::llvm::PassManagerRef,
73         m: ModuleRef,
74         output: &Path,
75         file_type: lib::llvm::FileType) {
76     unsafe {
77         output.with_c_str(|output| {
78             let result = llvm::LLVMRustWriteOutputFile(
79                     target, pm, m, output, file_type);
80             if !result {
81                 llvm_err(sess, ~"could not write output");
82             }
83         })
84     }
85 }
86
87 pub mod write {
88
89     use back::lto;
90     use back::link::{WriteOutputFile, OutputType};
91     use back::link::{OutputTypeAssembly, OutputTypeBitcode};
92     use back::link::{OutputTypeExe, OutputTypeLlvmAssembly};
93     use back::link::{OutputTypeObject};
94     use driver::driver::{CrateTranslation, OutputFilenames};
95     use driver::session::{NoDebugInfo, Session};
96     use driver::session;
97     use lib::llvm::llvm;
98     use lib::llvm::{ModuleRef, TargetMachineRef, PassManagerRef};
99     use lib;
100     use util::common::time;
101     use syntax::abi;
102
103     use std::c_str::ToCStr;
104     use std::io::Process;
105     use std::libc::{c_uint, c_int};
106     use std::str;
107
108     // On android, we by default compile for armv7 processors. This enables
109     // things like double word CAS instructions (rather than emulating them)
110     // which are *far* more efficient. This is obviously undesirable in some
111     // cases, so if any sort of target feature is specified we don't append v7
112     // to the feature list.
113     fn target_feature<'a>(sess: &'a Session) -> &'a str {
114         match sess.targ_cfg.os {
115             abi::OsAndroid => {
116                 if "" == sess.opts.cg.target_feature {
117                     "+v7"
118                 } else {
119                     sess.opts.cg.target_feature.as_slice()
120                 }
121             }
122             _ => sess.opts.cg.target_feature.as_slice()
123         }
124     }
125
126     pub fn run_passes(sess: &Session,
127                       trans: &CrateTranslation,
128                       output_types: &[OutputType],
129                       output: &OutputFilenames) {
130         let llmod = trans.module;
131         let llcx = trans.context;
132         unsafe {
133             configure_llvm(sess);
134
135             if sess.opts.cg.save_temps {
136                 output.with_extension("no-opt.bc").with_c_str(|buf| {
137                     llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
138                 })
139             }
140
141             let opt_level = match sess.opts.optimize {
142               session::No => lib::llvm::CodeGenLevelNone,
143               session::Less => lib::llvm::CodeGenLevelLess,
144               session::Default => lib::llvm::CodeGenLevelDefault,
145               session::Aggressive => lib::llvm::CodeGenLevelAggressive,
146             };
147             let use_softfp = sess.opts.cg.soft_float;
148
149             // FIXME: #11906: Omitting frame pointers breaks retrieving the value of a parameter.
150             // FIXME: #11954: mac64 unwinding may not work with fp elim
151             let no_fp_elim = (sess.opts.debuginfo != NoDebugInfo) ||
152                              (sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos &&
153                               sess.targ_cfg.arch == abi::X86_64);
154
155             let tm = sess.targ_cfg.target_strs.target_triple.with_c_str(|t| {
156                 sess.opts.cg.target_cpu.with_c_str(|cpu| {
157                     target_feature(sess).with_c_str(|features| {
158                         llvm::LLVMRustCreateTargetMachine(
159                             t, cpu, features,
160                             lib::llvm::CodeModelDefault,
161                             lib::llvm::RelocPIC,
162                             opt_level,
163                             true,
164                             use_softfp,
165                             no_fp_elim
166                         )
167                     })
168                 })
169             });
170
171             // Create the two optimizing pass managers. These mirror what clang
172             // does, and are by populated by LLVM's default PassManagerBuilder.
173             // Each manager has a different set of passes, but they also share
174             // some common passes.
175             let fpm = llvm::LLVMCreateFunctionPassManagerForModule(llmod);
176             let mpm = llvm::LLVMCreatePassManager();
177
178             // If we're verifying or linting, add them to the function pass
179             // manager.
180             let addpass = |pass: &str| {
181                 pass.with_c_str(|s| llvm::LLVMRustAddPass(fpm, s))
182             };
183             if !sess.no_verify() { assert!(addpass("verify")); }
184
185             if !sess.opts.cg.no_prepopulate_passes {
186                 llvm::LLVMRustAddAnalysisPasses(tm, fpm, llmod);
187                 llvm::LLVMRustAddAnalysisPasses(tm, mpm, llmod);
188                 populate_llvm_passes(fpm, mpm, llmod, opt_level);
189             }
190
191             for pass in sess.opts.cg.passes.iter() {
192                 pass.with_c_str(|s| {
193                     if !llvm::LLVMRustAddPass(mpm, s) {
194                         sess.warn(format!("unknown pass {}, ignoring", *pass));
195                     }
196                 })
197             }
198
199             // Finally, run the actual optimization passes
200             time(sess.time_passes(), "llvm function passes", (), |()|
201                  llvm::LLVMRustRunFunctionPassManager(fpm, llmod));
202             time(sess.time_passes(), "llvm module passes", (), |()|
203                  llvm::LLVMRunPassManager(mpm, llmod));
204
205             // Deallocate managers that we're now done with
206             llvm::LLVMDisposePassManager(fpm);
207             llvm::LLVMDisposePassManager(mpm);
208
209             // Emit the bytecode if we're either saving our temporaries or
210             // emitting an rlib. Whenever an rlib is created, the bytecode is
211             // inserted into the archive in order to allow LTO against it.
212             let crate_types = sess.crate_types.borrow();
213             if sess.opts.cg.save_temps ||
214                (crate_types.get().contains(&session::CrateTypeRlib) &&
215                 sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeExe)) {
216                 output.temp_path(OutputTypeBitcode).with_c_str(|buf| {
217                     llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
218                 })
219             }
220
221             if sess.lto() {
222                 time(sess.time_passes(), "all lto passes", (), |()|
223                      lto::run(sess, llmod, tm, trans.reachable.as_slice()));
224
225                 if sess.opts.cg.save_temps {
226                     output.with_extension("lto.bc").with_c_str(|buf| {
227                         llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
228                     })
229                 }
230             }
231
232             // A codegen-specific pass manager is used to generate object
233             // files for an LLVM module.
234             //
235             // Apparently each of these pass managers is a one-shot kind of
236             // thing, so we create a new one for each type of output. The
237             // pass manager passed to the closure should be ensured to not
238             // escape the closure itself, and the manager should only be
239             // used once.
240             fn with_codegen(tm: TargetMachineRef, llmod: ModuleRef,
241                             f: |PassManagerRef|) {
242                 unsafe {
243                     let cpm = llvm::LLVMCreatePassManager();
244                     llvm::LLVMRustAddAnalysisPasses(tm, cpm, llmod);
245                     llvm::LLVMRustAddLibraryInfo(cpm, llmod);
246                     f(cpm);
247                     llvm::LLVMDisposePassManager(cpm);
248                 }
249             }
250
251             let mut object_file = None;
252             let mut needs_metadata = false;
253             for output_type in output_types.iter() {
254                 let path = output.path(*output_type);
255                 match *output_type {
256                     OutputTypeBitcode => {
257                         path.with_c_str(|buf| {
258                             llvm::LLVMWriteBitcodeToFile(llmod, buf);
259                         })
260                     }
261                     OutputTypeLlvmAssembly => {
262                         path.with_c_str(|output| {
263                             with_codegen(tm, llmod, |cpm| {
264                                 llvm::LLVMRustPrintModule(cpm, llmod, output);
265                             })
266                         })
267                     }
268                     OutputTypeAssembly => {
269                         // If we're not using the LLVM assembler, this function
270                         // could be invoked specially with output_type_assembly,
271                         // so in this case we still want the metadata object
272                         // file.
273                         let ty = OutputTypeAssembly;
274                         let path = if sess.opts.output_types.contains(&ty) {
275                            path
276                         } else {
277                             needs_metadata = true;
278                             output.temp_path(OutputTypeAssembly)
279                         };
280                         with_codegen(tm, llmod, |cpm| {
281                             WriteOutputFile(sess, tm, cpm, llmod, &path,
282                                             lib::llvm::AssemblyFile);
283                         });
284                     }
285                     OutputTypeObject => {
286                         object_file = Some(path);
287                     }
288                     OutputTypeExe => {
289                         object_file = Some(output.temp_path(OutputTypeObject));
290                         needs_metadata = true;
291                     }
292                 }
293             }
294
295             time(sess.time_passes(), "codegen passes", (), |()| {
296                 match object_file {
297                     Some(ref path) => {
298                         with_codegen(tm, llmod, |cpm| {
299                             WriteOutputFile(sess, tm, cpm, llmod, path,
300                                             lib::llvm::ObjectFile);
301                         });
302                     }
303                     None => {}
304                 }
305                 if needs_metadata {
306                     with_codegen(tm, trans.metadata_module, |cpm| {
307                         let out = output.temp_path(OutputTypeObject)
308                                         .with_extension("metadata.o");
309                         WriteOutputFile(sess, tm, cpm,
310                                         trans.metadata_module, &out,
311                                         lib::llvm::ObjectFile);
312                     })
313                 }
314             });
315
316             llvm::LLVMRustDisposeTargetMachine(tm);
317             llvm::LLVMDisposeModule(trans.metadata_module);
318             llvm::LLVMDisposeModule(llmod);
319             llvm::LLVMContextDispose(llcx);
320             if sess.time_llvm_passes() { llvm::LLVMRustPrintPassTimings(); }
321         }
322     }
323
324     pub fn run_assembler(sess: &Session, outputs: &OutputFilenames) {
325         let cc = super::get_cc_prog(sess);
326         let assembly = outputs.temp_path(OutputTypeAssembly);
327         let object = outputs.path(OutputTypeObject);
328
329         // FIXME (#9639): This needs to handle non-utf8 paths
330         let args = [
331             ~"-c",
332             ~"-o", object.as_str().unwrap().to_owned(),
333             assembly.as_str().unwrap().to_owned()];
334
335         debug!("{} '{}'", cc, args.connect("' '"));
336         match Process::output(cc, args) {
337             Ok(prog) => {
338                 if !prog.status.success() {
339                     sess.err(format!("linking with `{}` failed: {}", cc, prog.status));
340                     sess.note(format!("{} arguments: '{}'", cc, args.connect("' '")));
341                     sess.note(str::from_utf8_owned(prog.error + prog.output).unwrap());
342                     sess.abort_if_errors();
343                 }
344             },
345             Err(e) => {
346                 sess.err(format!("could not exec the linker `{}`: {}", cc, e));
347                 sess.abort_if_errors();
348             }
349         }
350     }
351
352     unsafe fn configure_llvm(sess: &Session) {
353         use sync::one::{Once, ONCE_INIT};
354         static mut INIT: Once = ONCE_INIT;
355
356         // Copy what clang does by turning on loop vectorization at O2 and
357         // slp vectorization at O3
358         let vectorize_loop = !sess.opts.cg.no_vectorize_loops &&
359                              (sess.opts.optimize == session::Default ||
360                               sess.opts.optimize == session::Aggressive);
361         let vectorize_slp = !sess.opts.cg.no_vectorize_slp &&
362                             sess.opts.optimize == session::Aggressive;
363
364         let mut llvm_c_strs = Vec::new();
365         let mut llvm_args = Vec::new();
366         {
367             let add = |arg: &str| {
368                 let s = arg.to_c_str();
369                 llvm_args.push(s.with_ref(|p| p));
370                 llvm_c_strs.push(s);
371             };
372             add("rustc"); // fake program name
373             if vectorize_loop { add("-vectorize-loops"); }
374             if vectorize_slp  { add("-vectorize-slp");   }
375             if sess.time_llvm_passes() { add("-time-passes"); }
376             if sess.print_llvm_passes() { add("-debug-pass=Structure"); }
377
378             for arg in sess.opts.cg.llvm_args.iter() {
379                 add(*arg);
380             }
381         }
382
383         INIT.doit(|| {
384             llvm::LLVMInitializePasses();
385
386             // Only initialize the platforms supported by Rust here, because
387             // using --llvm-root will have multiple platforms that rustllvm
388             // doesn't actually link to and it's pointless to put target info
389             // into the registry that Rust cannot generate machine code for.
390             llvm::LLVMInitializeX86TargetInfo();
391             llvm::LLVMInitializeX86Target();
392             llvm::LLVMInitializeX86TargetMC();
393             llvm::LLVMInitializeX86AsmPrinter();
394             llvm::LLVMInitializeX86AsmParser();
395
396             llvm::LLVMInitializeARMTargetInfo();
397             llvm::LLVMInitializeARMTarget();
398             llvm::LLVMInitializeARMTargetMC();
399             llvm::LLVMInitializeARMAsmPrinter();
400             llvm::LLVMInitializeARMAsmParser();
401
402             llvm::LLVMInitializeMipsTargetInfo();
403             llvm::LLVMInitializeMipsTarget();
404             llvm::LLVMInitializeMipsTargetMC();
405             llvm::LLVMInitializeMipsAsmPrinter();
406             llvm::LLVMInitializeMipsAsmParser();
407
408             llvm::LLVMRustSetLLVMOptions(llvm_args.len() as c_int,
409                                          llvm_args.as_ptr());
410         });
411     }
412
413     unsafe fn populate_llvm_passes(fpm: lib::llvm::PassManagerRef,
414                                    mpm: lib::llvm::PassManagerRef,
415                                    llmod: ModuleRef,
416                                    opt: lib::llvm::CodeGenOptLevel) {
417         // Create the PassManagerBuilder for LLVM. We configure it with
418         // reasonable defaults and prepare it to actually populate the pass
419         // manager.
420         let builder = llvm::LLVMPassManagerBuilderCreate();
421         match opt {
422             lib::llvm::CodeGenLevelNone => {
423                 // Don't add lifetime intrinsics at O0
424                 llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, false);
425             }
426             lib::llvm::CodeGenLevelLess => {
427                 llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, true);
428             }
429             // numeric values copied from clang
430             lib::llvm::CodeGenLevelDefault => {
431                 llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder,
432                                                                     225);
433             }
434             lib::llvm::CodeGenLevelAggressive => {
435                 llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder,
436                                                                     275);
437             }
438         }
439         llvm::LLVMPassManagerBuilderSetOptLevel(builder, opt as c_uint);
440         llvm::LLVMRustAddBuilderLibraryInfo(builder, llmod);
441
442         // Use the builder to populate the function/module pass managers.
443         llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateFunctionPassManager(builder, fpm);
444         llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateModulePassManager(builder, mpm);
445         llvm::LLVMPassManagerBuilderDispose(builder);
446     }
447 }
448
449
450 /*
451  * Name mangling and its relationship to metadata. This is complex. Read
452  * carefully.
453  *
454  * The semantic model of Rust linkage is, broadly, that "there's no global
455  * namespace" between crates. Our aim is to preserve the illusion of this
456  * model despite the fact that it's not *quite* possible to implement on
457  * modern linkers. We initially didn't use system linkers at all, but have
458  * been convinced of their utility.
459  *
460  * There are a few issues to handle:
461  *
462  *  - Linkers operate on a flat namespace, so we have to flatten names.
463  *    We do this using the C++ namespace-mangling technique. Foo::bar
464  *    symbols and such.
465  *
466  *  - Symbols with the same name but different types need to get different
467  *    linkage-names. We do this by hashing a string-encoding of the type into
468  *    a fixed-size (currently 16-byte hex) cryptographic hash function (CHF:
469  *    we use SHA256) to "prevent collisions". This is not airtight but 16 hex
470  *    digits on uniform probability means you're going to need 2**32 same-name
471  *    symbols in the same process before you're even hitting birthday-paradox
472  *    collision probability.
473  *
474  *  - Symbols in different crates but with same names "within" the crate need
475  *    to get different linkage-names.
476  *
477  *  - The hash shown in the filename needs to be predictable and stable for
478  *    build tooling integration. It also needs to be using a hash function
479  *    which is easy to use from Python, make, etc.
480  *
481  * So here is what we do:
482  *
483  *  - Consider the package id; every crate has one (specified with crate_id
484  *    attribute).  If a package id isn't provided explicitly, we infer a
485  *    versionless one from the output name. The version will end up being 0.0
486  *    in this case. CNAME and CVERS are taken from this package id. For
487  *    example, github.com/mozilla/CNAME#CVERS.
488  *
489  *  - Define CMH as SHA256(crateid).
490  *
491  *  - Define CMH8 as the first 8 characters of CMH.
492  *
493  *  - Compile our crate to lib CNAME-CMH8-CVERS.so
494  *
495  *  - Define STH(sym) as SHA256(CMH, type_str(sym))
496  *
497  *  - Suffix a mangled sym with ::STH@CVERS, so that it is unique in the
498  *    name, non-name metadata, and type sense, and versioned in the way
499  *    system linkers understand.
500  */
501
502 pub fn find_crate_id(attrs: &[ast::Attribute], out_filestem: &str) -> CrateId {
503     match attr::find_crateid(attrs) {
504         None => from_str(out_filestem).unwrap(),
505         Some(s) => s,
506     }
507 }
508
509 pub fn crate_id_hash(crate_id: &CrateId) -> ~str {
510     // This calculates CMH as defined above. Note that we don't use the path of
511     // the crate id in the hash because lookups are only done by (name/vers),
512     // not by path.
513     let mut s = Sha256::new();
514     s.input_str(crate_id.short_name_with_version());
515     truncated_hash_result(&mut s).slice_to(8).to_owned()
516 }
517
518 pub fn build_link_meta(krate: &ast::Crate, out_filestem: &str) -> LinkMeta {
519     let r = LinkMeta {
520         crateid: find_crate_id(krate.attrs.as_slice(), out_filestem),
521         crate_hash: Svh::calculate(krate),
522     };
523     info!("{}", r);
524     return r;
525 }
526
527 fn truncated_hash_result(symbol_hasher: &mut Sha256) -> ~str {
528     let output = symbol_hasher.result_bytes();
529     // 64 bits should be enough to avoid collisions.
530     output.slice_to(8).to_hex()
531 }
532
533
534 // This calculates STH for a symbol, as defined above
535 fn symbol_hash(tcx: &ty::ctxt, symbol_hasher: &mut Sha256,
536                t: ty::t, link_meta: &LinkMeta) -> ~str {
537     // NB: do *not* use abbrevs here as we want the symbol names
538     // to be independent of one another in the crate.
539
540     symbol_hasher.reset();
541     symbol_hasher.input_str(link_meta.crateid.name);
542     symbol_hasher.input_str("-");
543     symbol_hasher.input_str(link_meta.crate_hash.as_str());
544     symbol_hasher.input_str("-");
545     symbol_hasher.input_str(encoder::encoded_ty(tcx, t));
546     let mut hash = truncated_hash_result(symbol_hasher);
547     // Prefix with 'h' so that it never blends into adjacent digits
548     hash.unshift_char('h');
549     hash
550 }
551
552 fn get_symbol_hash(ccx: &CrateContext, t: ty::t) -> ~str {
553     match ccx.type_hashcodes.borrow().get().find(&t) {
554         Some(h) => return h.to_str(),
555         None => {}
556     }
557
558     let mut type_hashcodes = ccx.type_hashcodes.borrow_mut();
559     let mut symbol_hasher = ccx.symbol_hasher.borrow_mut();
560     let hash = symbol_hash(ccx.tcx(), symbol_hasher.get(), t, &ccx.link_meta);
561     type_hashcodes.get().insert(t, hash.clone());
562     hash
563 }
564
565
566 // Name sanitation. LLVM will happily accept identifiers with weird names, but
567 // gas doesn't!
568 // gas accepts the following characters in symbols: a-z, A-Z, 0-9, ., _, $
569 pub fn sanitize(s: &str) -> ~str {
570     let mut result = ~"";
571     for c in s.chars() {
572         match c {
573             // Escape these with $ sequences
574             '@' => result.push_str("$SP$"),
575             '~' => result.push_str("$UP$"),
576             '*' => result.push_str("$RP$"),
577             '&' => result.push_str("$BP$"),
578             '<' => result.push_str("$LT$"),
579             '>' => result.push_str("$GT$"),
580             '(' => result.push_str("$LP$"),
581             ')' => result.push_str("$RP$"),
582             ',' => result.push_str("$C$"),
583
584             // '.' doesn't occur in types and functions, so reuse it
585             // for ':' and '-'
586             '-' | ':' => result.push_char('.'),
587
588             // These are legal symbols
589             'a' .. 'z'
590             | 'A' .. 'Z'
591             | '0' .. '9'
592             | '_' | '.' | '$' => result.push_char(c),
593
594             _ => {
595                 let mut tstr = ~"";
596                 char::escape_unicode(c, |c| tstr.push_char(c));
597                 result.push_char('$');
598                 result.push_str(tstr.slice_from(1));
599             }
600         }
601     }
602
603     // Underscore-qualify anything that didn't start as an ident.
604     if result.len() > 0u &&
605         result[0] != '_' as u8 &&
606         ! char::is_XID_start(result[0] as char) {
607         return ~"_" + result;
608     }
609
610     return result;
611 }
612
613 pub fn mangle<PI: Iterator<PathElem>>(mut path: PI,
614                                       hash: Option<&str>,
615                                       vers: Option<&str>) -> ~str {
616     // Follow C++ namespace-mangling style, see
617     // http://en.wikipedia.org/wiki/Name_mangling for more info.
618     //
619     // It turns out that on OSX you can actually have arbitrary symbols in
620     // function names (at least when given to LLVM), but this is not possible
621     // when using unix's linker. Perhaps one day when we just use a linker from LLVM
622     // we won't need to do this name mangling. The problem with name mangling is
623     // that it seriously limits the available characters. For example we can't
624     // have things like &T or ~[T] in symbol names when one would theoretically
625     // want them for things like impls of traits on that type.
626     //
627     // To be able to work on all platforms and get *some* reasonable output, we
628     // use C++ name-mangling.
629
630     let mut n = ~"_ZN"; // _Z == Begin name-sequence, N == nested
631
632     fn push(n: &mut ~str, s: &str) {
633         let sani = sanitize(s);
634         n.push_str(format!("{}{}", sani.len(), sani));
635     }
636
637     // First, connect each component with <len, name> pairs.
638     for e in path {
639         push(&mut n, token::get_name(e.name()).get().as_slice())
640     }
641
642     match hash {
643         Some(s) => push(&mut n, s),
644         None => {}
645     }
646     match vers {
647         Some(s) => push(&mut n, s),
648         None => {}
649     }
650
651     n.push_char('E'); // End name-sequence.
652     n
653 }
654
655 pub fn exported_name(path: PathElems, hash: &str, vers: &str) -> ~str {
656     // The version will get mangled to have a leading '_', but it makes more
657     // sense to lead with a 'v' b/c this is a version...
658     let vers = if vers.len() > 0 && !char::is_XID_start(vers.char_at(0)) {
659         "v" + vers
660     } else {
661         vers.to_owned()
662     };
663
664     mangle(path, Some(hash), Some(vers.as_slice()))
665 }
666
667 pub fn mangle_exported_name(ccx: &CrateContext, path: PathElems,
668                             t: ty::t, id: ast::NodeId) -> ~str {
669     let mut hash = get_symbol_hash(ccx, t);
670
671     // Paths can be completely identical for different nodes,
672     // e.g. `fn foo() { { fn a() {} } { fn a() {} } }`, so we
673     // generate unique characters from the node id. For now
674     // hopefully 3 characters is enough to avoid collisions.
675     static EXTRA_CHARS: &'static str =
676         "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\
677          ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\
678          0123456789";
679     let id = id as uint;
680     let extra1 = id % EXTRA_CHARS.len();
681     let id = id / EXTRA_CHARS.len();
682     let extra2 = id % EXTRA_CHARS.len();
683     let id = id / EXTRA_CHARS.len();
684     let extra3 = id % EXTRA_CHARS.len();
685     hash.push_char(EXTRA_CHARS[extra1] as char);
686     hash.push_char(EXTRA_CHARS[extra2] as char);
687     hash.push_char(EXTRA_CHARS[extra3] as char);
688
689     exported_name(path, hash, ccx.link_meta.crateid.version_or_default())
690 }
691
692 pub fn mangle_internal_name_by_type_only(ccx: &CrateContext,
693                                          t: ty::t,
694                                          name: &str) -> ~str {
695     let s = ppaux::ty_to_short_str(ccx.tcx(), t);
696     let path = [PathName(token::intern(name)),
697                 PathName(token::intern(s))];
698     let hash = get_symbol_hash(ccx, t);
699     mangle(ast_map::Values(path.iter()), Some(hash.as_slice()), None)
700 }
701
702 pub fn mangle_internal_name_by_type_and_seq(ccx: &CrateContext,
703                                             t: ty::t,
704                                             name: &str) -> ~str {
705     let s = ppaux::ty_to_str(ccx.tcx(), t);
706     let path = [PathName(token::intern(s)),
707                 gensym_name(name)];
708     let hash = get_symbol_hash(ccx, t);
709     mangle(ast_map::Values(path.iter()), Some(hash.as_slice()), None)
710 }
711
712 pub fn mangle_internal_name_by_path_and_seq(path: PathElems, flav: &str) -> ~str {
713     mangle(path.chain(Some(gensym_name(flav)).move_iter()), None, None)
714 }
715
716 pub fn output_lib_filename(id: &CrateId) -> ~str {
717     format!("{}-{}-{}", id.name, crate_id_hash(id), id.version_or_default())
718 }
719
720 pub fn get_cc_prog(sess: &Session) -> ~str {
721     match sess.opts.cg.linker {
722         Some(ref linker) => return linker.to_owned(),
723         None => {}
724     }
725
726     // In the future, FreeBSD will use clang as default compiler.
727     // It would be flexible to use cc (system's default C compiler)
728     // instead of hard-coded gcc.
729     // For win32, there is no cc command, so we add a condition to make it use gcc.
730     match sess.targ_cfg.os {
731         abi::OsWin32 => return ~"gcc",
732         _ => {},
733     }
734
735     get_system_tool(sess, "cc")
736 }
737
738 pub fn get_ar_prog(sess: &Session) -> ~str {
739     match sess.opts.cg.ar {
740         Some(ref ar) => return ar.to_owned(),
741         None => {}
742     }
743
744     get_system_tool(sess, "ar")
745 }
746
747 fn get_system_tool(sess: &Session, tool: &str) -> ~str {
748     match sess.targ_cfg.os {
749         abi::OsAndroid => match sess.opts.cg.android_cross_path {
750             Some(ref path) => {
751                 let tool_str = match tool {
752                     "cc" => "gcc",
753                     _ => tool
754                 };
755                 format!("{}/bin/arm-linux-androideabi-{}", *path, tool_str)
756             }
757             None => {
758                 sess.fatal(format!("need Android NDK path for the '{}' tool \
759                                     (-C android-cross-path)", tool))
760             }
761         },
762         _ => tool.to_owned(),
763     }
764 }
765
766 fn remove(sess: &Session, path: &Path) {
767     match fs::unlink(path) {
768         Ok(..) => {}
769         Err(e) => {
770             sess.err(format!("failed to remove {}: {}", path.display(), e));
771         }
772     }
773 }
774
775 /// Perform the linkage portion of the compilation phase. This will generate all
776 /// of the requested outputs for this compilation session.
777 pub fn link_binary(sess: &Session,
778                    trans: &CrateTranslation,
779                    outputs: &OutputFilenames,
780                    id: &CrateId) -> Vec<Path> {
781     let mut out_filenames = Vec::new();
782     let crate_types = sess.crate_types.borrow();
783     for &crate_type in crate_types.get().iter() {
784         let out_file = link_binary_output(sess, trans, crate_type, outputs, id);
785         out_filenames.push(out_file);
786     }
787
788     // Remove the temporary object file and metadata if we aren't saving temps
789     if !sess.opts.cg.save_temps {
790         let obj_filename = outputs.temp_path(OutputTypeObject);
791         if !sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeObject) {
792             remove(sess, &obj_filename);
793         }
794         remove(sess, &obj_filename.with_extension("metadata.o"));
795     }
796
797     out_filenames
798 }
799
800 fn is_writeable(p: &Path) -> bool {
801     match p.stat() {
802         Err(..) => true,
803         Ok(m) => m.perm & io::UserWrite == io::UserWrite
804     }
805 }
806
807 pub fn filename_for_input(sess: &Session, crate_type: session::CrateType,
808                           id: &CrateId, out_filename: &Path) -> Path {
809     let libname = output_lib_filename(id);
810     match crate_type {
811         session::CrateTypeRlib => {
812             out_filename.with_filename(format!("lib{}.rlib", libname))
813         }
814         session::CrateTypeDylib => {
815             let (prefix, suffix) = match sess.targ_cfg.os {
816                 abi::OsWin32 => (win32::DLL_PREFIX, win32::DLL_SUFFIX),
817                 abi::OsMacos => (macos::DLL_PREFIX, macos::DLL_SUFFIX),
818                 abi::OsLinux => (linux::DLL_PREFIX, linux::DLL_SUFFIX),
819                 abi::OsAndroid => (android::DLL_PREFIX, android::DLL_SUFFIX),
820                 abi::OsFreebsd => (freebsd::DLL_PREFIX, freebsd::DLL_SUFFIX),
821             };
822             out_filename.with_filename(format!("{}{}{}", prefix, libname, suffix))
823         }
824         session::CrateTypeStaticlib => {
825             out_filename.with_filename(format!("lib{}.a", libname))
826         }
827         session::CrateTypeExecutable => out_filename.clone(),
828     }
829 }
830
831 fn link_binary_output(sess: &Session,
832                       trans: &CrateTranslation,
833                       crate_type: session::CrateType,
834                       outputs: &OutputFilenames,
835                       id: &CrateId) -> Path {
836     let obj_filename = outputs.temp_path(OutputTypeObject);
837     let out_filename = match outputs.single_output_file {
838         Some(ref file) => file.clone(),
839         None => {
840             let out_filename = outputs.path(OutputTypeExe);
841             filename_for_input(sess, crate_type, id, &out_filename)
842         }
843     };
844
845     // Make sure the output and obj_filename are both writeable.
846     // Mac, FreeBSD, and Windows system linkers check this already --
847     // however, the Linux linker will happily overwrite a read-only file.
848     // We should be consistent.
849     let obj_is_writeable = is_writeable(&obj_filename);
850     let out_is_writeable = is_writeable(&out_filename);
851     if !out_is_writeable {
852         sess.fatal(format!("output file {} is not writeable -- check its permissions.",
853                            out_filename.display()));
854     }
855     else if !obj_is_writeable {
856         sess.fatal(format!("object file {} is not writeable -- check its permissions.",
857                            obj_filename.display()));
858     }
859
860     match crate_type {
861         session::CrateTypeRlib => {
862             link_rlib(sess, Some(trans), &obj_filename, &out_filename);
863         }
864         session::CrateTypeStaticlib => {
865             link_staticlib(sess, &obj_filename, &out_filename);
866         }
867         session::CrateTypeExecutable => {
868             link_natively(sess, false, &obj_filename, &out_filename);
869         }
870         session::CrateTypeDylib => {
871             link_natively(sess, true, &obj_filename, &out_filename);
872         }
873     }
874
875     out_filename
876 }
877
878 // Create an 'rlib'
879 //
880 // An rlib in its current incarnation is essentially a renamed .a file. The
881 // rlib primarily contains the object file of the crate, but it also contains
882 // all of the object files from native libraries. This is done by unzipping
883 // native libraries and inserting all of the contents into this archive.
884 fn link_rlib<'a>(sess: &'a Session,
885                  trans: Option<&CrateTranslation>, // None == no metadata/bytecode
886                  obj_filename: &Path,
887                  out_filename: &Path) -> Archive<'a> {
888     let mut a = Archive::create(sess, out_filename, obj_filename);
889
890     let used_libraries = sess.cstore.get_used_libraries();
891     let used_libraries = used_libraries.borrow();
892     for &(ref l, kind) in used_libraries.get().iter() {
893         match kind {
894             cstore::NativeStatic => {
895                 a.add_native_library(l.as_slice()).unwrap();
896             }
897             cstore::NativeFramework | cstore::NativeUnknown => {}
898         }
899     }
900
901     // Note that it is important that we add all of our non-object "magical
902     // files" *after* all of the object files in the archive. The reason for
903     // this is as follows:
904     //
905     // * When performing LTO, this archive will be modified to remove
906     //   obj_filename from above. The reason for this is described below.
907     //
908     // * When the system linker looks at an archive, it will attempt to
909     //   determine the architecture of the archive in order to see whether its
910     //   linkable.
911     //
912     //   The algorithm for this detection is: iterate over the files in the
913     //   archive. Skip magical SYMDEF names. Interpret the first file as an
914     //   object file. Read architecture from the object file.
915     //
916     // * As one can probably see, if "metadata" and "foo.bc" were placed
917     //   before all of the objects, then the architecture of this archive would
918     //   not be correctly inferred once 'foo.o' is removed.
919     //
920     // Basically, all this means is that this code should not move above the
921     // code above.
922     match trans {
923         Some(trans) => {
924             // Instead of putting the metadata in an object file section, rlibs
925             // contain the metadata in a separate file. We use a temp directory
926             // here so concurrent builds in the same directory don't try to use
927             // the same filename for metadata (stomping over one another)
928             let tmpdir = TempDir::new("rustc").expect("needs a temp dir");
929             let metadata = tmpdir.path().join(METADATA_FILENAME);
930             match fs::File::create(&metadata).write(trans.metadata
931                                                          .as_slice()) {
932                 Ok(..) => {}
933                 Err(e) => {
934                     sess.err(format!("failed to write {}: {}",
935                                      metadata.display(), e));
936                     sess.abort_if_errors();
937                 }
938             }
939             a.add_file(&metadata, false);
940             remove(sess, &metadata);
941
942             // For LTO purposes, the bytecode of this library is also inserted
943             // into the archive.
944             let bc = obj_filename.with_extension("bc");
945             match fs::File::open(&bc).read_to_end().and_then(|data| {
946                 fs::File::create(&bc).write(flate::deflate_bytes(data).as_slice())
947             }) {
948                 Ok(()) => {}
949                 Err(e) => {
950                     sess.err(format!("failed to compress bytecode: {}", e));
951                     sess.abort_if_errors()
952                 }
953             }
954             a.add_file(&bc, false);
955             if !sess.opts.cg.save_temps &&
956                !sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeBitcode) {
957                 remove(sess, &bc);
958             }
959
960             // After adding all files to the archive, we need to update the
961             // symbol table of the archive. This currently dies on OSX (see
962             // #11162), and isn't necessary there anyway
963             match sess.targ_cfg.os {
964                 abi::OsMacos => {}
965                 _ => { a.update_symbols(); }
966             }
967         }
968
969         None => {}
970     }
971     return a;
972 }
973
974 // Create a static archive
975 //
976 // This is essentially the same thing as an rlib, but it also involves adding
977 // all of the upstream crates' objects into the archive. This will slurp in
978 // all of the native libraries of upstream dependencies as well.
979 //
980 // Additionally, there's no way for us to link dynamic libraries, so we warn
981 // about all dynamic library dependencies that they're not linked in.
982 //
983 // There's no need to include metadata in a static archive, so ensure to not
984 // link in the metadata object file (and also don't prepare the archive with a
985 // metadata file).
986 fn link_staticlib(sess: &Session, obj_filename: &Path, out_filename: &Path) {
987     let mut a = link_rlib(sess, None, obj_filename, out_filename);
988     a.add_native_library("morestack").unwrap();
989     a.add_native_library("compiler-rt").unwrap();
990
991     let crates = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireStatic);
992     for &(cnum, ref path) in crates.iter() {
993         let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
994         let p = match *path {
995             Some(ref p) => p.clone(), None => {
996                 sess.err(format!("could not find rlib for: `{}`", name));
997                 continue
998             }
999         };
1000         a.add_rlib(&p, name, sess.lto()).unwrap();
1001         let native_libs = csearch::get_native_libraries(&sess.cstore, cnum);
1002         for &(kind, ref lib) in native_libs.iter() {
1003             let name = match kind {
1004                 cstore::NativeStatic => "static library",
1005                 cstore::NativeUnknown => "library",
1006                 cstore::NativeFramework => "framework",
1007             };
1008             sess.warn(format!("unlinked native {}: {}", name, *lib));
1009         }
1010     }
1011 }
1012
1013 // Create a dynamic library or executable
1014 //
1015 // This will invoke the system linker/cc to create the resulting file. This
1016 // links to all upstream files as well.
1017 fn link_natively(sess: &Session, dylib: bool, obj_filename: &Path,
1018                  out_filename: &Path) {
1019     let tmpdir = TempDir::new("rustc").expect("needs a temp dir");
1020     // The invocations of cc share some flags across platforms
1021     let cc_prog = get_cc_prog(sess);
1022     let mut cc_args = sess.targ_cfg.target_strs.cc_args.clone();
1023     cc_args.push_all_move(link_args(sess, dylib, tmpdir.path(),
1024                                     obj_filename, out_filename));
1025     if (sess.opts.debugging_opts & session::PRINT_LINK_ARGS) != 0 {
1026         println!("{} link args: '{}'", cc_prog, cc_args.connect("' '"));
1027     }
1028
1029     // May have not found libraries in the right formats.
1030     sess.abort_if_errors();
1031
1032     // Invoke the system linker
1033     debug!("{} {}", cc_prog, cc_args.connect(" "));
1034     let prog = time(sess.time_passes(), "running linker", (), |()|
1035                     Process::output(cc_prog, cc_args.as_slice()));
1036     match prog {
1037         Ok(prog) => {
1038             if !prog.status.success() {
1039                 sess.err(format!("linking with `{}` failed: {}", cc_prog, prog.status));
1040                 sess.note(format!("{} arguments: '{}'", cc_prog, cc_args.connect("' '")));
1041                 sess.note(str::from_utf8_owned(prog.error + prog.output).unwrap());
1042                 sess.abort_if_errors();
1043             }
1044         },
1045         Err(e) => {
1046             sess.err(format!("could not exec the linker `{}`: {}", cc_prog, e));
1047             sess.abort_if_errors();
1048         }
1049     }
1050
1051
1052     // On OSX, debuggers need this utility to get run to do some munging of
1053     // the symbols
1054     if sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos && (sess.opts.debuginfo != NoDebugInfo) {
1055         // FIXME (#9639): This needs to handle non-utf8 paths
1056         match Process::status("dsymutil",
1057                                   [out_filename.as_str().unwrap().to_owned()]) {
1058             Ok(..) => {}
1059             Err(e) => {
1060                 sess.err(format!("failed to run dsymutil: {}", e));
1061                 sess.abort_if_errors();
1062             }
1063         }
1064     }
1065 }
1066
1067 fn link_args(sess: &Session,
1068              dylib: bool,
1069              tmpdir: &Path,
1070              obj_filename: &Path,
1071              out_filename: &Path) -> Vec<~str> {
1072
1073     // The default library location, we need this to find the runtime.
1074     // The location of crates will be determined as needed.
1075     // FIXME (#9639): This needs to handle non-utf8 paths
1076     let lib_path = sess.filesearch().get_target_lib_path();
1077     let stage: ~str = ~"-L" + lib_path.as_str().unwrap();
1078
1079     let mut args = vec!(stage);
1080
1081     // FIXME (#9639): This needs to handle non-utf8 paths
1082     args.push_all([
1083         ~"-o", out_filename.as_str().unwrap().to_owned(),
1084         obj_filename.as_str().unwrap().to_owned()]);
1085
1086     // Stack growth requires statically linking a __morestack function. Note
1087     // that this is listed *before* all other libraries, even though it may be
1088     // used to resolve symbols in other libraries. The only case that this
1089     // wouldn't be pulled in by the object file is if the object file had no
1090     // functions.
1091     //
1092     // If we're building an executable, there must be at least one function (the
1093     // main function), and if we're building a dylib then we don't need it for
1094     // later libraries because they're all dylibs (not rlibs).
1095     //
1096     // I'm honestly not entirely sure why this needs to come first. Apparently
1097     // the --as-needed flag above sometimes strips out libstd from the command
1098     // line, but inserting this farther to the left makes the
1099     // "rust_stack_exhausted" symbol an outstanding undefined symbol, which
1100     // flags libstd as a required library (or whatever provides the symbol).
1101     args.push(~"-lmorestack");
1102
1103     // When linking a dynamic library, we put the metadata into a section of the
1104     // executable. This metadata is in a separate object file from the main
1105     // object file, so we link that in here.
1106     if dylib {
1107         let metadata = obj_filename.with_extension("metadata.o");
1108         args.push(metadata.as_str().unwrap().to_owned());
1109     }
1110
1111     // We want to prevent the compiler from accidentally leaking in any system
1112     // libraries, so we explicitly ask gcc to not link to any libraries by
1113     // default. Note that this does not happen for windows because windows pulls
1114     // in some large number of libraries and I couldn't quite figure out which
1115     // subset we wanted.
1116     //
1117     // FIXME(#11937) we should invoke the system linker directly
1118     if sess.targ_cfg.os != abi::OsWin32 {
1119         args.push(~"-nodefaultlibs");
1120     }
1121
1122     if sess.targ_cfg.os == abi::OsLinux {
1123         // GNU-style linkers will use this to omit linking to libraries which
1124         // don't actually fulfill any relocations, but only for libraries which
1125         // follow this flag. Thus, use it before specifying libraries to link to.
1126         args.push(~"-Wl,--as-needed");
1127
1128         // GNU-style linkers support optimization with -O. --gc-sections
1129         // removes metadata and potentially other useful things, so don't
1130         // include it. GNU ld doesn't need a numeric argument, but other linkers
1131         // do.
1132         if sess.opts.optimize == session::Default ||
1133            sess.opts.optimize == session::Aggressive {
1134             args.push(~"-Wl,-O1");
1135         }
1136     }
1137
1138     if sess.targ_cfg.os == abi::OsWin32 {
1139         // Make sure that we link to the dynamic libgcc, otherwise cross-module
1140         // DWARF stack unwinding will not work.
1141         // This behavior may be overridden by --link-args "-static-libgcc"
1142         args.push(~"-shared-libgcc");
1143     }
1144
1145     if sess.targ_cfg.os == abi::OsAndroid {
1146         // Many of the symbols defined in compiler-rt are also defined in libgcc.
1147         // Android linker doesn't like that by default.
1148         args.push(~"-Wl,--allow-multiple-definition");
1149     }
1150
1151     // Take careful note of the ordering of the arguments we pass to the linker
1152     // here. Linkers will assume that things on the left depend on things to the
1153     // right. Things on the right cannot depend on things on the left. This is
1154     // all formally implemented in terms of resolving symbols (libs on the right
1155     // resolve unknown symbols of libs on the left, but not vice versa).
1156     //
1157     // For this reason, we have organized the arguments we pass to the linker as
1158     // such:
1159     //
1160     //  1. The local object that LLVM just generated
1161     //  2. Upstream rust libraries
1162     //  3. Local native libraries
1163     //  4. Upstream native libraries
1164     //
1165     // This is generally fairly natural, but some may expect 2 and 3 to be
1166     // swapped. The reason that all native libraries are put last is that it's
1167     // not recommended for a native library to depend on a symbol from a rust
1168     // crate. If this is the case then a staticlib crate is recommended, solving
1169     // the problem.
1170     //
1171     // Additionally, it is occasionally the case that upstream rust libraries
1172     // depend on a local native library. In the case of libraries such as
1173     // lua/glfw/etc the name of the library isn't the same across all platforms,
1174     // so only the consumer crate of a library knows the actual name. This means
1175     // that downstream crates will provide the #[link] attribute which upstream
1176     // crates will depend on. Hence local native libraries are after out
1177     // upstream rust crates.
1178     //
1179     // In theory this means that a symbol in an upstream native library will be
1180     // shadowed by a local native library when it wouldn't have been before, but
1181     // this kind of behavior is pretty platform specific and generally not
1182     // recommended anyway, so I don't think we're shooting ourself in the foot
1183     // much with that.
1184     add_upstream_rust_crates(&mut args, sess, dylib, tmpdir);
1185     add_local_native_libraries(&mut args, sess);
1186     add_upstream_native_libraries(&mut args, sess);
1187
1188     // # Telling the linker what we're doing
1189
1190     if dylib {
1191         // On mac we need to tell the linker to let this library be rpathed
1192         if sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos {
1193             args.push(~"-dynamiclib");
1194             args.push(~"-Wl,-dylib");
1195             // FIXME (#9639): This needs to handle non-utf8 paths
1196             if !sess.opts.cg.no_rpath {
1197                 args.push(~"-Wl,-install_name,@rpath/" +
1198                           out_filename.filename_str().unwrap());
1199             }
1200         } else {
1201             args.push(~"-shared")
1202         }
1203     }
1204
1205     if sess.targ_cfg.os == abi::OsFreebsd {
1206         args.push_all([~"-L/usr/local/lib",
1207                        ~"-L/usr/local/lib/gcc46",
1208                        ~"-L/usr/local/lib/gcc44"]);
1209     }
1210
1211     // FIXME (#2397): At some point we want to rpath our guesses as to
1212     // where extern libraries might live, based on the
1213     // addl_lib_search_paths
1214     if !sess.opts.cg.no_rpath {
1215         args.push_all(rpath::get_rpath_flags(sess, out_filename).as_slice());
1216     }
1217
1218     // compiler-rt contains implementations of low-level LLVM helpers. This is
1219     // used to resolve symbols from the object file we just created, as well as
1220     // any system static libraries that may be expecting gcc instead. Most
1221     // symbols in libgcc also appear in compiler-rt.
1222     //
1223     // This is the end of the command line, so this library is used to resolve
1224     // *all* undefined symbols in all other libraries, and this is intentional.
1225     args.push(~"-lcompiler-rt");
1226
1227     // Finally add all the linker arguments provided on the command line along
1228     // with any #[link_args] attributes found inside the crate
1229     args.push_all(sess.opts.cg.link_args.as_slice());
1230     let used_link_args = sess.cstore.get_used_link_args();
1231     let used_link_args = used_link_args.borrow();
1232     for arg in used_link_args.get().iter() {
1233         args.push(arg.clone());
1234     }
1235     return args;
1236 }
1237
1238 // # Native library linking
1239 //
1240 // User-supplied library search paths (-L on the command line). These are
1241 // the same paths used to find Rust crates, so some of them may have been
1242 // added already by the previous crate linking code. This only allows them
1243 // to be found at compile time so it is still entirely up to outside
1244 // forces to make sure that library can be found at runtime.
1245 //
1246 // Also note that the native libraries linked here are only the ones located
1247 // in the current crate. Upstream crates with native library dependencies
1248 // may have their native library pulled in above.
1249 fn add_local_native_libraries(args: &mut Vec<~str>, sess: &Session) {
1250     let addl_lib_search_paths = sess.opts.addl_lib_search_paths.borrow();
1251     for path in addl_lib_search_paths.get().iter() {
1252         // FIXME (#9639): This needs to handle non-utf8 paths
1253         args.push("-L" + path.as_str().unwrap().to_owned());
1254     }
1255
1256     let rustpath = filesearch::rust_path();
1257     for path in rustpath.iter() {
1258         // FIXME (#9639): This needs to handle non-utf8 paths
1259         args.push("-L" + path.as_str().unwrap().to_owned());
1260     }
1261
1262     let used_libraries = sess.cstore.get_used_libraries();
1263     let used_libraries = used_libraries.borrow();
1264     for &(ref l, kind) in used_libraries.get().iter() {
1265         match kind {
1266             cstore::NativeUnknown | cstore::NativeStatic => {
1267                 args.push("-l" + *l);
1268             }
1269             cstore::NativeFramework => {
1270                 args.push(~"-framework");
1271                 args.push(l.to_owned());
1272             }
1273         }
1274     }
1275 }
1276
1277 // # Rust Crate linking
1278 //
1279 // Rust crates are not considered at all when creating an rlib output. All
1280 // dependencies will be linked when producing the final output (instead of
1281 // the intermediate rlib version)
1282 fn add_upstream_rust_crates(args: &mut Vec<~str>, sess: &Session,
1283                             dylib: bool, tmpdir: &Path) {
1284
1285     // As a limitation of the current implementation, we require that everything
1286     // must be static or everything must be dynamic. The reasons for this are a
1287     // little subtle, but as with staticlibs and rlibs, the goal is to prevent
1288     // duplicate copies of the same library showing up. For example, a static
1289     // immediate dependency might show up as an upstream dynamic dependency and
1290     // we currently have no way of knowing that. We know that all dynamic
1291     // libraries require dynamic dependencies (see above), so it's satisfactory
1292     // to include either all static libraries or all dynamic libraries.
1293     //
1294     // With this limitation, we expose a compiler default linkage type and an
1295     // option to reverse that preference. The current behavior looks like:
1296     //
1297     // * If a dylib is being created, upstream dependencies must be dylibs
1298     // * If nothing else is specified, static linking is preferred
1299     // * If the -C prefer-dynamic flag is given, dynamic linking is preferred
1300     // * If one form of linking fails, the second is also attempted
1301     // * If both forms fail, then we emit an error message
1302
1303     let dynamic = get_deps(&sess.cstore, cstore::RequireDynamic);
1304     let statik = get_deps(&sess.cstore, cstore::RequireStatic);
1305     match (dynamic, statik, sess.opts.cg.prefer_dynamic, dylib) {
1306         (_, Some(deps), false, false) => {
1307             add_static_crates(args, sess, tmpdir, deps)
1308         }
1309
1310         (None, Some(deps), true, false) => {
1311             // If you opted in to dynamic linking and we decided to emit a
1312             // static output, you should probably be notified of such an event!
1313             sess.warn("dynamic linking was preferred, but dependencies \
1314                        could not all be found in an dylib format.");
1315             sess.warn("linking statically instead, using rlibs");
1316             add_static_crates(args, sess, tmpdir, deps)
1317         }
1318
1319         (Some(deps), _, _, _) => add_dynamic_crates(args, sess, deps),
1320
1321         (None, _, _, true) => {
1322             sess.err("dylib output requested, but some depenencies could not \
1323                       be found in the dylib format");
1324             let deps = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireDynamic);
1325             for (cnum, path) in deps.move_iter() {
1326                 if path.is_some() { continue }
1327                 let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
1328                 sess.note(format!("dylib not found: {}", name));
1329             }
1330         }
1331
1332         (None, None, pref, false) => {
1333             let (pref, name) = if pref {
1334                 sess.err("dynamic linking is preferred, but dependencies were \
1335                           not found in either dylib or rlib format");
1336                 (cstore::RequireDynamic, "dylib")
1337             } else {
1338                 sess.err("dependencies were not all found in either dylib or \
1339                           rlib format");
1340                 (cstore::RequireStatic, "rlib")
1341             };
1342             sess.note(format!("dependencies not found in the `{}` format",
1343                               name));
1344             for (cnum, path) in sess.cstore.get_used_crates(pref).move_iter() {
1345                 if path.is_some() { continue }
1346                 let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
1347                 sess.note(name);
1348             }
1349         }
1350     }
1351
1352     // Converts a library file-stem into a cc -l argument
1353     fn unlib(config: &session::Config, stem: &str) -> ~str {
1354         if stem.starts_with("lib") && config.os != abi::OsWin32 {
1355             stem.slice(3, stem.len()).to_owned()
1356         } else {
1357             stem.to_owned()
1358         }
1359     }
1360
1361     // Attempts to find all dependencies with a certain linkage preference,
1362     // returning `None` if not all libraries could be found with that
1363     // preference.
1364     fn get_deps(cstore: &cstore::CStore,  preference: cstore::LinkagePreference)
1365             -> Option<Vec<(ast::CrateNum, Path)> >
1366     {
1367         let crates = cstore.get_used_crates(preference);
1368         if crates.iter().all(|&(_, ref p)| p.is_some()) {
1369             Some(crates.move_iter().map(|(a, b)| (a, b.unwrap())).collect())
1370         } else {
1371             None
1372         }
1373     }
1374
1375     // Adds the static "rlib" versions of all crates to the command line.
1376     fn add_static_crates(args: &mut Vec<~str>, sess: &Session, tmpdir: &Path,
1377                          crates: Vec<(ast::CrateNum, Path)>) {
1378         for (cnum, cratepath) in crates.move_iter() {
1379             // When performing LTO on an executable output, all of the
1380             // bytecode from the upstream libraries has already been
1381             // included in our object file output. We need to modify all of
1382             // the upstream archives to remove their corresponding object
1383             // file to make sure we don't pull the same code in twice.
1384             //
1385             // We must continue to link to the upstream archives to be sure
1386             // to pull in native static dependencies. As the final caveat,
1387             // on linux it is apparently illegal to link to a blank archive,
1388             // so if an archive no longer has any object files in it after
1389             // we remove `lib.o`, then don't link against it at all.
1390             //
1391             // If we're not doing LTO, then our job is simply to just link
1392             // against the archive.
1393             if sess.lto() {
1394                 let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
1395                 time(sess.time_passes(), format!("altering {}.rlib", name),
1396                      (), |()| {
1397                     let dst = tmpdir.join(cratepath.filename().unwrap());
1398                     match fs::copy(&cratepath, &dst) {
1399                         Ok(..) => {}
1400                         Err(e) => {
1401                             sess.err(format!("failed to copy {} to {}: {}",
1402                                              cratepath.display(),
1403                                              dst.display(),
1404                                              e));
1405                             sess.abort_if_errors();
1406                         }
1407                     }
1408                     let dst_str = dst.as_str().unwrap().to_owned();
1409                     let mut archive = Archive::open(sess, dst);
1410                     archive.remove_file(format!("{}.o", name));
1411                     let files = archive.files();
1412                     if files.iter().any(|s| s.ends_with(".o")) {
1413                         args.push(dst_str);
1414                     }
1415                 });
1416             } else {
1417                 args.push(cratepath.as_str().unwrap().to_owned());
1418             }
1419         }
1420     }
1421
1422     // Same thing as above, but for dynamic crates instead of static crates.
1423     fn add_dynamic_crates(args: &mut Vec<~str>, sess: &Session,
1424                           crates: Vec<(ast::CrateNum, Path)> ) {
1425         // If we're performing LTO, then it should have been previously required
1426         // that all upstream rust dependencies were available in an rlib format.
1427         assert!(!sess.lto());
1428
1429         for (_, cratepath) in crates.move_iter() {
1430             // Just need to tell the linker about where the library lives and
1431             // what its name is
1432             let dir = cratepath.dirname_str().unwrap();
1433             if !dir.is_empty() { args.push("-L" + dir); }
1434             let libarg = unlib(&sess.targ_cfg, cratepath.filestem_str().unwrap());
1435             args.push("-l" + libarg);
1436         }
1437     }
1438 }
1439
1440 // Link in all of our upstream crates' native dependencies. Remember that
1441 // all of these upstream native depenencies are all non-static
1442 // dependencies. We've got two cases then:
1443 //
1444 // 1. The upstream crate is an rlib. In this case we *must* link in the
1445 //    native dependency because the rlib is just an archive.
1446 //
1447 // 2. The upstream crate is a dylib. In order to use the dylib, we have to
1448 //    have the dependency present on the system somewhere. Thus, we don't
1449 //    gain a whole lot from not linking in the dynamic dependency to this
1450 //    crate as well.
1451 //
1452 // The use case for this is a little subtle. In theory the native
1453 // dependencies of a crate a purely an implementation detail of the crate
1454 // itself, but the problem arises with generic and inlined functions. If a
1455 // generic function calls a native function, then the generic function must
1456 // be instantiated in the target crate, meaning that the native symbol must
1457 // also be resolved in the target crate.
1458 fn add_upstream_native_libraries(args: &mut Vec<~str>, sess: &Session) {
1459     let cstore = &sess.cstore;
1460     cstore.iter_crate_data(|cnum, _| {
1461         let libs = csearch::get_native_libraries(cstore, cnum);
1462         for &(kind, ref lib) in libs.iter() {
1463             match kind {
1464                 cstore::NativeUnknown => args.push("-l" + *lib),
1465                 cstore::NativeFramework => {
1466                     args.push(~"-framework");
1467                     args.push(lib.to_owned());
1468                 }
1469                 cstore::NativeStatic => {
1470                     sess.bug("statics shouldn't be propagated");
1471                 }
1472             }
1473         }
1474     });
1475 }