]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc/back/link.rs
auto merge of #15374 : steveklabnik/rust/comments, r=brson
[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, Input, FileInput};
15 use driver::config::NoDebugInfo;
16 use driver::session::Session;
17 use driver::config;
18 use lib::llvm::llvm;
19 use lib::llvm::ModuleRef;
20 use lib;
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::io::{fs, TempDir, Command};
33 use std::io;
34 use std::ptr;
35 use std::str;
36 use std::string::String;
37 use flate;
38 use serialize::hex::ToHex;
39 use syntax::abi;
40 use syntax::ast;
41 use syntax::ast_map::{PathElem, PathElems, PathName};
42 use syntax::ast_map;
43 use syntax::attr::AttrMetaMethods;
44 use syntax::codemap::Span;
45 use syntax::parse::token;
46
47 #[deriving(Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq)]
48 pub enum OutputType {
49     OutputTypeBitcode,
50     OutputTypeAssembly,
51     OutputTypeLlvmAssembly,
52     OutputTypeObject,
53     OutputTypeExe,
54 }
55
56 pub fn llvm_err(sess: &Session, msg: String) -> ! {
57     unsafe {
58         let cstr = llvm::LLVMRustGetLastError();
59         if cstr == ptr::null() {
60             sess.fatal(msg.as_slice());
61         } else {
62             let err = CString::new(cstr, true);
63             let err = str::from_utf8_lossy(err.as_bytes());
64             sess.fatal(format!("{}: {}",
65                                msg.as_slice(),
66                                err.as_slice()).as_slice());
67         }
68     }
69 }
70
71 pub fn write_output_file(
72         sess: &Session,
73         target: lib::llvm::TargetMachineRef,
74         pm: lib::llvm::PassManagerRef,
75         m: ModuleRef,
76         output: &Path,
77         file_type: lib::llvm::FileType) {
78     unsafe {
79         output.with_c_str(|output| {
80             let result = llvm::LLVMRustWriteOutputFile(
81                     target, pm, m, output, file_type);
82             if !result {
83                 llvm_err(sess, "could not write output".to_string());
84             }
85         })
86     }
87 }
88
89 pub mod write {
90
91     use back::lto;
92     use back::link::{write_output_file, OutputType};
93     use back::link::{OutputTypeAssembly, OutputTypeBitcode};
94     use back::link::{OutputTypeExe, OutputTypeLlvmAssembly};
95     use back::link::{OutputTypeObject};
96     use driver::driver::{CrateTranslation, OutputFilenames};
97     use driver::config::NoDebugInfo;
98     use driver::session::Session;
99     use driver::config;
100     use lib::llvm::llvm;
101     use lib::llvm::{ModuleRef, TargetMachineRef, PassManagerRef};
102     use lib;
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 => lib::llvm::CodeGenLevelNone,
156               config::Less => lib::llvm::CodeGenLevelLess,
157               config::Default => lib::llvm::CodeGenLevelDefault,
158               config::Aggressive => lib::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" => lib::llvm::RelocPIC,
176                 "static" => lib::llvm::RelocStatic,
177                 "default" => lib::llvm::RelocDefault,
178                 "dynamic-no-pic" => lib::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                             lib::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                                             lib::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                                             lib::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                                         lib::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                                                              .as_slice());
385                     sess.abort_if_errors();
386                 }
387             },
388             Err(e) => {
389                 sess.err(format!("could not exec the linker `{}`: {}",
390                                  pname,
391                                  e).as_slice());
392                 sess.abort_if_errors();
393             }
394         }
395     }
396
397     unsafe fn configure_llvm(sess: &Session) {
398         use std::sync::{Once, ONCE_INIT};
399         static mut INIT: Once = ONCE_INIT;
400
401         // Copy what clang does by turning on loop vectorization at O2 and
402         // slp vectorization at O3
403         let vectorize_loop = !sess.opts.cg.no_vectorize_loops &&
404                              (sess.opts.optimize == config::Default ||
405                               sess.opts.optimize == config::Aggressive);
406         let vectorize_slp = !sess.opts.cg.no_vectorize_slp &&
407                             sess.opts.optimize == config::Aggressive;
408
409         let mut llvm_c_strs = Vec::new();
410         let mut llvm_args = Vec::new();
411         {
412             let add = |arg: &str| {
413                 let s = arg.to_c_str();
414                 llvm_args.push(s.as_ptr());
415                 llvm_c_strs.push(s);
416             };
417             add("rustc"); // fake program name
418             if vectorize_loop { add("-vectorize-loops"); }
419             if vectorize_slp  { add("-vectorize-slp");   }
420             if sess.time_llvm_passes() { add("-time-passes"); }
421             if sess.print_llvm_passes() { add("-debug-pass=Structure"); }
422
423             for arg in sess.opts.cg.llvm_args.iter() {
424                 add((*arg).as_slice());
425             }
426         }
427
428         INIT.doit(|| {
429             llvm::LLVMInitializePasses();
430
431             // Only initialize the platforms supported by Rust here, because
432             // using --llvm-root will have multiple platforms that rustllvm
433             // doesn't actually link to and it's pointless to put target info
434             // into the registry that Rust cannot generate machine code for.
435             llvm::LLVMInitializeX86TargetInfo();
436             llvm::LLVMInitializeX86Target();
437             llvm::LLVMInitializeX86TargetMC();
438             llvm::LLVMInitializeX86AsmPrinter();
439             llvm::LLVMInitializeX86AsmParser();
440
441             llvm::LLVMInitializeARMTargetInfo();
442             llvm::LLVMInitializeARMTarget();
443             llvm::LLVMInitializeARMTargetMC();
444             llvm::LLVMInitializeARMAsmPrinter();
445             llvm::LLVMInitializeARMAsmParser();
446
447             llvm::LLVMInitializeMipsTargetInfo();
448             llvm::LLVMInitializeMipsTarget();
449             llvm::LLVMInitializeMipsTargetMC();
450             llvm::LLVMInitializeMipsAsmPrinter();
451             llvm::LLVMInitializeMipsAsmParser();
452
453             llvm::LLVMRustSetLLVMOptions(llvm_args.len() as c_int,
454                                          llvm_args.as_ptr());
455         });
456     }
457
458     unsafe fn populate_llvm_passes(fpm: lib::llvm::PassManagerRef,
459                                    mpm: lib::llvm::PassManagerRef,
460                                    llmod: ModuleRef,
461                                    opt: lib::llvm::CodeGenOptLevel,
462                                    no_builtins: bool) {
463         // Create the PassManagerBuilder for LLVM. We configure it with
464         // reasonable defaults and prepare it to actually populate the pass
465         // manager.
466         let builder = llvm::LLVMPassManagerBuilderCreate();
467         match opt {
468             lib::llvm::CodeGenLevelNone => {
469                 // Don't add lifetime intrinsics at O0
470                 llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, false);
471             }
472             lib::llvm::CodeGenLevelLess => {
473                 llvm::LLVMRustAddAlwaysInlinePass(builder, true);
474             }
475             // numeric values copied from clang
476             lib::llvm::CodeGenLevelDefault => {
477                 llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder,
478                                                                     225);
479             }
480             lib::llvm::CodeGenLevelAggressive => {
481                 llvm::LLVMPassManagerBuilderUseInlinerWithThreshold(builder,
482                                                                     275);
483             }
484         }
485         llvm::LLVMPassManagerBuilderSetOptLevel(builder, opt as c_uint);
486         llvm::LLVMRustAddBuilderLibraryInfo(builder, llmod, no_builtins);
487
488         // Use the builder to populate the function/module pass managers.
489         llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateFunctionPassManager(builder, fpm);
490         llvm::LLVMPassManagerBuilderPopulateModulePassManager(builder, mpm);
491         llvm::LLVMPassManagerBuilderDispose(builder);
492     }
493 }
494
495
496 /*
497  * Name mangling and its relationship to metadata. This is complex. Read
498  * carefully.
499  *
500  * The semantic model of Rust linkage is, broadly, that "there's no global
501  * namespace" between crates. Our aim is to preserve the illusion of this
502  * model despite the fact that it's not *quite* possible to implement on
503  * modern linkers. We initially didn't use system linkers at all, but have
504  * been convinced of their utility.
505  *
506  * There are a few issues to handle:
507  *
508  *  - Linkers operate on a flat namespace, so we have to flatten names.
509  *    We do this using the C++ namespace-mangling technique. Foo::bar
510  *    symbols and such.
511  *
512  *  - Symbols with the same name but different types need to get different
513  *    linkage-names. We do this by hashing a string-encoding of the type into
514  *    a fixed-size (currently 16-byte hex) cryptographic hash function (CHF:
515  *    we use SHA256) to "prevent collisions". This is not airtight but 16 hex
516  *    digits on uniform probability means you're going to need 2**32 same-name
517  *    symbols in the same process before you're even hitting birthday-paradox
518  *    collision probability.
519  *
520  *  - Symbols in different crates but with same names "within" the crate need
521  *    to get different linkage-names.
522  *
523  *  - The hash shown in the filename needs to be predictable and stable for
524  *    build tooling integration. It also needs to be using a hash function
525  *    which is easy to use from Python, make, etc.
526  *
527  * So here is what we do:
528  *
529  *  - Consider the package id; every crate has one (specified with crate_id
530  *    attribute).  If a package id isn't provided explicitly, we infer a
531  *    versionless one from the output name. The version will end up being 0.0
532  *    in this case. CNAME and CVERS are taken from this package id. For
533  *    example, github.com/mozilla/CNAME#CVERS.
534  *
535  *  - Define CMH as SHA256(crateid).
536  *
537  *  - Define CMH8 as the first 8 characters of CMH.
538  *
539  *  - Compile our crate to lib CNAME-CMH8-CVERS.so
540  *
541  *  - Define STH(sym) as SHA256(CMH, type_str(sym))
542  *
543  *  - Suffix a mangled sym with ::STH@CVERS, so that it is unique in the
544  *    name, non-name metadata, and type sense, and versioned in the way
545  *    system linkers understand.
546  */
547
548 pub fn find_crate_name(sess: Option<&Session>,
549                        attrs: &[ast::Attribute],
550                        input: &Input) -> String {
551     use syntax::crateid::CrateId;
552
553     let validate = |s: String, span: Option<Span>| {
554         creader::validate_crate_name(sess, s.as_slice(), span);
555         s
556     };
557
558     match sess {
559         Some(sess) => {
560             match sess.opts.crate_name {
561                 Some(ref s) => return validate(s.clone(), None),
562                 None => {}
563             }
564         }
565         None => {}
566     }
567
568     let crate_name = attrs.iter().find(|at| at.check_name("crate_name"))
569                           .and_then(|at| at.value_str().map(|s| (at, s)));
570     match crate_name {
571         Some((attr, s)) => return validate(s.get().to_string(), Some(attr.span)),
572         None => {}
573     }
574     let crate_id = attrs.iter().find(|at| at.check_name("crate_id"))
575                         .and_then(|at| at.value_str().map(|s| (at, s)))
576                         .and_then(|(at, s)| {
577                             from_str::<CrateId>(s.get()).map(|id| (at, id))
578                         });
579     match crate_id {
580         Some((attr, id)) => {
581             match sess {
582                 Some(sess) => {
583                     sess.span_warn(attr.span, "the #[crate_id] attribute is \
584                                                deprecated for the \
585                                                #[crate_name] attribute");
586                 }
587                 None => {}
588             }
589             return validate(id.name, Some(attr.span))
590         }
591         None => {}
592     }
593     match *input {
594         FileInput(ref path) => {
595             match path.filestem_str() {
596                 Some(s) => return validate(s.to_string(), None),
597                 None => {}
598             }
599         }
600         _ => {}
601     }
602
603     "rust-out".to_string()
604 }
605
606 pub fn build_link_meta(sess: &Session, krate: &ast::Crate,
607                        name: String) -> LinkMeta {
608     let r = LinkMeta {
609         crate_name: name,
610         crate_hash: Svh::calculate(sess, krate),
611     };
612     info!("{}", r);
613     return r;
614 }
615
616 fn truncated_hash_result(symbol_hasher: &mut Sha256) -> String {
617     let output = symbol_hasher.result_bytes();
618     // 64 bits should be enough to avoid collisions.
619     output.slice_to(8).to_hex().to_string()
620 }
621
622
623 // This calculates STH for a symbol, as defined above
624 fn symbol_hash(tcx: &ty::ctxt,
625                symbol_hasher: &mut Sha256,
626                t: ty::t,
627                link_meta: &LinkMeta)
628                -> String {
629     // NB: do *not* use abbrevs here as we want the symbol names
630     // to be independent of one another in the crate.
631
632     symbol_hasher.reset();
633     symbol_hasher.input_str(link_meta.crate_name.as_slice());
634     symbol_hasher.input_str("-");
635     symbol_hasher.input_str(link_meta.crate_hash.as_str());
636     for meta in tcx.sess.crate_metadata.borrow().iter() {
637         symbol_hasher.input_str(meta.as_slice());
638     }
639     symbol_hasher.input_str("-");
640     symbol_hasher.input_str(encoder::encoded_ty(tcx, t).as_slice());
641     // Prefix with 'h' so that it never blends into adjacent digits
642     let mut hash = String::from_str("h");
643     hash.push_str(truncated_hash_result(symbol_hasher).as_slice());
644     hash
645 }
646
647 fn get_symbol_hash(ccx: &CrateContext, t: ty::t) -> String {
648     match ccx.type_hashcodes.borrow().find(&t) {
649         Some(h) => return h.to_string(),
650         None => {}
651     }
652
653     let mut symbol_hasher = ccx.symbol_hasher.borrow_mut();
654     let hash = symbol_hash(ccx.tcx(), &mut *symbol_hasher, t, &ccx.link_meta);
655     ccx.type_hashcodes.borrow_mut().insert(t, hash.clone());
656     hash
657 }
658
659
660 // Name sanitation. LLVM will happily accept identifiers with weird names, but
661 // gas doesn't!
662 // gas accepts the following characters in symbols: a-z, A-Z, 0-9, ., _, $
663 pub fn sanitize(s: &str) -> String {
664     let mut result = String::new();
665     for c in s.chars() {
666         match c {
667             // Escape these with $ sequences
668             '@' => result.push_str("$SP$"),
669             '~' => result.push_str("$UP$"),
670             '*' => result.push_str("$RP$"),
671             '&' => result.push_str("$BP$"),
672             '<' => result.push_str("$LT$"),
673             '>' => result.push_str("$GT$"),
674             '(' => result.push_str("$LP$"),
675             ')' => result.push_str("$RP$"),
676             ',' => result.push_str("$C$"),
677
678             // '.' doesn't occur in types and functions, so reuse it
679             // for ':' and '-'
680             '-' | ':' => result.push_char('.'),
681
682             // These are legal symbols
683             'a' .. 'z'
684             | 'A' .. 'Z'
685             | '0' .. '9'
686             | '_' | '.' | '$' => result.push_char(c),
687
688             _ => {
689                 let mut tstr = String::new();
690                 char::escape_unicode(c, |c| tstr.push_char(c));
691                 result.push_char('$');
692                 result.push_str(tstr.as_slice().slice_from(1));
693             }
694         }
695     }
696
697     // Underscore-qualify anything that didn't start as an ident.
698     if result.len() > 0u &&
699         result.as_bytes()[0] != '_' as u8 &&
700         ! char::is_XID_start(result.as_bytes()[0] as char) {
701         return format!("_{}", result.as_slice());
702     }
703
704     return result;
705 }
706
707 pub fn mangle<PI: Iterator<PathElem>>(mut path: PI,
708                                       hash: Option<&str>) -> String {
709     // Follow C++ namespace-mangling style, see
710     // http://en.wikipedia.org/wiki/Name_mangling for more info.
711     //
712     // It turns out that on OSX you can actually have arbitrary symbols in
713     // function names (at least when given to LLVM), but this is not possible
714     // when using unix's linker. Perhaps one day when we just use a linker from LLVM
715     // we won't need to do this name mangling. The problem with name mangling is
716     // that it seriously limits the available characters. For example we can't
717     // have things like &T or ~[T] in symbol names when one would theoretically
718     // want them for things like impls of traits on that type.
719     //
720     // To be able to work on all platforms and get *some* reasonable output, we
721     // use C++ name-mangling.
722
723     let mut n = String::from_str("_ZN"); // _Z == Begin name-sequence, N == nested
724
725     fn push(n: &mut String, s: &str) {
726         let sani = sanitize(s);
727         n.push_str(format!("{}{}", sani.len(), sani).as_slice());
728     }
729
730     // First, connect each component with <len, name> pairs.
731     for e in path {
732         push(&mut n, token::get_name(e.name()).get().as_slice())
733     }
734
735     match hash {
736         Some(s) => push(&mut n, s),
737         None => {}
738     }
739
740     n.push_char('E'); // End name-sequence.
741     n
742 }
743
744 pub fn exported_name(path: PathElems, hash: &str) -> String {
745     mangle(path, Some(hash))
746 }
747
748 pub fn mangle_exported_name(ccx: &CrateContext, path: PathElems,
749                             t: ty::t, id: ast::NodeId) -> String {
750     let mut hash = get_symbol_hash(ccx, t);
751
752     // Paths can be completely identical for different nodes,
753     // e.g. `fn foo() { { fn a() {} } { fn a() {} } }`, so we
754     // generate unique characters from the node id. For now
755     // hopefully 3 characters is enough to avoid collisions.
756     static EXTRA_CHARS: &'static str =
757         "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\
758          ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\
759          0123456789";
760     let id = id as uint;
761     let extra1 = id % EXTRA_CHARS.len();
762     let id = id / EXTRA_CHARS.len();
763     let extra2 = id % EXTRA_CHARS.len();
764     let id = id / EXTRA_CHARS.len();
765     let extra3 = id % EXTRA_CHARS.len();
766     hash.push_char(EXTRA_CHARS.as_bytes()[extra1] as char);
767     hash.push_char(EXTRA_CHARS.as_bytes()[extra2] as char);
768     hash.push_char(EXTRA_CHARS.as_bytes()[extra3] as char);
769
770     exported_name(path, hash.as_slice())
771 }
772
773 pub fn mangle_internal_name_by_type_and_seq(ccx: &CrateContext,
774                                             t: ty::t,
775                                             name: &str) -> String {
776     let s = ppaux::ty_to_string(ccx.tcx(), t);
777     let path = [PathName(token::intern(s.as_slice())),
778                 gensym_name(name)];
779     let hash = get_symbol_hash(ccx, t);
780     mangle(ast_map::Values(path.iter()), Some(hash.as_slice()))
781 }
782
783 pub fn mangle_internal_name_by_path_and_seq(path: PathElems, flav: &str) -> String {
784     mangle(path.chain(Some(gensym_name(flav)).move_iter()), None)
785 }
786
787 pub fn get_cc_prog(sess: &Session) -> String {
788     match sess.opts.cg.linker {
789         Some(ref linker) => return linker.to_string(),
790         None => {}
791     }
792
793     // In the future, FreeBSD will use clang as default compiler.
794     // It would be flexible to use cc (system's default C compiler)
795     // instead of hard-coded gcc.
796     // For win32, there is no cc command, so we add a condition to make it use gcc.
797     match sess.targ_cfg.os {
798         abi::OsWin32 => "gcc",
799         _ => "cc",
800     }.to_string()
801 }
802
803 pub fn get_ar_prog(sess: &Session) -> String {
804     match sess.opts.cg.ar {
805         Some(ref ar) => (*ar).clone(),
806         None => "ar".to_string()
807     }
808 }
809
810 fn remove(sess: &Session, path: &Path) {
811     match fs::unlink(path) {
812         Ok(..) => {}
813         Err(e) => {
814             sess.err(format!("failed to remove {}: {}",
815                              path.display(),
816                              e).as_slice());
817         }
818     }
819 }
820
821 /// Perform the linkage portion of the compilation phase. This will generate all
822 /// of the requested outputs for this compilation session.
823 pub fn link_binary(sess: &Session,
824                    trans: &CrateTranslation,
825                    outputs: &OutputFilenames,
826                    crate_name: &str) -> Vec<Path> {
827     let mut out_filenames = Vec::new();
828     for &crate_type in sess.crate_types.borrow().iter() {
829         if invalid_output_for_target(sess, crate_type) {
830             sess.bug(format!("invalid output type `{}` for target os `{}`",
831                              crate_type, sess.targ_cfg.os).as_slice());
832         }
833         let out_file = link_binary_output(sess, trans, crate_type, outputs,
834                                           crate_name);
835         out_filenames.push(out_file);
836     }
837
838     // Remove the temporary object file and metadata if we aren't saving temps
839     if !sess.opts.cg.save_temps {
840         let obj_filename = outputs.temp_path(OutputTypeObject);
841         if !sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeObject) {
842             remove(sess, &obj_filename);
843         }
844         remove(sess, &obj_filename.with_extension("metadata.o"));
845     }
846
847     out_filenames
848 }
849
850
851 /// Returns default crate type for target
852 ///
853 /// Default crate type is used when crate type isn't provided neither
854 /// through cmd line arguments nor through crate attributes
855 ///
856 /// It is CrateTypeExecutable for all platforms but iOS as there is no
857 /// way to run iOS binaries anyway without jailbreaking and
858 /// interaction with Rust code through static library is the only
859 /// option for now
860 pub fn default_output_for_target(sess: &Session) -> config::CrateType {
861     match sess.targ_cfg.os {
862         abi::OsiOS => config::CrateTypeStaticlib,
863         _ => config::CrateTypeExecutable
864     }
865 }
866
867 /// Checks if target supports crate_type as output
868 pub fn invalid_output_for_target(sess: &Session,
869                                  crate_type: config::CrateType) -> bool {
870     match (sess.targ_cfg.os, crate_type) {
871         (abi::OsiOS, config::CrateTypeDylib) => true,
872         _ => false
873     }
874 }
875
876 fn is_writeable(p: &Path) -> bool {
877     match p.stat() {
878         Err(..) => true,
879         Ok(m) => m.perm & io::UserWrite == io::UserWrite
880     }
881 }
882
883 pub fn filename_for_input(sess: &Session,
884                           crate_type: config::CrateType,
885                           name: &str,
886                           out_filename: &Path) -> Path {
887     let libname = format!("{}{}", name, sess.opts.cg.extra_filename);
888     match crate_type {
889         config::CrateTypeRlib => {
890             out_filename.with_filename(format!("lib{}.rlib", libname))
891         }
892         config::CrateTypeDylib => {
893             let (prefix, suffix) = match sess.targ_cfg.os {
894                 abi::OsWin32 => (loader::WIN32_DLL_PREFIX, loader::WIN32_DLL_SUFFIX),
895                 abi::OsMacos => (loader::MACOS_DLL_PREFIX, loader::MACOS_DLL_SUFFIX),
896                 abi::OsLinux => (loader::LINUX_DLL_PREFIX, loader::LINUX_DLL_SUFFIX),
897                 abi::OsAndroid => (loader::ANDROID_DLL_PREFIX, loader::ANDROID_DLL_SUFFIX),
898                 abi::OsFreebsd => (loader::FREEBSD_DLL_PREFIX, loader::FREEBSD_DLL_SUFFIX),
899                 abi::OsiOS => unreachable!(),
900             };
901             out_filename.with_filename(format!("{}{}{}",
902                                                prefix,
903                                                libname,
904                                                suffix))
905         }
906         config::CrateTypeStaticlib => {
907             out_filename.with_filename(format!("lib{}.a", libname))
908         }
909         config::CrateTypeExecutable => out_filename.clone(),
910     }
911 }
912
913 fn link_binary_output(sess: &Session,
914                       trans: &CrateTranslation,
915                       crate_type: config::CrateType,
916                       outputs: &OutputFilenames,
917                       crate_name: &str) -> Path {
918     let obj_filename = outputs.temp_path(OutputTypeObject);
919     let out_filename = match outputs.single_output_file {
920         Some(ref file) => file.clone(),
921         None => {
922             let out_filename = outputs.path(OutputTypeExe);
923             filename_for_input(sess, crate_type, crate_name, &out_filename)
924         }
925     };
926
927     // Make sure the output and obj_filename are both writeable.
928     // Mac, FreeBSD, and Windows system linkers check this already --
929     // however, the Linux linker will happily overwrite a read-only file.
930     // We should be consistent.
931     let obj_is_writeable = is_writeable(&obj_filename);
932     let out_is_writeable = is_writeable(&out_filename);
933     if !out_is_writeable {
934         sess.fatal(format!("output file {} is not writeable -- check its \
935                             permissions.",
936                            out_filename.display()).as_slice());
937     }
938     else if !obj_is_writeable {
939         sess.fatal(format!("object file {} is not writeable -- check its \
940                             permissions.",
941                            obj_filename.display()).as_slice());
942     }
943
944     match crate_type {
945         config::CrateTypeRlib => {
946             link_rlib(sess, Some(trans), &obj_filename, &out_filename);
947         }
948         config::CrateTypeStaticlib => {
949             link_staticlib(sess, &obj_filename, &out_filename);
950         }
951         config::CrateTypeExecutable => {
952             link_natively(sess, trans, false, &obj_filename, &out_filename);
953         }
954         config::CrateTypeDylib => {
955             link_natively(sess, trans, true, &obj_filename, &out_filename);
956         }
957     }
958
959     out_filename
960 }
961
962 // Create an 'rlib'
963 //
964 // An rlib in its current incarnation is essentially a renamed .a file. The
965 // rlib primarily contains the object file of the crate, but it also contains
966 // all of the object files from native libraries. This is done by unzipping
967 // native libraries and inserting all of the contents into this archive.
968 fn link_rlib<'a>(sess: &'a Session,
969                  trans: Option<&CrateTranslation>, // None == no metadata/bytecode
970                  obj_filename: &Path,
971                  out_filename: &Path) -> Archive<'a> {
972     let mut a = Archive::create(sess, out_filename, obj_filename);
973
974     for &(ref l, kind) in sess.cstore.get_used_libraries().borrow().iter() {
975         match kind {
976             cstore::NativeStatic => {
977                 a.add_native_library(l.as_slice()).unwrap();
978             }
979             cstore::NativeFramework | cstore::NativeUnknown => {}
980         }
981     }
982
983     // Note that it is important that we add all of our non-object "magical
984     // files" *after* all of the object files in the archive. The reason for
985     // this is as follows:
986     //
987     // * When performing LTO, this archive will be modified to remove
988     //   obj_filename from above. The reason for this is described below.
989     //
990     // * When the system linker looks at an archive, it will attempt to
991     //   determine the architecture of the archive in order to see whether its
992     //   linkable.
993     //
994     //   The algorithm for this detection is: iterate over the files in the
995     //   archive. Skip magical SYMDEF names. Interpret the first file as an
996     //   object file. Read architecture from the object file.
997     //
998     // * As one can probably see, if "metadata" and "foo.bc" were placed
999     //   before all of the objects, then the architecture of this archive would
1000     //   not be correctly inferred once 'foo.o' is removed.
1001     //
1002     // Basically, all this means is that this code should not move above the
1003     // code above.
1004     match trans {
1005         Some(trans) => {
1006             // Instead of putting the metadata in an object file section, rlibs
1007             // contain the metadata in a separate file. We use a temp directory
1008             // here so concurrent builds in the same directory don't try to use
1009             // the same filename for metadata (stomping over one another)
1010             let tmpdir = TempDir::new("rustc").expect("needs a temp dir");
1011             let metadata = tmpdir.path().join(METADATA_FILENAME);
1012             match fs::File::create(&metadata).write(trans.metadata
1013                                                          .as_slice()) {
1014                 Ok(..) => {}
1015                 Err(e) => {
1016                     sess.err(format!("failed to write {}: {}",
1017                                      metadata.display(),
1018                                      e).as_slice());
1019                     sess.abort_if_errors();
1020                 }
1021             }
1022             a.add_file(&metadata, false);
1023             remove(sess, &metadata);
1024
1025             // For LTO purposes, the bytecode of this library is also inserted
1026             // into the archive.
1027             //
1028             // Note that we make sure that the bytecode filename in the archive
1029             // is never exactly 16 bytes long by adding a 16 byte extension to
1030             // it. This is to work around a bug in LLDB that would cause it to
1031             // crash if the name of a file in an archive was exactly 16 bytes.
1032             let bc = obj_filename.with_extension("bc");
1033             let bc_deflated = obj_filename.with_extension("bytecode.deflate");
1034             match fs::File::open(&bc).read_to_end().and_then(|data| {
1035                 fs::File::create(&bc_deflated)
1036                     .write(match flate::deflate_bytes(data.as_slice()) {
1037                         Some(compressed) => compressed,
1038                         None => sess.fatal("failed to compress bytecode")
1039                      }.as_slice())
1040             }) {
1041                 Ok(()) => {}
1042                 Err(e) => {
1043                     sess.err(format!("failed to write compressed bytecode: \
1044                                       {}",
1045                                      e).as_slice());
1046                     sess.abort_if_errors()
1047                 }
1048             }
1049             a.add_file(&bc_deflated, false);
1050             remove(sess, &bc_deflated);
1051             if !sess.opts.cg.save_temps &&
1052                !sess.opts.output_types.contains(&OutputTypeBitcode) {
1053                 remove(sess, &bc);
1054             }
1055
1056             // After adding all files to the archive, we need to update the
1057             // symbol table of the archive. This currently dies on OSX (see
1058             // #11162), and isn't necessary there anyway
1059             match sess.targ_cfg.os {
1060                 abi::OsMacos | abi::OsiOS => {}
1061                 _ => { a.update_symbols(); }
1062             }
1063         }
1064
1065         None => {}
1066     }
1067     return a;
1068 }
1069
1070 // Create a static archive
1071 //
1072 // This is essentially the same thing as an rlib, but it also involves adding
1073 // all of the upstream crates' objects into the archive. This will slurp in
1074 // all of the native libraries of upstream dependencies as well.
1075 //
1076 // Additionally, there's no way for us to link dynamic libraries, so we warn
1077 // about all dynamic library dependencies that they're not linked in.
1078 //
1079 // There's no need to include metadata in a static archive, so ensure to not
1080 // link in the metadata object file (and also don't prepare the archive with a
1081 // metadata file).
1082 fn link_staticlib(sess: &Session, obj_filename: &Path, out_filename: &Path) {
1083     let mut a = link_rlib(sess, None, obj_filename, out_filename);
1084     a.add_native_library("morestack").unwrap();
1085     a.add_native_library("compiler-rt").unwrap();
1086
1087     let crates = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireStatic);
1088     let mut all_native_libs = vec![];
1089
1090     for &(cnum, ref path) in crates.iter() {
1091         let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
1092         let p = match *path {
1093             Some(ref p) => p.clone(), None => {
1094                 sess.err(format!("could not find rlib for: `{}`",
1095                                  name).as_slice());
1096                 continue
1097             }
1098         };
1099         a.add_rlib(&p, name.as_slice(), sess.lto()).unwrap();
1100
1101         let native_libs = csearch::get_native_libraries(&sess.cstore, cnum);
1102         all_native_libs.extend(native_libs.move_iter());
1103     }
1104
1105     if !all_native_libs.is_empty() {
1106         sess.warn("link against the following native artifacts when linking against \
1107                   this static library");
1108         sess.note("the order and any duplication can be significant on some platforms, \
1109                   and so may need to be preserved");
1110     }
1111
1112     for &(kind, ref lib) in all_native_libs.iter() {
1113         let name = match kind {
1114             cstore::NativeStatic => "static library",
1115             cstore::NativeUnknown => "library",
1116             cstore::NativeFramework => "framework",
1117         };
1118         sess.note(format!("{}: {}", name, *lib).as_slice());
1119     }
1120 }
1121
1122 // Create a dynamic library or executable
1123 //
1124 // This will invoke the system linker/cc to create the resulting file. This
1125 // links to all upstream files as well.
1126 fn link_natively(sess: &Session, trans: &CrateTranslation, dylib: bool,
1127                  obj_filename: &Path, out_filename: &Path) {
1128     let tmpdir = TempDir::new("rustc").expect("needs a temp dir");
1129
1130     // The invocations of cc share some flags across platforms
1131     let pname = get_cc_prog(sess);
1132     let mut cmd = Command::new(pname.as_slice());
1133
1134     cmd.args(sess.targ_cfg.target_strs.cc_args.as_slice());
1135     link_args(&mut cmd, sess, dylib, tmpdir.path(),
1136               trans, obj_filename, out_filename);
1137
1138     if (sess.opts.debugging_opts & config::PRINT_LINK_ARGS) != 0 {
1139         println!("{}", &cmd);
1140     }
1141
1142     // May have not found libraries in the right formats.
1143     sess.abort_if_errors();
1144
1145     // Invoke the system linker
1146     debug!("{}", &cmd);
1147     let prog = time(sess.time_passes(), "running linker", (), |()| cmd.output());
1148     match prog {
1149         Ok(prog) => {
1150             if !prog.status.success() {
1151                 sess.err(format!("linking with `{}` failed: {}",
1152                                  pname,
1153                                  prog.status).as_slice());
1154                 sess.note(format!("{}", &cmd).as_slice());
1155                 let mut output = prog.error.clone();
1156                 output.push_all(prog.output.as_slice());
1157                 sess.note(str::from_utf8(output.as_slice()).unwrap()
1158                                                            .as_slice());
1159                 sess.abort_if_errors();
1160             }
1161         },
1162         Err(e) => {
1163             sess.err(format!("could not exec the linker `{}`: {}",
1164                              pname,
1165                              e).as_slice());
1166             sess.abort_if_errors();
1167         }
1168     }
1169
1170
1171     // On OSX, debuggers need this utility to get run to do some munging of
1172     // the symbols
1173     if (sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos || sess.targ_cfg.os == abi::OsiOS)
1174         && (sess.opts.debuginfo != NoDebugInfo) {
1175             match Command::new("dsymutil").arg(out_filename).status() {
1176                 Ok(..) => {}
1177                 Err(e) => {
1178                     sess.err(format!("failed to run dsymutil: {}", e).as_slice());
1179                     sess.abort_if_errors();
1180                 }
1181             }
1182         }
1183 }
1184
1185 fn link_args(cmd: &mut Command,
1186              sess: &Session,
1187              dylib: bool,
1188              tmpdir: &Path,
1189              trans: &CrateTranslation,
1190              obj_filename: &Path,
1191              out_filename: &Path) {
1192
1193     // The default library location, we need this to find the runtime.
1194     // The location of crates will be determined as needed.
1195     let lib_path = sess.target_filesearch().get_lib_path();
1196     cmd.arg("-L").arg(&lib_path);
1197
1198     cmd.arg("-o").arg(out_filename).arg(obj_filename);
1199
1200     // Stack growth requires statically linking a __morestack function. Note
1201     // that this is listed *before* all other libraries. Due to the usage of the
1202     // --as-needed flag below, the standard library may only be useful for its
1203     // rust_stack_exhausted function. In this case, we must ensure that the
1204     // libmorestack.a file appears *before* the standard library (so we put it
1205     // at the very front).
1206     //
1207     // Most of the time this is sufficient, except for when LLVM gets super
1208     // clever. If, for example, we have a main function `fn main() {}`, LLVM
1209     // will optimize out calls to `__morestack` entirely because the function
1210     // doesn't need any stack at all!
1211     //
1212     // To get around this snag, we specially tell the linker to always include
1213     // all contents of this library. This way we're guaranteed that the linker
1214     // will include the __morestack symbol 100% of the time, always resolving
1215     // references to it even if the object above didn't use it.
1216     match sess.targ_cfg.os {
1217         abi::OsMacos | abi::OsiOS => {
1218             let morestack = lib_path.join("libmorestack.a");
1219
1220             let mut v = "-Wl,-force_load,".as_bytes().to_owned();
1221             v.push_all(morestack.as_vec());
1222             cmd.arg(v.as_slice());
1223         }
1224         _ => {
1225             cmd.args(["-Wl,--whole-archive", "-lmorestack",
1226                       "-Wl,--no-whole-archive"]);
1227         }
1228     }
1229
1230     // When linking a dynamic library, we put the metadata into a section of the
1231     // executable. This metadata is in a separate object file from the main
1232     // object file, so we link that in here.
1233     if dylib {
1234         cmd.arg(obj_filename.with_extension("metadata.o"));
1235     }
1236
1237     // We want to prevent the compiler from accidentally leaking in any system
1238     // libraries, so we explicitly ask gcc to not link to any libraries by
1239     // default. Note that this does not happen for windows because windows pulls
1240     // in some large number of libraries and I couldn't quite figure out which
1241     // subset we wanted.
1242     //
1243     // FIXME(#11937) we should invoke the system linker directly
1244     if sess.targ_cfg.os != abi::OsWin32 {
1245         cmd.arg("-nodefaultlibs");
1246     }
1247
1248     // If we're building a dylib, we don't use --gc-sections because LLVM has
1249     // already done the best it can do, and we also don't want to eliminate the
1250     // metadata. If we're building an executable, however, --gc-sections drops
1251     // the size of hello world from 1.8MB to 597K, a 67% reduction.
1252     if !dylib && sess.targ_cfg.os != abi::OsMacos && sess.targ_cfg.os != abi::OsiOS {
1253         cmd.arg("-Wl,--gc-sections");
1254     }
1255
1256     if sess.targ_cfg.os == abi::OsLinux {
1257         // GNU-style linkers will use this to omit linking to libraries which
1258         // don't actually fulfill any relocations, but only for libraries which
1259         // follow this flag. Thus, use it before specifying libraries to link to.
1260         cmd.arg("-Wl,--as-needed");
1261
1262         // GNU-style linkers support optimization with -O. GNU ld doesn't need a
1263         // numeric argument, but other linkers do.
1264         if sess.opts.optimize == config::Default ||
1265            sess.opts.optimize == config::Aggressive {
1266             cmd.arg("-Wl,-O1");
1267         }
1268     } else if sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos || sess.targ_cfg.os == abi::OsiOS {
1269         // The dead_strip option to the linker specifies that functions and data
1270         // unreachable by the entry point will be removed. This is quite useful
1271         // with Rust's compilation model of compiling libraries at a time into
1272         // one object file. For example, this brings hello world from 1.7MB to
1273         // 458K.
1274         //
1275         // Note that this is done for both executables and dynamic libraries. We
1276         // won't get much benefit from dylibs because LLVM will have already
1277         // stripped away as much as it could. This has not been seen to impact
1278         // link times negatively.
1279         cmd.arg("-Wl,-dead_strip");
1280     }
1281
1282     if sess.targ_cfg.os == abi::OsWin32 {
1283         // Make sure that we link to the dynamic libgcc, otherwise cross-module
1284         // DWARF stack unwinding will not work.
1285         // This behavior may be overridden by --link-args "-static-libgcc"
1286         cmd.arg("-shared-libgcc");
1287
1288         // And here, we see obscure linker flags #45. On windows, it has been
1289         // found to be necessary to have this flag to compile liblibc.
1290         //
1291         // First a bit of background. On Windows, the file format is not ELF,
1292         // but COFF (at least according to LLVM). COFF doesn't officially allow
1293         // for section names over 8 characters, apparently. Our metadata
1294         // section, ".note.rustc", you'll note is over 8 characters.
1295         //
1296         // On more recent versions of gcc on mingw, apparently the section name
1297         // is *not* truncated, but rather stored elsewhere in a separate lookup
1298         // table. On older versions of gcc, they apparently always truncated the
1299         // section names (at least in some cases). Truncating the section name
1300         // actually creates "invalid" objects [1] [2], but only for some
1301         // introspection tools, not in terms of whether it can be loaded.
1302         //
1303         // Long story short, passing this flag forces the linker to *not*
1304         // truncate section names (so we can find the metadata section after
1305         // it's compiled). The real kicker is that rust compiled just fine on
1306         // windows for quite a long time *without* this flag, so I have no idea
1307         // why it suddenly started failing for liblibc. Regardless, we
1308         // definitely don't want section name truncation, so we're keeping this
1309         // flag for windows.
1310         //
1311         // [1] - https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=13130
1312         // [2] - https://code.google.com/p/go/issues/detail?id=2139
1313         cmd.arg("-Wl,--enable-long-section-names");
1314     }
1315
1316     if sess.targ_cfg.os == abi::OsAndroid {
1317         // Many of the symbols defined in compiler-rt are also defined in libgcc.
1318         // Android linker doesn't like that by default.
1319         cmd.arg("-Wl,--allow-multiple-definition");
1320     }
1321
1322     // Take careful note of the ordering of the arguments we pass to the linker
1323     // here. Linkers will assume that things on the left depend on things to the
1324     // right. Things on the right cannot depend on things on the left. This is
1325     // all formally implemented in terms of resolving symbols (libs on the right
1326     // resolve unknown symbols of libs on the left, but not vice versa).
1327     //
1328     // For this reason, we have organized the arguments we pass to the linker as
1329     // such:
1330     //
1331     //  1. The local object that LLVM just generated
1332     //  2. Upstream rust libraries
1333     //  3. Local native libraries
1334     //  4. Upstream native libraries
1335     //
1336     // This is generally fairly natural, but some may expect 2 and 3 to be
1337     // swapped. The reason that all native libraries are put last is that it's
1338     // not recommended for a native library to depend on a symbol from a rust
1339     // crate. If this is the case then a staticlib crate is recommended, solving
1340     // the problem.
1341     //
1342     // Additionally, it is occasionally the case that upstream rust libraries
1343     // depend on a local native library. In the case of libraries such as
1344     // lua/glfw/etc the name of the library isn't the same across all platforms,
1345     // so only the consumer crate of a library knows the actual name. This means
1346     // that downstream crates will provide the #[link] attribute which upstream
1347     // crates will depend on. Hence local native libraries are after out
1348     // upstream rust crates.
1349     //
1350     // In theory this means that a symbol in an upstream native library will be
1351     // shadowed by a local native library when it wouldn't have been before, but
1352     // this kind of behavior is pretty platform specific and generally not
1353     // recommended anyway, so I don't think we're shooting ourself in the foot
1354     // much with that.
1355     add_upstream_rust_crates(cmd, sess, dylib, tmpdir, trans);
1356     add_local_native_libraries(cmd, sess);
1357     add_upstream_native_libraries(cmd, sess);
1358
1359     // # Telling the linker what we're doing
1360
1361     if dylib {
1362         // On mac we need to tell the linker to let this library be rpathed
1363         if sess.targ_cfg.os == abi::OsMacos {
1364             cmd.args(["-dynamiclib", "-Wl,-dylib"]);
1365
1366             if sess.opts.cg.rpath {
1367                 let mut v = Vec::from_slice("-Wl,-install_name,@rpath/".as_bytes());
1368                 v.push_all(out_filename.filename().unwrap());
1369                 cmd.arg(v.as_slice());
1370             }
1371         } else {
1372             cmd.arg("-shared");
1373         }
1374     }
1375
1376     if sess.targ_cfg.os == abi::OsFreebsd {
1377         cmd.args(["-L/usr/local/lib",
1378                   "-L/usr/local/lib/gcc46",
1379                   "-L/usr/local/lib/gcc44"]);
1380     }
1381
1382     // FIXME (#2397): At some point we want to rpath our guesses as to
1383     // where extern libraries might live, based on the
1384     // addl_lib_search_paths
1385     if sess.opts.cg.rpath {
1386         cmd.args(rpath::get_rpath_flags(sess, out_filename).as_slice());
1387     }
1388
1389     // compiler-rt contains implementations of low-level LLVM helpers. This is
1390     // used to resolve symbols from the object file we just created, as well as
1391     // any system static libraries that may be expecting gcc instead. Most
1392     // symbols in libgcc also appear in compiler-rt.
1393     //
1394     // This is the end of the command line, so this library is used to resolve
1395     // *all* undefined symbols in all other libraries, and this is intentional.
1396     cmd.arg("-lcompiler-rt");
1397
1398     // Finally add all the linker arguments provided on the command line along
1399     // with any #[link_args] attributes found inside the crate
1400     cmd.args(sess.opts.cg.link_args.as_slice());
1401     for arg in sess.cstore.get_used_link_args().borrow().iter() {
1402         cmd.arg(arg.as_slice());
1403     }
1404 }
1405
1406 // # Native library linking
1407 //
1408 // User-supplied library search paths (-L on the command line). These are
1409 // the same paths used to find Rust crates, so some of them may have been
1410 // added already by the previous crate linking code. This only allows them
1411 // to be found at compile time so it is still entirely up to outside
1412 // forces to make sure that library can be found at runtime.
1413 //
1414 // Also note that the native libraries linked here are only the ones located
1415 // in the current crate. Upstream crates with native library dependencies
1416 // may have their native library pulled in above.
1417 fn add_local_native_libraries(cmd: &mut Command, sess: &Session) {
1418     for path in sess.opts.addl_lib_search_paths.borrow().iter() {
1419         cmd.arg("-L").arg(path);
1420     }
1421
1422     let rustpath = filesearch::rust_path();
1423     for path in rustpath.iter() {
1424         cmd.arg("-L").arg(path);
1425     }
1426
1427     // Some platforms take hints about whether a library is static or dynamic.
1428     // For those that support this, we ensure we pass the option if the library
1429     // was flagged "static" (most defaults are dynamic) to ensure that if
1430     // libfoo.a and libfoo.so both exist that the right one is chosen.
1431     let takes_hints = sess.targ_cfg.os != abi::OsMacos && sess.targ_cfg.os != abi::OsiOS;
1432
1433     for &(ref l, kind) in sess.cstore.get_used_libraries().borrow().iter() {
1434         match kind {
1435             cstore::NativeUnknown | cstore::NativeStatic => {
1436                 if takes_hints {
1437                     if kind == cstore::NativeStatic {
1438                         cmd.arg("-Wl,-Bstatic");
1439                     } else {
1440                         cmd.arg("-Wl,-Bdynamic");
1441                     }
1442                 }
1443                 cmd.arg(format!("-l{}", *l));
1444             }
1445             cstore::NativeFramework => {
1446                 cmd.arg("-framework");
1447                 cmd.arg(l.as_slice());
1448             }
1449         }
1450     }
1451     if takes_hints {
1452         cmd.arg("-Wl,-Bdynamic");
1453     }
1454 }
1455
1456 // # Rust Crate linking
1457 //
1458 // Rust crates are not considered at all when creating an rlib output. All
1459 // dependencies will be linked when producing the final output (instead of
1460 // the intermediate rlib version)
1461 fn add_upstream_rust_crates(cmd: &mut Command, sess: &Session,
1462                             dylib: bool, tmpdir: &Path,
1463                             trans: &CrateTranslation) {
1464     // All of the heavy lifting has previously been accomplished by the
1465     // dependency_format module of the compiler. This is just crawling the
1466     // output of that module, adding crates as necessary.
1467     //
1468     // Linking to a rlib involves just passing it to the linker (the linker
1469     // will slurp up the object files inside), and linking to a dynamic library
1470     // involves just passing the right -l flag.
1471
1472     let data = if dylib {
1473         trans.crate_formats.get(&config::CrateTypeDylib)
1474     } else {
1475         trans.crate_formats.get(&config::CrateTypeExecutable)
1476     };
1477
1478     // Invoke get_used_crates to ensure that we get a topological sorting of
1479     // crates.
1480     let deps = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireDynamic);
1481
1482     for &(cnum, _) in deps.iter() {
1483         // We may not pass all crates through to the linker. Some crates may
1484         // appear statically in an existing dylib, meaning we'll pick up all the
1485         // symbols from the dylib.
1486         let kind = match *data.get(cnum as uint - 1) {
1487             Some(t) => t,
1488             None => continue
1489         };
1490         let src = sess.cstore.get_used_crate_source(cnum).unwrap();
1491         match kind {
1492             cstore::RequireDynamic => {
1493                 add_dynamic_crate(cmd, sess, src.dylib.unwrap())
1494             }
1495             cstore::RequireStatic => {
1496                 add_static_crate(cmd, sess, tmpdir, cnum, src.rlib.unwrap())
1497             }
1498         }
1499
1500     }
1501
1502     // Converts a library file-stem into a cc -l argument
1503     fn unlib<'a>(config: &config::Config, stem: &'a [u8]) -> &'a [u8] {
1504         if stem.starts_with("lib".as_bytes()) && config.os != abi::OsWin32 {
1505             stem.tailn(3)
1506         } else {
1507             stem
1508         }
1509     }
1510
1511     // Adds the static "rlib" versions of all crates to the command line.
1512     fn add_static_crate(cmd: &mut Command, sess: &Session, tmpdir: &Path,
1513                         cnum: ast::CrateNum, cratepath: Path) {
1514         // When performing LTO on an executable output, all of the
1515         // bytecode from the upstream libraries has already been
1516         // included in our object file output. We need to modify all of
1517         // the upstream archives to remove their corresponding object
1518         // file to make sure we don't pull the same code in twice.
1519         //
1520         // We must continue to link to the upstream archives to be sure
1521         // to pull in native static dependencies. As the final caveat,
1522         // on linux it is apparently illegal to link to a blank archive,
1523         // so if an archive no longer has any object files in it after
1524         // we remove `lib.o`, then don't link against it at all.
1525         //
1526         // If we're not doing LTO, then our job is simply to just link
1527         // against the archive.
1528         if sess.lto() {
1529             let name = sess.cstore.get_crate_data(cnum).name.clone();
1530             time(sess.time_passes(),
1531                  format!("altering {}.rlib", name).as_slice(),
1532                  (), |()| {
1533                 let dst = tmpdir.join(cratepath.filename().unwrap());
1534                 match fs::copy(&cratepath, &dst) {
1535                     Ok(..) => {}
1536                     Err(e) => {
1537                         sess.err(format!("failed to copy {} to {}: {}",
1538                                          cratepath.display(),
1539                                          dst.display(),
1540                                          e).as_slice());
1541                         sess.abort_if_errors();
1542                     }
1543                 }
1544                 let mut archive = Archive::open(sess, dst.clone());
1545                 archive.remove_file(format!("{}.o", name).as_slice());
1546                 let files = archive.files();
1547                 if files.iter().any(|s| s.as_slice().ends_with(".o")) {
1548                     cmd.arg(dst);
1549                 }
1550             });
1551         } else {
1552             cmd.arg(cratepath);
1553         }
1554     }
1555
1556     // Same thing as above, but for dynamic crates instead of static crates.
1557     fn add_dynamic_crate(cmd: &mut Command, sess: &Session, cratepath: Path) {
1558         // If we're performing LTO, then it should have been previously required
1559         // that all upstream rust dependencies were available in an rlib format.
1560         assert!(!sess.lto());
1561
1562         // Just need to tell the linker about where the library lives and
1563         // what its name is
1564         let dir = cratepath.dirname();
1565         if !dir.is_empty() { cmd.arg("-L").arg(dir); }
1566
1567         let mut v = Vec::from_slice("-l".as_bytes());
1568         v.push_all(unlib(&sess.targ_cfg, cratepath.filestem().unwrap()));
1569         cmd.arg(v.as_slice());
1570     }
1571 }
1572
1573 // Link in all of our upstream crates' native dependencies. Remember that
1574 // all of these upstream native dependencies are all non-static
1575 // dependencies. We've got two cases then:
1576 //
1577 // 1. The upstream crate is an rlib. In this case we *must* link in the
1578 // native dependency because the rlib is just an archive.
1579 //
1580 // 2. The upstream crate is a dylib. In order to use the dylib, we have to
1581 // have the dependency present on the system somewhere. Thus, we don't
1582 // gain a whole lot from not linking in the dynamic dependency to this
1583 // crate as well.
1584 //
1585 // The use case for this is a little subtle. In theory the native
1586 // dependencies of a crate are purely an implementation detail of the crate
1587 // itself, but the problem arises with generic and inlined functions. If a
1588 // generic function calls a native function, then the generic function must
1589 // be instantiated in the target crate, meaning that the native symbol must
1590 // also be resolved in the target crate.
1591 fn add_upstream_native_libraries(cmd: &mut Command, sess: &Session) {
1592     // Be sure to use a topological sorting of crates because there may be
1593     // interdependencies between native libraries. When passing -nodefaultlibs,
1594     // for example, almost all native libraries depend on libc, so we have to
1595     // make sure that's all the way at the right (liblibc is near the base of
1596     // the dependency chain).
1597     //
1598     // This passes RequireStatic, but the actual requirement doesn't matter,
1599     // we're just getting an ordering of crate numbers, we're not worried about
1600     // the paths.
1601     let crates = sess.cstore.get_used_crates(cstore::RequireStatic);
1602     for (cnum, _) in crates.move_iter() {
1603         let libs = csearch::get_native_libraries(&sess.cstore, cnum);
1604         for &(kind, ref lib) in libs.iter() {
1605             match kind {
1606                 cstore::NativeUnknown => {
1607                     cmd.arg(format!("-l{}", *lib));
1608                 }
1609                 cstore::NativeFramework => {
1610                     cmd.arg("-framework");
1611                     cmd.arg(lib.as_slice());
1612                 }
1613                 cstore::NativeStatic => {
1614                     sess.bug("statics shouldn't be propagated");
1615                 }
1616             }
1617         }
1618     }
1619 }