]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc/middle/dependency_format.rs
Add --crate-type metadata
[rust.git] / src / librustc / middle / dependency_format.rs
1 // Copyright 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 //! Resolution of mixing rlibs and dylibs
12 //!
13 //! When producing a final artifact, such as a dynamic library, the compiler has
14 //! a choice between linking an rlib or linking a dylib of all upstream
15 //! dependencies. The linking phase must guarantee, however, that a library only
16 //! show up once in the object file. For example, it is illegal for library A to
17 //! be statically linked to B and C in separate dylibs, and then link B and C
18 //! into a crate D (because library A appears twice).
19 //!
20 //! The job of this module is to calculate what format each upstream crate
21 //! should be used when linking each output type requested in this session. This
22 //! generally follows this set of rules:
23 //!
24 //!     1. Each library must appear exactly once in the output.
25 //!     2. Each rlib contains only one library (it's just an object file)
26 //!     3. Each dylib can contain more than one library (due to static linking),
27 //!        and can also bring in many dynamic dependencies.
28 //!
29 //! With these constraints in mind, it's generally a very difficult problem to
30 //! find a solution that's not "all rlibs" or "all dylibs". I have suspicions
31 //! that NP-ness may come into the picture here...
32 //!
33 //! The current selection algorithm below looks mostly similar to:
34 //!
35 //!     1. If static linking is required, then require all upstream dependencies
36 //!        to be available as rlibs. If not, generate an error.
37 //!     2. If static linking is requested (generating an executable), then
38 //!        attempt to use all upstream dependencies as rlibs. If any are not
39 //!        found, bail out and continue to step 3.
40 //!     3. Static linking has failed, at least one library must be dynamically
41 //!        linked. Apply a heuristic by greedily maximizing the number of
42 //!        dynamically linked libraries.
43 //!     4. Each upstream dependency available as a dynamic library is
44 //!        registered. The dependencies all propagate, adding to a map. It is
45 //!        possible for a dylib to add a static library as a dependency, but it
46 //!        is illegal for two dylibs to add the same static library as a
47 //!        dependency. The same dylib can be added twice. Additionally, it is
48 //!        illegal to add a static dependency when it was previously found as a
49 //!        dylib (and vice versa)
50 //!     5. After all dynamic dependencies have been traversed, re-traverse the
51 //!        remaining dependencies and add them statically (if they haven't been
52 //!        added already).
53 //!
54 //! While not perfect, this algorithm should help support use-cases such as leaf
55 //! dependencies being static while the larger tree of inner dependencies are
56 //! all dynamic. This isn't currently very well battle tested, so it will likely
57 //! fall short in some use cases.
58 //!
59 //! Currently, there is no way to specify the preference of linkage with a
60 //! particular library (other than a global dynamic/static switch).
61 //! Additionally, the algorithm is geared towards finding *any* solution rather
62 //! than finding a number of solutions (there are normally quite a few).
63
64 use hir::def_id::CrateNum;
65
66 use session;
67 use session::config;
68 use middle::cstore::DepKind;
69 use middle::cstore::LinkagePreference::{self, RequireStatic, RequireDynamic};
70 use util::nodemap::FxHashMap;
71 use rustc_back::PanicStrategy;
72
73 /// A list of dependencies for a certain crate type.
74 ///
75 /// The length of this vector is the same as the number of external crates used.
76 /// The value is None if the crate does not need to be linked (it was found
77 /// statically in another dylib), or Some(kind) if it needs to be linked as
78 /// `kind` (either static or dynamic).
79 pub type DependencyList = Vec<Linkage>;
80
81 /// A mapping of all required dependencies for a particular flavor of output.
82 ///
83 /// This is local to the tcx, and is generally relevant to one session.
84 pub type Dependencies = FxHashMap<config::CrateType, DependencyList>;
85
86 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Debug)]
87 pub enum Linkage {
88     NotLinked,
89     IncludedFromDylib,
90     Static,
91     Dynamic,
92 }
93
94 pub fn calculate(sess: &session::Session) {
95     let mut fmts = sess.dependency_formats.borrow_mut();
96     for &ty in sess.crate_types.borrow().iter() {
97         let linkage = calculate_type(sess, ty);
98         verify_ok(sess, &linkage);
99         fmts.insert(ty, linkage);
100     }
101     sess.abort_if_errors();
102 }
103
104 fn calculate_type(sess: &session::Session,
105                   ty: config::CrateType) -> DependencyList {
106     match ty {
107         // If the global prefer_dynamic switch is turned off, first attempt
108         // static linkage (this can fail).
109         config::CrateTypeExecutable if !sess.opts.cg.prefer_dynamic => {
110             if let Some(v) = attempt_static(sess) {
111                 return v;
112             }
113         }
114
115         // No linkage happens with rlibs, we just needed the metadata (which we
116         // got long ago), so don't bother with anything.
117         config::CrateTypeRlib | config::CrateTypeMetadata => return Vec::new(),
118
119         // Staticlibs and cdylibs must have all static dependencies. If any fail
120         // to be found, we generate some nice pretty errors.
121         config::CrateTypeStaticlib |
122         config::CrateTypeCdylib => {
123             if let Some(v) = attempt_static(sess) {
124                 return v;
125             }
126             for cnum in sess.cstore.crates() {
127                 if sess.cstore.dep_kind(cnum) == DepKind::MacrosOnly { continue }
128                 let src = sess.cstore.used_crate_source(cnum);
129                 if src.rlib.is_some() { continue }
130                 sess.err(&format!("dependency `{}` not found in rlib format",
131                                   sess.cstore.crate_name(cnum)));
132             }
133             return Vec::new();
134         }
135
136         // Generating a dylib without `-C prefer-dynamic` means that we're going
137         // to try to eagerly statically link all dependencies. This is normally
138         // done for end-product dylibs, not intermediate products.
139         config::CrateTypeDylib if !sess.opts.cg.prefer_dynamic => {
140             if let Some(v) = attempt_static(sess) {
141                 return v;
142             }
143         }
144
145         // Everything else falls through below. This will happen either with the
146         // `-C prefer-dynamic` or because we're a proc-macro crate. Note that
147         // proc-macro crates are required to be dylibs, and they're currently
148         // required to link to libsyntax as well.
149         config::CrateTypeExecutable |
150         config::CrateTypeDylib |
151         config::CrateTypeProcMacro => {},
152     }
153
154     let mut formats = FxHashMap();
155
156     // Sweep all crates for found dylibs. Add all dylibs, as well as their
157     // dependencies, ensuring there are no conflicts. The only valid case for a
158     // dependency to be relied upon twice is for both cases to rely on a dylib.
159     for cnum in sess.cstore.crates() {
160         if sess.cstore.dep_kind(cnum) == DepKind::MacrosOnly { continue }
161         let name = sess.cstore.crate_name(cnum);
162         let src = sess.cstore.used_crate_source(cnum);
163         if src.dylib.is_some() {
164             info!("adding dylib: {}", name);
165             add_library(sess, cnum, RequireDynamic, &mut formats);
166             let deps = sess.cstore.dylib_dependency_formats(cnum);
167             for &(depnum, style) in &deps {
168                 info!("adding {:?}: {}", style,
169                       sess.cstore.crate_name(depnum));
170                 add_library(sess, depnum, style, &mut formats);
171             }
172         }
173     }
174
175     // Collect what we've got so far in the return vector.
176     let last_crate = sess.cstore.crates().len();
177     let mut ret = (1..last_crate+1).map(|cnum| {
178         match formats.get(&CrateNum::new(cnum)) {
179             Some(&RequireDynamic) => Linkage::Dynamic,
180             Some(&RequireStatic) => Linkage::IncludedFromDylib,
181             None => Linkage::NotLinked,
182         }
183     }).collect::<Vec<_>>();
184
185     // Run through the dependency list again, and add any missing libraries as
186     // static libraries.
187     //
188     // If the crate hasn't been included yet and it's not actually required
189     // (e.g. it's an allocator) then we skip it here as well.
190     for cnum in sess.cstore.crates() {
191         let src = sess.cstore.used_crate_source(cnum);
192         if src.dylib.is_none() &&
193            !formats.contains_key(&cnum) &&
194            sess.cstore.dep_kind(cnum) == DepKind::Explicit {
195             assert!(src.rlib.is_some());
196             info!("adding staticlib: {}", sess.cstore.crate_name(cnum));
197             add_library(sess, cnum, RequireStatic, &mut formats);
198             ret[cnum.as_usize() - 1] = Linkage::Static;
199         }
200     }
201
202     // We've gotten this far because we're emitting some form of a final
203     // artifact which means that we may need to inject dependencies of some
204     // form.
205     //
206     // Things like allocators and panic runtimes may not have been activated
207     // quite yet, so do so here.
208     activate_injected_dep(sess.injected_allocator.get(), &mut ret,
209                           &|cnum| sess.cstore.is_allocator(cnum));
210     activate_injected_dep(sess.injected_panic_runtime.get(), &mut ret,
211                           &|cnum| sess.cstore.is_panic_runtime(cnum));
212
213     // When dylib B links to dylib A, then when using B we must also link to A.
214     // It could be the case, however, that the rlib for A is present (hence we
215     // found metadata), but the dylib for A has since been removed.
216     //
217     // For situations like this, we perform one last pass over the dependencies,
218     // making sure that everything is available in the requested format.
219     for (cnum, kind) in ret.iter().enumerate() {
220         let cnum = CrateNum::new(cnum + 1);
221         let src = sess.cstore.used_crate_source(cnum);
222         match *kind {
223             Linkage::NotLinked |
224             Linkage::IncludedFromDylib => {}
225             Linkage::Static if src.rlib.is_some() => continue,
226             Linkage::Dynamic if src.dylib.is_some() => continue,
227             kind => {
228                 let kind = match kind {
229                     Linkage::Static => "rlib",
230                     _ => "dylib",
231                 };
232                 let name = sess.cstore.crate_name(cnum);
233                 sess.err(&format!("crate `{}` required to be available in {}, \
234                                   but it was not available in this form",
235                                   name, kind));
236             }
237         }
238     }
239
240     return ret;
241 }
242
243 fn add_library(sess: &session::Session,
244                cnum: CrateNum,
245                link: LinkagePreference,
246                m: &mut FxHashMap<CrateNum, LinkagePreference>) {
247     match m.get(&cnum) {
248         Some(&link2) => {
249             // If the linkages differ, then we'd have two copies of the library
250             // if we continued linking. If the linkages are both static, then we
251             // would also have two copies of the library (static from two
252             // different locations).
253             //
254             // This error is probably a little obscure, but I imagine that it
255             // can be refined over time.
256             if link2 != link || link == RequireStatic {
257                 sess.struct_err(&format!("cannot satisfy dependencies so `{}` only \
258                                           shows up once", sess.cstore.crate_name(cnum)))
259                     .help("having upstream crates all available in one format \
260                            will likely make this go away")
261                     .emit();
262             }
263         }
264         None => { m.insert(cnum, link); }
265     }
266 }
267
268 fn attempt_static(sess: &session::Session) -> Option<DependencyList> {
269     let crates = sess.cstore.used_crates(RequireStatic);
270     if !crates.iter().by_ref().all(|&(_, ref p)| p.is_some()) {
271         return None
272     }
273
274     // All crates are available in an rlib format, so we're just going to link
275     // everything in explicitly so long as it's actually required.
276     let last_crate = sess.cstore.crates().len();
277     let mut ret = (1..last_crate+1).map(|cnum| {
278         if sess.cstore.dep_kind(CrateNum::new(cnum)) == DepKind::Explicit {
279             Linkage::Static
280         } else {
281             Linkage::NotLinked
282         }
283     }).collect::<Vec<_>>();
284
285     // Our allocator/panic runtime may not have been linked above if it wasn't
286     // explicitly linked, which is the case for any injected dependency. Handle
287     // that here and activate them.
288     activate_injected_dep(sess.injected_allocator.get(), &mut ret,
289                           &|cnum| sess.cstore.is_allocator(cnum));
290     activate_injected_dep(sess.injected_panic_runtime.get(), &mut ret,
291                           &|cnum| sess.cstore.is_panic_runtime(cnum));
292
293     Some(ret)
294 }
295
296 // Given a list of how to link upstream dependencies so far, ensure that an
297 // injected dependency is activated. This will not do anything if one was
298 // transitively included already (e.g. via a dylib or explicitly so).
299 //
300 // If an injected dependency was not found then we're guaranteed the
301 // metadata::creader module has injected that dependency (not listed as
302 // a required dependency) in one of the session's field. If this field is not
303 // set then this compilation doesn't actually need the dependency and we can
304 // also skip this step entirely.
305 fn activate_injected_dep(injected: Option<CrateNum>,
306                          list: &mut DependencyList,
307                          replaces_injected: &Fn(CrateNum) -> bool) {
308     for (i, slot) in list.iter().enumerate() {
309         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
310         if !replaces_injected(cnum) {
311             continue
312         }
313         if *slot != Linkage::NotLinked {
314             return
315         }
316     }
317     if let Some(injected) = injected {
318         let idx = injected.as_usize() - 1;
319         assert_eq!(list[idx], Linkage::NotLinked);
320         list[idx] = Linkage::Static;
321     }
322 }
323
324 // After the linkage for a crate has been determined we need to verify that
325 // there's only going to be one allocator in the output.
326 fn verify_ok(sess: &session::Session, list: &[Linkage]) {
327     if list.len() == 0 {
328         return
329     }
330     let mut allocator = None;
331     let mut panic_runtime = None;
332     for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
333         if let Linkage::NotLinked = *linkage {
334             continue
335         }
336         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
337         if sess.cstore.is_allocator(cnum) {
338             if let Some(prev) = allocator {
339                 let prev_name = sess.cstore.crate_name(prev);
340                 let cur_name = sess.cstore.crate_name(cnum);
341                 sess.err(&format!("cannot link together two \
342                                    allocators: {} and {}",
343                                   prev_name, cur_name));
344             }
345             allocator = Some(cnum);
346         }
347
348         if sess.cstore.is_panic_runtime(cnum) {
349             if let Some((prev, _)) = panic_runtime {
350                 let prev_name = sess.cstore.crate_name(prev);
351                 let cur_name = sess.cstore.crate_name(cnum);
352                 sess.err(&format!("cannot link together two \
353                                    panic runtimes: {} and {}",
354                                   prev_name, cur_name));
355             }
356             panic_runtime = Some((cnum, sess.cstore.panic_strategy(cnum)));
357         }
358     }
359
360     // If we found a panic runtime, then we know by this point that it's the
361     // only one, but we perform validation here that all the panic strategy
362     // compilation modes for the whole DAG are valid.
363     if let Some((cnum, found_strategy)) = panic_runtime {
364         let desired_strategy = sess.panic_strategy();
365
366         // First up, validate that our selected panic runtime is indeed exactly
367         // our same strategy.
368         if found_strategy != desired_strategy {
369             sess.err(&format!("the linked panic runtime `{}` is \
370                                not compiled with this crate's \
371                                panic strategy `{}`",
372                               sess.cstore.crate_name(cnum),
373                               desired_strategy.desc()));
374         }
375
376         // Next up, verify that all other crates are compatible with this panic
377         // strategy. If the dep isn't linked, we ignore it, and if our strategy
378         // is abort then it's compatible with everything. Otherwise all crates'
379         // panic strategy must match our own.
380         for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
381             if let Linkage::NotLinked = *linkage {
382                 continue
383             }
384             if desired_strategy == PanicStrategy::Abort {
385                 continue
386             }
387             let cnum = CrateNum::new(i + 1);
388             let found_strategy = sess.cstore.panic_strategy(cnum);
389             if desired_strategy == found_strategy {
390                 continue
391             }
392
393             sess.err(&format!("the crate `{}` is compiled with the \
394                                panic strategy `{}` which is \
395                                incompatible with this crate's \
396                                strategy of `{}`",
397                               sess.cstore.crate_name(cnum),
398                               found_strategy.desc(),
399                               desired_strategy.desc()));
400         }
401     }
402 }