]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_metadata/dependency_format.rs
Auto merge of #68448 - maurer:dyn-cdylib, r=alexcrichton
[rust.git] / src / librustc_metadata / dependency_format.rs
1 //! Resolution of mixing rlibs and dylibs
2 //!
3 //! When producing a final artifact, such as a dynamic library, the compiler has
4 //! a choice between linking an rlib or linking a dylib of all upstream
5 //! dependencies. The linking phase must guarantee, however, that a library only
6 //! show up once in the object file. For example, it is illegal for library A to
7 //! be statically linked to B and C in separate dylibs, and then link B and C
8 //! into a crate D (because library A appears twice).
9 //!
10 //! The job of this module is to calculate what format each upstream crate
11 //! should be used when linking each output type requested in this session. This
12 //! generally follows this set of rules:
13 //!
14 //!     1. Each library must appear exactly once in the output.
15 //!     2. Each rlib contains only one library (it's just an object file)
16 //!     3. Each dylib can contain more than one library (due to static linking),
17 //!        and can also bring in many dynamic dependencies.
18 //!
19 //! With these constraints in mind, it's generally a very difficult problem to
20 //! find a solution that's not "all rlibs" or "all dylibs". I have suspicions
21 //! that NP-ness may come into the picture here...
22 //!
23 //! The current selection algorithm below looks mostly similar to:
24 //!
25 //!     1. If static linking is required, then require all upstream dependencies
26 //!        to be available as rlibs. If not, generate an error.
27 //!     2. If static linking is requested (generating an executable), then
28 //!        attempt to use all upstream dependencies as rlibs. If any are not
29 //!        found, bail out and continue to step 3.
30 //!     3. Static linking has failed, at least one library must be dynamically
31 //!        linked. Apply a heuristic by greedily maximizing the number of
32 //!        dynamically linked libraries.
33 //!     4. Each upstream dependency available as a dynamic library is
34 //!        registered. The dependencies all propagate, adding to a map. It is
35 //!        possible for a dylib to add a static library as a dependency, but it
36 //!        is illegal for two dylibs to add the same static library as a
37 //!        dependency. The same dylib can be added twice. Additionally, it is
38 //!        illegal to add a static dependency when it was previously found as a
39 //!        dylib (and vice versa)
40 //!     5. After all dynamic dependencies have been traversed, re-traverse the
41 //!        remaining dependencies and add them statically (if they haven't been
42 //!        added already).
43 //!
44 //! While not perfect, this algorithm should help support use-cases such as leaf
45 //! dependencies being static while the larger tree of inner dependencies are
46 //! all dynamic. This isn't currently very well battle tested, so it will likely
47 //! fall short in some use cases.
48 //!
49 //! Currently, there is no way to specify the preference of linkage with a
50 //! particular library (other than a global dynamic/static switch).
51 //! Additionally, the algorithm is geared towards finding *any* solution rather
52 //! than finding a number of solutions (there are normally quite a few).
53
54 use crate::creader::CStore;
55
56 use rustc::middle::cstore::LinkagePreference::{self, RequireDynamic, RequireStatic};
57 use rustc::middle::cstore::{self, DepKind};
58 use rustc::middle::dependency_format::{Dependencies, DependencyList, Linkage};
59 use rustc::session::config;
60 use rustc::ty::TyCtxt;
61 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
62 use rustc_hir::def_id::CrateNum;
63 use rustc_target::spec::PanicStrategy;
64
65 crate fn calculate(tcx: TyCtxt<'_>) -> Dependencies {
66     tcx.sess
67         .crate_types
68         .borrow()
69         .iter()
70         .map(|&ty| {
71             let linkage = calculate_type(tcx, ty);
72             verify_ok(tcx, &linkage);
73             (ty, linkage)
74         })
75         .collect::<Vec<_>>()
76 }
77
78 fn calculate_type(tcx: TyCtxt<'_>, ty: config::CrateType) -> DependencyList {
79     let sess = &tcx.sess;
80
81     if !sess.opts.output_types.should_codegen() {
82         return Vec::new();
83     }
84
85     let preferred_linkage = match ty {
86         // Generating a dylib without `-C prefer-dynamic` means that we're going
87         // to try to eagerly statically link all dependencies. This is normally
88         // done for end-product dylibs, not intermediate products.
89         //
90         // Treat cdylibs similarly. If `-C prefer-dynamic` is set, the caller may
91         // be code-size conscious, but without it, it makes sense to statically
92         // link a cdylib.
93         config::CrateType::Dylib | config::CrateType::Cdylib if !sess.opts.cg.prefer_dynamic => {
94             Linkage::Static
95         }
96         config::CrateType::Dylib | config::CrateType::Cdylib => Linkage::Dynamic,
97
98         // If the global prefer_dynamic switch is turned off, or the final
99         // executable will be statically linked, prefer static crate linkage.
100         config::CrateType::Executable if !sess.opts.cg.prefer_dynamic || sess.crt_static() => {
101             Linkage::Static
102         }
103         config::CrateType::Executable => Linkage::Dynamic,
104
105         // proc-macro crates are mostly cdylibs, but we also need metadata.
106         config::CrateType::ProcMacro => Linkage::Static,
107
108         // No linkage happens with rlibs, we just needed the metadata (which we
109         // got long ago), so don't bother with anything.
110         config::CrateType::Rlib => Linkage::NotLinked,
111
112         // staticlibs must have all static dependencies.
113         config::CrateType::Staticlib => Linkage::Static,
114     };
115
116     if preferred_linkage == Linkage::NotLinked {
117         // If the crate is not linked, there are no link-time dependencies.
118         return Vec::new();
119     }
120
121     if preferred_linkage == Linkage::Static {
122         // Attempt static linkage first. For dylibs and executables, we may be
123         // able to retry below with dynamic linkage.
124         if let Some(v) = attempt_static(tcx) {
125             return v;
126         }
127
128         // Staticlibs and static executables must have all static dependencies.
129         // If any are not found, generate some nice pretty errors.
130         if ty == config::CrateType::Staticlib
131             || (ty == config::CrateType::Executable
132                 && sess.crt_static()
133                 && !sess.target.target.options.crt_static_allows_dylibs)
134         {
135             for &cnum in tcx.crates().iter() {
136                 if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
137                     continue;
138                 }
139                 let src = tcx.used_crate_source(cnum);
140                 if src.rlib.is_some() {
141                     continue;
142                 }
143                 sess.err(&format!(
144                     "crate `{}` required to be available in rlib format, \
145                                    but was not found in this form",
146                     tcx.crate_name(cnum)
147                 ));
148             }
149             return Vec::new();
150         }
151     }
152
153     let mut formats = FxHashMap::default();
154
155     // Sweep all crates for found dylibs. Add all dylibs, as well as their
156     // dependencies, ensuring there are no conflicts. The only valid case for a
157     // dependency to be relied upon twice is for both cases to rely on a dylib.
158     for &cnum in tcx.crates().iter() {
159         if tcx.dep_kind(cnum).macros_only() {
160             continue;
161         }
162         let name = tcx.crate_name(cnum);
163         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
164         if src.dylib.is_some() {
165             log::info!("adding dylib: {}", name);
166             add_library(tcx, cnum, RequireDynamic, &mut formats);
167             let deps = tcx.dylib_dependency_formats(cnum);
168             for &(depnum, style) in deps.iter() {
169                 log::info!("adding {:?}: {}", style, tcx.crate_name(depnum));
170                 add_library(tcx, depnum, style, &mut formats);
171             }
172         }
173     }
174
175     // Collect what we've got so far in the return vector.
176     let last_crate = tcx.crates().len();
177     let mut ret = (1..last_crate + 1)
178         .map(|cnum| 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 tcx.crates().iter() {
191         let src = tcx.used_crate_source(cnum);
192         if src.dylib.is_none()
193             && !formats.contains_key(&cnum)
194             && tcx.dep_kind(cnum) == DepKind::Explicit
195         {
196             assert!(src.rlib.is_some() || src.rmeta.is_some());
197             log::info!("adding staticlib: {}", tcx.crate_name(cnum));
198             add_library(tcx, cnum, RequireStatic, &mut formats);
199             ret[cnum.as_usize() - 1] = Linkage::Static;
200         }
201     }
202
203     // We've gotten this far because we're emitting some form of a final
204     // artifact which means that we may need to inject dependencies of some
205     // form.
206     //
207     // Things like allocators and panic runtimes may not have been activated
208     // quite yet, so do so here.
209     activate_injected_dep(CStore::from_tcx(tcx).injected_panic_runtime(), &mut ret, &|cnum| {
210         tcx.is_panic_runtime(cnum)
211     });
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 = tcx.used_crate_source(cnum);
222         match *kind {
223             Linkage::NotLinked | Linkage::IncludedFromDylib => {}
224             Linkage::Static if src.rlib.is_some() => continue,
225             Linkage::Dynamic if src.dylib.is_some() => continue,
226             kind => {
227                 let kind = match kind {
228                     Linkage::Static => "rlib",
229                     _ => "dylib",
230                 };
231                 sess.err(&format!(
232                     "crate `{}` required to be available in {} format, \
233                                    but was not found in this form",
234                     tcx.crate_name(cnum),
235                     kind
236                 ));
237             }
238         }
239     }
240
241     ret
242 }
243
244 fn add_library(
245     tcx: TyCtxt<'_>,
246     cnum: CrateNum,
247     link: LinkagePreference,
248     m: &mut FxHashMap<CrateNum, LinkagePreference>,
249 ) {
250     match m.get(&cnum) {
251         Some(&link2) => {
252             // If the linkages differ, then we'd have two copies of the library
253             // if we continued linking. If the linkages are both static, then we
254             // would also have two copies of the library (static from two
255             // different locations).
256             //
257             // This error is probably a little obscure, but I imagine that it
258             // can be refined over time.
259             if link2 != link || link == RequireStatic {
260                 tcx.sess
261                     .struct_err(&format!(
262                         "cannot satisfy dependencies so `{}` only \
263                                               shows up once",
264                         tcx.crate_name(cnum)
265                     ))
266                     .help(
267                         "having upstream crates all available in one format \
268                            will likely make this go away",
269                     )
270                     .emit();
271             }
272         }
273         None => {
274             m.insert(cnum, link);
275         }
276     }
277 }
278
279 fn attempt_static(tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<DependencyList> {
280     let crates = cstore::used_crates(tcx, RequireStatic);
281     if !crates.iter().by_ref().all(|&(_, ref p)| p.is_some()) {
282         return None;
283     }
284
285     // All crates are available in an rlib format, so we're just going to link
286     // everything in explicitly so long as it's actually required.
287     let last_crate = tcx.crates().len();
288     let mut ret = (1..last_crate + 1)
289         .map(|cnum| {
290             if tcx.dep_kind(CrateNum::new(cnum)) == DepKind::Explicit {
291                 Linkage::Static
292             } else {
293                 Linkage::NotLinked
294             }
295         })
296         .collect::<Vec<_>>();
297
298     // Our allocator/panic runtime may not have been linked above if it wasn't
299     // explicitly linked, which is the case for any injected dependency. Handle
300     // that here and activate them.
301     activate_injected_dep(CStore::from_tcx(tcx).injected_panic_runtime(), &mut ret, &|cnum| {
302         tcx.is_panic_runtime(cnum)
303     });
304
305     Some(ret)
306 }
307
308 // Given a list of how to link upstream dependencies so far, ensure that an
309 // injected dependency is activated. This will not do anything if one was
310 // transitively included already (e.g., via a dylib or explicitly so).
311 //
312 // If an injected dependency was not found then we're guaranteed the
313 // metadata::creader module has injected that dependency (not listed as
314 // a required dependency) in one of the session's field. If this field is not
315 // set then this compilation doesn't actually need the dependency and we can
316 // also skip this step entirely.
317 fn activate_injected_dep(
318     injected: Option<CrateNum>,
319     list: &mut DependencyList,
320     replaces_injected: &dyn Fn(CrateNum) -> bool,
321 ) {
322     for (i, slot) in list.iter().enumerate() {
323         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
324         if !replaces_injected(cnum) {
325             continue;
326         }
327         if *slot != Linkage::NotLinked {
328             return;
329         }
330     }
331     if let Some(injected) = injected {
332         let idx = injected.as_usize() - 1;
333         assert_eq!(list[idx], Linkage::NotLinked);
334         list[idx] = Linkage::Static;
335     }
336 }
337
338 // After the linkage for a crate has been determined we need to verify that
339 // there's only going to be one allocator in the output.
340 fn verify_ok(tcx: TyCtxt<'_>, list: &[Linkage]) {
341     let sess = &tcx.sess;
342     if list.len() == 0 {
343         return;
344     }
345     let mut panic_runtime = None;
346     for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
347         if let Linkage::NotLinked = *linkage {
348             continue;
349         }
350         let cnum = CrateNum::new(i + 1);
351
352         if tcx.is_panic_runtime(cnum) {
353             if let Some((prev, _)) = panic_runtime {
354                 let prev_name = tcx.crate_name(prev);
355                 let cur_name = tcx.crate_name(cnum);
356                 sess.err(&format!(
357                     "cannot link together two \
358                                    panic runtimes: {} and {}",
359                     prev_name, cur_name
360                 ));
361             }
362             panic_runtime = Some((cnum, tcx.panic_strategy(cnum)));
363         }
364     }
365
366     // If we found a panic runtime, then we know by this point that it's the
367     // only one, but we perform validation here that all the panic strategy
368     // compilation modes for the whole DAG are valid.
369     if let Some((cnum, found_strategy)) = panic_runtime {
370         let desired_strategy = sess.panic_strategy();
371
372         // First up, validate that our selected panic runtime is indeed exactly
373         // our same strategy.
374         if found_strategy != desired_strategy {
375             sess.err(&format!(
376                 "the linked panic runtime `{}` is \
377                                not compiled with this crate's \
378                                panic strategy `{}`",
379                 tcx.crate_name(cnum),
380                 desired_strategy.desc()
381             ));
382         }
383
384         // Next up, verify that all other crates are compatible with this panic
385         // strategy. If the dep isn't linked, we ignore it, and if our strategy
386         // is abort then it's compatible with everything. Otherwise all crates'
387         // panic strategy must match our own.
388         for (i, linkage) in list.iter().enumerate() {
389             if let Linkage::NotLinked = *linkage {
390                 continue;
391             }
392             if desired_strategy == PanicStrategy::Abort {
393                 continue;
394             }
395             let cnum = CrateNum::new(i + 1);
396             let found_strategy = tcx.panic_strategy(cnum);
397             let is_compiler_builtins = tcx.is_compiler_builtins(cnum);
398             if is_compiler_builtins || desired_strategy == found_strategy {
399                 continue;
400             }
401
402             sess.err(&format!(
403                 "the crate `{}` is compiled with the \
404                                panic strategy `{}` which is \
405                                incompatible with this crate's \
406                                strategy of `{}`",
407                 tcx.crate_name(cnum),
408                 found_strategy.desc(),
409                 desired_strategy.desc()
410             ));
411         }
412     }
413 }