]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/monomorphize/partitioning.rs
Rollup merge of #67102 - Aaron1011:patch-3, r=Mark-Simulacrum
[rust.git] / src / librustc_mir / monomorphize / partitioning.rs
1 //! Partitioning Codegen Units for Incremental Compilation
2 //! ======================================================
3 //!
4 //! The task of this module is to take the complete set of monomorphizations of
5 //! a crate and produce a set of codegen units from it, where a codegen unit
6 //! is a named set of (mono-item, linkage) pairs. That is, this module
7 //! decides which monomorphization appears in which codegen units with which
8 //! linkage. The following paragraphs describe some of the background on the
9 //! partitioning scheme.
10 //!
11 //! The most important opportunity for saving on compilation time with
12 //! incremental compilation is to avoid re-codegenning and re-optimizing code.
13 //! Since the unit of codegen and optimization for LLVM is "modules" or, how
14 //! we call them "codegen units", the particulars of how much time can be saved
15 //! by incremental compilation are tightly linked to how the output program is
16 //! partitioned into these codegen units prior to passing it to LLVM --
17 //! especially because we have to treat codegen units as opaque entities once
18 //! they are created: There is no way for us to incrementally update an existing
19 //! LLVM module and so we have to build any such module from scratch if it was
20 //! affected by some change in the source code.
21 //!
22 //! From that point of view it would make sense to maximize the number of
23 //! codegen units by, for example, putting each function into its own module.
24 //! That way only those modules would have to be re-compiled that were actually
25 //! affected by some change, minimizing the number of functions that could have
26 //! been re-used but just happened to be located in a module that is
27 //! re-compiled.
28 //!
29 //! However, since LLVM optimization does not work across module boundaries,
30 //! using such a highly granular partitioning would lead to very slow runtime
31 //! code since it would effectively prohibit inlining and other inter-procedure
32 //! optimizations. We want to avoid that as much as possible.
33 //!
34 //! Thus we end up with a trade-off: The bigger the codegen units, the better
35 //! LLVM's optimizer can do its work, but also the smaller the compilation time
36 //! reduction we get from incremental compilation.
37 //!
38 //! Ideally, we would create a partitioning such that there are few big codegen
39 //! units with few interdependencies between them. For now though, we use the
40 //! following heuristic to determine the partitioning:
41 //!
42 //! - There are two codegen units for every source-level module:
43 //! - One for "stable", that is non-generic, code
44 //! - One for more "volatile" code, i.e., monomorphized instances of functions
45 //!   defined in that module
46 //!
47 //! In order to see why this heuristic makes sense, let's take a look at when a
48 //! codegen unit can get invalidated:
49 //!
50 //! 1. The most straightforward case is when the BODY of a function or global
51 //! changes. Then any codegen unit containing the code for that item has to be
52 //! re-compiled. Note that this includes all codegen units where the function
53 //! has been inlined.
54 //!
55 //! 2. The next case is when the SIGNATURE of a function or global changes. In
56 //! this case, all codegen units containing a REFERENCE to that item have to be
57 //! re-compiled. This is a superset of case 1.
58 //!
59 //! 3. The final and most subtle case is when a REFERENCE to a generic function
60 //! is added or removed somewhere. Even though the definition of the function
61 //! might be unchanged, a new REFERENCE might introduce a new monomorphized
62 //! instance of this function which has to be placed and compiled somewhere.
63 //! Conversely, when removing a REFERENCE, it might have been the last one with
64 //! that particular set of generic arguments and thus we have to remove it.
65 //!
66 //! From the above we see that just using one codegen unit per source-level
67 //! module is not such a good idea, since just adding a REFERENCE to some
68 //! generic item somewhere else would invalidate everything within the module
69 //! containing the generic item. The heuristic above reduces this detrimental
70 //! side-effect of references a little by at least not touching the non-generic
71 //! code of the module.
72 //!
73 //! A Note on Inlining
74 //! ------------------
75 //! As briefly mentioned above, in order for LLVM to be able to inline a
76 //! function call, the body of the function has to be available in the LLVM
77 //! module where the call is made. This has a few consequences for partitioning:
78 //!
79 //! - The partitioning algorithm has to take care of placing functions into all
80 //!   codegen units where they should be available for inlining. It also has to
81 //!   decide on the correct linkage for these functions.
82 //!
83 //! - The partitioning algorithm has to know which functions are likely to get
84 //!   inlined, so it can distribute function instantiations accordingly. Since
85 //!   there is no way of knowing for sure which functions LLVM will decide to
86 //!   inline in the end, we apply a heuristic here: Only functions marked with
87 //!   `#[inline]` are considered for inlining by the partitioner. The current
88 //!   implementation will not try to determine if a function is likely to be
89 //!   inlined by looking at the functions definition.
90 //!
91 //! Note though that as a side-effect of creating a codegen units per
92 //! source-level module, functions from the same module will be available for
93 //! inlining, even when they are not marked `#[inline]`.
94
95 use std::collections::hash_map::Entry;
96 use std::cmp;
97 use std::sync::Arc;
98
99 use syntax::symbol::Symbol;
100 use rustc::hir::CodegenFnAttrFlags;
101 use rustc::hir::def::DefKind;
102 use rustc::hir::def_id::{CrateNum, DefId, LOCAL_CRATE, CRATE_DEF_INDEX};
103 use rustc::mir::mono::{Linkage, Visibility, CodegenUnitNameBuilder, CodegenUnit};
104 use rustc::middle::exported_symbols::SymbolExportLevel;
105 use rustc::ty::{self, DefIdTree, TyCtxt, InstanceDef};
106 use rustc::ty::print::characteristic_def_id_of_type;
107 use rustc::ty::query::Providers;
108 use rustc::util::common::time;
109 use rustc::util::nodemap::{DefIdSet, FxHashMap, FxHashSet};
110 use rustc::mir::mono::{MonoItem, InstantiationMode};
111
112 use crate::monomorphize::collector::InliningMap;
113 use crate::monomorphize::collector::{self, MonoItemCollectionMode};
114
115 pub enum PartitioningStrategy {
116     /// Generates one codegen unit per source-level module.
117     PerModule,
118
119     /// Partition the whole crate into a fixed number of codegen units.
120     FixedUnitCount(usize)
121 }
122
123 // Anything we can't find a proper codegen unit for goes into this.
124 fn fallback_cgu_name(name_builder: &mut CodegenUnitNameBuilder<'_>) -> Symbol {
125     name_builder.build_cgu_name(LOCAL_CRATE, &["fallback"], Some("cgu"))
126 }
127
128 pub fn partition<'tcx, I>(
129     tcx: TyCtxt<'tcx>,
130     mono_items: I,
131     strategy: PartitioningStrategy,
132     inlining_map: &InliningMap<'tcx>,
133 ) -> Vec<CodegenUnit<'tcx>>
134 where
135     I: Iterator<Item = MonoItem<'tcx>>,
136 {
137     let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("cgu_partitioning");
138
139     // In the first step, we place all regular monomorphizations into their
140     // respective 'home' codegen unit. Regular monomorphizations are all
141     // functions and statics defined in the local crate.
142     let mut initial_partitioning = {
143         let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("cgu_partitioning_place_roots");
144         place_root_mono_items(tcx, mono_items)
145     };
146
147     initial_partitioning.codegen_units.iter_mut().for_each(|cgu| cgu.estimate_size(tcx));
148
149     debug_dump(tcx, "INITIAL PARTITIONING:", initial_partitioning.codegen_units.iter());
150
151     // If the partitioning should produce a fixed count of codegen units, merge
152     // until that count is reached.
153     if let PartitioningStrategy::FixedUnitCount(count) = strategy {
154         let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("cgu_partitioning_merge_cgus");
155         merge_codegen_units(tcx, &mut initial_partitioning, count);
156         debug_dump(tcx, "POST MERGING:", initial_partitioning.codegen_units.iter());
157     }
158
159     // In the next step, we use the inlining map to determine which additional
160     // monomorphizations have to go into each codegen unit. These additional
161     // monomorphizations can be drop-glue, functions from external crates, and
162     // local functions the definition of which is marked with `#[inline]`.
163     let mut post_inlining = {
164         let _prof_timer =
165             tcx.prof.generic_activity("cgu_partitioning_place_inline_items");
166         place_inlined_mono_items(initial_partitioning, inlining_map)
167     };
168
169     post_inlining.codegen_units.iter_mut().for_each(|cgu| cgu.estimate_size(tcx));
170
171     debug_dump(tcx, "POST INLINING:", post_inlining.codegen_units.iter());
172
173     // Next we try to make as many symbols "internal" as possible, so LLVM has
174     // more freedom to optimize.
175     if !tcx.sess.opts.cg.link_dead_code {
176         let _prof_timer =
177             tcx.prof.generic_activity("cgu_partitioning_internalize_symbols");
178         internalize_symbols(tcx, &mut post_inlining, inlining_map);
179     }
180
181     // Finally, sort by codegen unit name, so that we get deterministic results.
182     let PostInliningPartitioning {
183         codegen_units: mut result,
184         mono_item_placements: _,
185         internalization_candidates: _,
186     } = post_inlining;
187
188     result.sort_by_cached_key(|cgu| cgu.name().as_str());
189
190     result
191 }
192
193 struct PreInliningPartitioning<'tcx> {
194     codegen_units: Vec<CodegenUnit<'tcx>>,
195     roots: FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
196     internalization_candidates: FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
197 }
198
199 /// For symbol internalization, we need to know whether a symbol/mono-item is
200 /// accessed from outside the codegen unit it is defined in. This type is used
201 /// to keep track of that.
202 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
203 enum MonoItemPlacement {
204     SingleCgu { cgu_name: Symbol },
205     MultipleCgus,
206 }
207
208 struct PostInliningPartitioning<'tcx> {
209     codegen_units: Vec<CodegenUnit<'tcx>>,
210     mono_item_placements: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, MonoItemPlacement>,
211     internalization_candidates: FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
212 }
213
214 fn place_root_mono_items<'tcx, I>(tcx: TyCtxt<'tcx>, mono_items: I) -> PreInliningPartitioning<'tcx>
215 where
216     I: Iterator<Item = MonoItem<'tcx>>,
217 {
218     let mut roots = FxHashSet::default();
219     let mut codegen_units = FxHashMap::default();
220     let is_incremental_build = tcx.sess.opts.incremental.is_some();
221     let mut internalization_candidates = FxHashSet::default();
222
223     // Determine if monomorphizations instantiated in this crate will be made
224     // available to downstream crates. This depends on whether we are in
225     // share-generics mode and whether the current crate can even have
226     // downstream crates.
227     let export_generics = tcx.sess.opts.share_generics() &&
228                           tcx.local_crate_exports_generics();
229
230     let cgu_name_builder = &mut CodegenUnitNameBuilder::new(tcx);
231     let cgu_name_cache = &mut FxHashMap::default();
232
233     for mono_item in mono_items {
234         match mono_item.instantiation_mode(tcx) {
235             InstantiationMode::GloballyShared { .. } => {}
236             InstantiationMode::LocalCopy => continue,
237         }
238
239         let characteristic_def_id = characteristic_def_id_of_mono_item(tcx, mono_item);
240         let is_volatile = is_incremental_build &&
241                           mono_item.is_generic_fn();
242
243         let codegen_unit_name = match characteristic_def_id {
244             Some(def_id) => compute_codegen_unit_name(tcx,
245                                                       cgu_name_builder,
246                                                       def_id,
247                                                       is_volatile,
248                                                       cgu_name_cache),
249             None => fallback_cgu_name(cgu_name_builder),
250         };
251
252         let codegen_unit = codegen_units.entry(codegen_unit_name)
253             .or_insert_with(|| CodegenUnit::new(codegen_unit_name));
254
255         let mut can_be_internalized = true;
256         let (linkage, visibility) = mono_item_linkage_and_visibility(
257             tcx,
258             &mono_item,
259             &mut can_be_internalized,
260             export_generics,
261         );
262         if visibility == Visibility::Hidden && can_be_internalized {
263             internalization_candidates.insert(mono_item);
264         }
265
266         codegen_unit.items_mut().insert(mono_item, (linkage, visibility));
267         roots.insert(mono_item);
268     }
269
270     // Always ensure we have at least one CGU; otherwise, if we have a
271     // crate with just types (for example), we could wind up with no CGU.
272     if codegen_units.is_empty() {
273         let codegen_unit_name = fallback_cgu_name(cgu_name_builder);
274         codegen_units.insert(codegen_unit_name, CodegenUnit::new(codegen_unit_name));
275     }
276
277     PreInliningPartitioning {
278         codegen_units: codegen_units.into_iter()
279                                     .map(|(_, codegen_unit)| codegen_unit)
280                                     .collect(),
281         roots,
282         internalization_candidates,
283     }
284 }
285
286 fn mono_item_linkage_and_visibility(
287     tcx: TyCtxt<'tcx>,
288     mono_item: &MonoItem<'tcx>,
289     can_be_internalized: &mut bool,
290     export_generics: bool,
291 ) -> (Linkage, Visibility) {
292     if let Some(explicit_linkage) = mono_item.explicit_linkage(tcx) {
293         return (explicit_linkage, Visibility::Default)
294     }
295     let vis = mono_item_visibility(
296         tcx,
297         mono_item,
298         can_be_internalized,
299         export_generics,
300     );
301     (Linkage::External, vis)
302 }
303
304 fn mono_item_visibility(
305     tcx: TyCtxt<'tcx>,
306     mono_item: &MonoItem<'tcx>,
307     can_be_internalized: &mut bool,
308     export_generics: bool,
309 ) -> Visibility {
310     let instance = match mono_item {
311         // This is pretty complicated; see below.
312         MonoItem::Fn(instance) => instance,
313
314         // Misc handling for generics and such, but otherwise:
315         MonoItem::Static(def_id) => {
316             return if tcx.is_reachable_non_generic(*def_id) {
317                 *can_be_internalized = false;
318                 default_visibility(tcx, *def_id, false)
319             } else {
320                 Visibility::Hidden
321             };
322         }
323         MonoItem::GlobalAsm(hir_id) => {
324             let def_id = tcx.hir().local_def_id(*hir_id);
325             return if tcx.is_reachable_non_generic(def_id) {
326                 *can_be_internalized = false;
327                 default_visibility(tcx, def_id, false)
328             } else {
329                 Visibility::Hidden
330             };
331         }
332     };
333
334     let def_id = match instance.def {
335         InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
336
337         // These are all compiler glue and such, never exported, always hidden.
338         InstanceDef::VtableShim(..) |
339         InstanceDef::ReifyShim(..) |
340         InstanceDef::FnPtrShim(..) |
341         InstanceDef::Virtual(..) |
342         InstanceDef::Intrinsic(..) |
343         InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
344         InstanceDef::DropGlue(..) |
345         InstanceDef::CloneShim(..) => {
346             return Visibility::Hidden
347         }
348     };
349
350     // The `start_fn` lang item is actually a monomorphized instance of a
351     // function in the standard library, used for the `main` function. We don't
352     // want to export it so we tag it with `Hidden` visibility but this symbol
353     // is only referenced from the actual `main` symbol which we unfortunately
354     // don't know anything about during partitioning/collection. As a result we
355     // forcibly keep this symbol out of the `internalization_candidates` set.
356     //
357     // FIXME: eventually we don't want to always force this symbol to have
358     //        hidden visibility, it should indeed be a candidate for
359     //        internalization, but we have to understand that it's referenced
360     //        from the `main` symbol we'll generate later.
361     //
362     //        This may be fixable with a new `InstanceDef` perhaps? Unsure!
363     if tcx.lang_items().start_fn() == Some(def_id) {
364         *can_be_internalized = false;
365         return Visibility::Hidden
366     }
367
368     let is_generic = instance.substs.non_erasable_generics().next().is_some();
369
370     // Upstream `DefId` instances get different handling than local ones.
371     if !def_id.is_local() {
372         return if export_generics && is_generic {
373             // If it is a upstream monomorphization and we export generics, we must make
374             // it available to downstream crates.
375             *can_be_internalized = false;
376             default_visibility(tcx, def_id, true)
377         } else {
378             Visibility::Hidden
379         }
380     }
381
382     if is_generic {
383         if export_generics {
384             if tcx.is_unreachable_local_definition(def_id) {
385                 // This instance cannot be used from another crate.
386                 Visibility::Hidden
387             } else {
388                 // This instance might be useful in a downstream crate.
389                 *can_be_internalized = false;
390                 default_visibility(tcx, def_id, true)
391             }
392         } else {
393             // We are not exporting generics or the definition is not reachable
394             // for downstream crates, we can internalize its instantiations.
395             Visibility::Hidden
396         }
397     } else {
398
399         // If this isn't a generic function then we mark this a `Default` if
400         // this is a reachable item, meaning that it's a symbol other crates may
401         // access when they link to us.
402         if tcx.is_reachable_non_generic(def_id) {
403             *can_be_internalized = false;
404             debug_assert!(!is_generic);
405             return default_visibility(tcx, def_id, false)
406         }
407
408         // If this isn't reachable then we're gonna tag this with `Hidden`
409         // visibility. In some situations though we'll want to prevent this
410         // symbol from being internalized.
411         //
412         // There's two categories of items here:
413         //
414         // * First is weak lang items. These are basically mechanisms for
415         //   libcore to forward-reference symbols defined later in crates like
416         //   the standard library or `#[panic_handler]` definitions. The
417         //   definition of these weak lang items needs to be referenceable by
418         //   libcore, so we're no longer a candidate for internalization.
419         //   Removal of these functions can't be done by LLVM but rather must be
420         //   done by the linker as it's a non-local decision.
421         //
422         // * Second is "std internal symbols". Currently this is primarily used
423         //   for allocator symbols. Allocators are a little weird in their
424         //   implementation, but the idea is that the compiler, at the last
425         //   minute, defines an allocator with an injected object file. The
426         //   `alloc` crate references these symbols (`__rust_alloc`) and the
427         //   definition doesn't get hooked up until a linked crate artifact is
428         //   generated.
429         //
430         //   The symbols synthesized by the compiler (`__rust_alloc`) are thin
431         //   veneers around the actual implementation, some other symbol which
432         //   implements the same ABI. These symbols (things like `__rg_alloc`,
433         //   `__rdl_alloc`, `__rde_alloc`, etc), are all tagged with "std
434         //   internal symbols".
435         //
436         //   The std-internal symbols here **should not show up in a dll as an
437         //   exported interface**, so they return `false` from
438         //   `is_reachable_non_generic` above and we'll give them `Hidden`
439         //   visibility below. Like the weak lang items, though, we can't let
440         //   LLVM internalize them as this decision is left up to the linker to
441         //   omit them, so prevent them from being internalized.
442         let attrs = tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
443         if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::RUSTC_STD_INTERNAL_SYMBOL) {
444             *can_be_internalized = false;
445         }
446
447         Visibility::Hidden
448     }
449 }
450
451 fn default_visibility(tcx: TyCtxt<'_>, id: DefId, is_generic: bool) -> Visibility {
452     if !tcx.sess.target.target.options.default_hidden_visibility {
453         return Visibility::Default
454     }
455
456     // Generic functions never have export-level C.
457     if is_generic {
458         return Visibility::Hidden
459     }
460
461     // Things with export level C don't get instantiated in
462     // downstream crates.
463     if !id.is_local() {
464         return Visibility::Hidden
465     }
466
467     // C-export level items remain at `Default`, all other internal
468     // items become `Hidden`.
469     match tcx.reachable_non_generics(id.krate).get(&id) {
470         Some(SymbolExportLevel::C) => Visibility::Default,
471         _ => Visibility::Hidden,
472     }
473 }
474
475 fn merge_codegen_units<'tcx>(
476     tcx: TyCtxt<'tcx>,
477     initial_partitioning: &mut PreInliningPartitioning<'tcx>,
478     target_cgu_count: usize,
479 ) {
480     assert!(target_cgu_count >= 1);
481     let codegen_units = &mut initial_partitioning.codegen_units;
482
483     // Note that at this point in time the `codegen_units` here may not be in a
484     // deterministic order (but we know they're deterministically the same set).
485     // We want this merging to produce a deterministic ordering of codegen units
486     // from the input.
487     //
488     // Due to basically how we've implemented the merging below (merge the two
489     // smallest into each other) we're sure to start off with a deterministic
490     // order (sorted by name). This'll mean that if two cgus have the same size
491     // the stable sort below will keep everything nice and deterministic.
492     codegen_units.sort_by_cached_key(|cgu| cgu.name().as_str());
493
494     // Merge the two smallest codegen units until the target size is reached.
495     while codegen_units.len() > target_cgu_count {
496         // Sort small cgus to the back
497         codegen_units.sort_by_cached_key(|cgu| cmp::Reverse(cgu.size_estimate()));
498         let mut smallest = codegen_units.pop().unwrap();
499         let second_smallest = codegen_units.last_mut().unwrap();
500
501         second_smallest.modify_size_estimate(smallest.size_estimate());
502         for (k, v) in smallest.items_mut().drain() {
503             second_smallest.items_mut().insert(k, v);
504         }
505         debug!("CodegenUnit {} merged in to CodegenUnit {}",
506                smallest.name(),
507                second_smallest.name());
508     }
509
510     let cgu_name_builder = &mut CodegenUnitNameBuilder::new(tcx);
511     for (index, cgu) in codegen_units.iter_mut().enumerate() {
512         cgu.set_name(numbered_codegen_unit_name(cgu_name_builder, index));
513     }
514 }
515
516 fn place_inlined_mono_items<'tcx>(initial_partitioning: PreInliningPartitioning<'tcx>,
517                                   inlining_map: &InliningMap<'tcx>)
518                                   -> PostInliningPartitioning<'tcx> {
519     let mut new_partitioning = Vec::new();
520     let mut mono_item_placements = FxHashMap::default();
521
522     let PreInliningPartitioning {
523         codegen_units: initial_cgus,
524         roots,
525         internalization_candidates,
526     } = initial_partitioning;
527
528     let single_codegen_unit = initial_cgus.len() == 1;
529
530     for old_codegen_unit in initial_cgus {
531         // Collect all items that need to be available in this codegen unit.
532         let mut reachable = FxHashSet::default();
533         for root in old_codegen_unit.items().keys() {
534             follow_inlining(*root, inlining_map, &mut reachable);
535         }
536
537         let mut new_codegen_unit = CodegenUnit::new(old_codegen_unit.name());
538
539         // Add all monomorphizations that are not already there.
540         for mono_item in reachable {
541             if let Some(linkage) = old_codegen_unit.items().get(&mono_item) {
542                 // This is a root, just copy it over.
543                 new_codegen_unit.items_mut().insert(mono_item, *linkage);
544             } else {
545                 if roots.contains(&mono_item) {
546                     bug!("GloballyShared mono-item inlined into other CGU: \
547                           {:?}", mono_item);
548                 }
549
550                 // This is a CGU-private copy.
551                 new_codegen_unit.items_mut().insert(
552                     mono_item,
553                     (Linkage::Internal, Visibility::Default),
554                 );
555             }
556
557             if !single_codegen_unit {
558                 // If there is more than one codegen unit, we need to keep track
559                 // in which codegen units each monomorphization is placed.
560                 match mono_item_placements.entry(mono_item) {
561                     Entry::Occupied(e) => {
562                         let placement = e.into_mut();
563                         debug_assert!(match *placement {
564                             MonoItemPlacement::SingleCgu { cgu_name } => {
565                                 cgu_name != new_codegen_unit.name()
566                             }
567                             MonoItemPlacement::MultipleCgus => true,
568                         });
569                         *placement = MonoItemPlacement::MultipleCgus;
570                     }
571                     Entry::Vacant(e) => {
572                         e.insert(MonoItemPlacement::SingleCgu {
573                             cgu_name: new_codegen_unit.name()
574                         });
575                     }
576                 }
577             }
578         }
579
580         new_partitioning.push(new_codegen_unit);
581     }
582
583     return PostInliningPartitioning {
584         codegen_units: new_partitioning,
585         mono_item_placements,
586         internalization_candidates,
587     };
588
589     fn follow_inlining<'tcx>(mono_item: MonoItem<'tcx>,
590                              inlining_map: &InliningMap<'tcx>,
591                              visited: &mut FxHashSet<MonoItem<'tcx>>) {
592         if !visited.insert(mono_item) {
593             return;
594         }
595
596         inlining_map.with_inlining_candidates(mono_item, |target| {
597             follow_inlining(target, inlining_map, visited);
598         });
599     }
600 }
601
602 fn internalize_symbols<'tcx>(
603     _tcx: TyCtxt<'tcx>,
604     partitioning: &mut PostInliningPartitioning<'tcx>,
605     inlining_map: &InliningMap<'tcx>,
606 ) {
607     if partitioning.codegen_units.len() == 1 {
608         // Fast path for when there is only one codegen unit. In this case we
609         // can internalize all candidates, since there is nowhere else they
610         // could be accessed from.
611         for cgu in &mut partitioning.codegen_units {
612             for candidate in &partitioning.internalization_candidates {
613                 cgu.items_mut().insert(*candidate,
614                                        (Linkage::Internal, Visibility::Default));
615             }
616         }
617
618         return;
619     }
620
621     // Build a map from every monomorphization to all the monomorphizations that
622     // reference it.
623     let mut accessor_map: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, Vec<MonoItem<'tcx>>> = Default::default();
624     inlining_map.iter_accesses(|accessor, accessees| {
625         for accessee in accessees {
626             accessor_map.entry(*accessee)
627                         .or_default()
628                         .push(accessor);
629         }
630     });
631
632     let mono_item_placements = &partitioning.mono_item_placements;
633
634     // For each internalization candidates in each codegen unit, check if it is
635     // accessed from outside its defining codegen unit.
636     for cgu in &mut partitioning.codegen_units {
637         let home_cgu = MonoItemPlacement::SingleCgu {
638             cgu_name: cgu.name()
639         };
640
641         for (accessee, linkage_and_visibility) in cgu.items_mut() {
642             if !partitioning.internalization_candidates.contains(accessee) {
643                 // This item is no candidate for internalizing, so skip it.
644                 continue
645             }
646             debug_assert_eq!(mono_item_placements[accessee], home_cgu);
647
648             if let Some(accessors) = accessor_map.get(accessee) {
649                 if accessors.iter()
650                             .filter_map(|accessor| {
651                                 // Some accessors might not have been
652                                 // instantiated. We can safely ignore those.
653                                 mono_item_placements.get(accessor)
654                             })
655                             .any(|placement| *placement != home_cgu) {
656                     // Found an accessor from another CGU, so skip to the next
657                     // item without marking this one as internal.
658                     continue
659                 }
660             }
661
662             // If we got here, we did not find any accesses from other CGUs,
663             // so it's fine to make this monomorphization internal.
664             *linkage_and_visibility = (Linkage::Internal, Visibility::Default);
665         }
666     }
667 }
668
669 fn characteristic_def_id_of_mono_item<'tcx>(
670     tcx: TyCtxt<'tcx>,
671     mono_item: MonoItem<'tcx>,
672 ) -> Option<DefId> {
673     match mono_item {
674         MonoItem::Fn(instance) => {
675             let def_id = match instance.def {
676                 ty::InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
677                 ty::InstanceDef::VtableShim(..) |
678                 ty::InstanceDef::ReifyShim(..) |
679                 ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
680                 ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
681                 ty::InstanceDef::Intrinsic(..) |
682                 ty::InstanceDef::DropGlue(..) |
683                 ty::InstanceDef::Virtual(..) |
684                 ty::InstanceDef::CloneShim(..) => return None
685             };
686
687             // If this is a method, we want to put it into the same module as
688             // its self-type. If the self-type does not provide a characteristic
689             // DefId, we use the location of the impl after all.
690
691             if tcx.trait_of_item(def_id).is_some() {
692                 let self_ty = instance.substs.type_at(0);
693                 // This is an implementation of a trait method.
694                 return characteristic_def_id_of_type(self_ty).or(Some(def_id));
695             }
696
697             if let Some(impl_def_id) = tcx.impl_of_method(def_id) {
698                 // This is a method within an inherent impl, find out what the
699                 // self-type is:
700                 let impl_self_ty = tcx.subst_and_normalize_erasing_regions(
701                     instance.substs,
702                     ty::ParamEnv::reveal_all(),
703                     &tcx.type_of(impl_def_id),
704                 );
705                 if let Some(def_id) = characteristic_def_id_of_type(impl_self_ty) {
706                     return Some(def_id);
707                 }
708             }
709
710             Some(def_id)
711         }
712         MonoItem::Static(def_id) => Some(def_id),
713         MonoItem::GlobalAsm(hir_id) => Some(tcx.hir().local_def_id(hir_id)),
714     }
715 }
716
717 type CguNameCache = FxHashMap<(DefId, bool), Symbol>;
718
719 fn compute_codegen_unit_name(
720     tcx: TyCtxt<'_>,
721     name_builder: &mut CodegenUnitNameBuilder<'_>,
722     def_id: DefId,
723     volatile: bool,
724     cache: &mut CguNameCache,
725 ) -> Symbol {
726     // Find the innermost module that is not nested within a function.
727     let mut current_def_id = def_id;
728     let mut cgu_def_id = None;
729     // Walk backwards from the item we want to find the module for.
730     loop {
731         if current_def_id.index == CRATE_DEF_INDEX {
732             if cgu_def_id.is_none() {
733                 // If we have not found a module yet, take the crate root.
734                 cgu_def_id = Some(DefId {
735                     krate: def_id.krate,
736                     index: CRATE_DEF_INDEX,
737                 });
738             }
739             break
740         } else if tcx.def_kind(current_def_id) == Some(DefKind::Mod) {
741             if cgu_def_id.is_none() {
742                 cgu_def_id = Some(current_def_id);
743             }
744         } else {
745             // If we encounter something that is not a module, throw away
746             // any module that we've found so far because we now know that
747             // it is nested within something else.
748             cgu_def_id = None;
749         }
750
751         current_def_id = tcx.parent(current_def_id).unwrap();
752     }
753
754     let cgu_def_id = cgu_def_id.unwrap();
755
756     cache.entry((cgu_def_id, volatile)).or_insert_with(|| {
757         let def_path = tcx.def_path(cgu_def_id);
758
759         let components = def_path
760             .data
761             .iter()
762             .map(|part| part.data.as_symbol());
763
764         let volatile_suffix = volatile.then_some("volatile");
765
766         name_builder.build_cgu_name(def_path.krate, components, volatile_suffix)
767     }).clone()
768 }
769
770 fn numbered_codegen_unit_name(
771     name_builder: &mut CodegenUnitNameBuilder<'_>,
772     index: usize,
773 ) -> Symbol {
774     name_builder.build_cgu_name_no_mangle(LOCAL_CRATE, &["cgu"], Some(index))
775 }
776
777 fn debug_dump<'a, 'tcx, I>(tcx: TyCtxt<'tcx>, label: &str, cgus: I)
778 where
779     I: Iterator<Item = &'a CodegenUnit<'tcx>>,
780     'tcx: 'a,
781 {
782     if cfg!(debug_assertions) {
783         debug!("{}", label);
784         for cgu in cgus {
785             debug!("CodegenUnit {} estimated size {} :", cgu.name(), cgu.size_estimate());
786
787             for (mono_item, linkage) in cgu.items() {
788                 let symbol_name = mono_item.symbol_name(tcx).name.as_str();
789                 let symbol_hash_start = symbol_name.rfind('h');
790                 let symbol_hash = symbol_hash_start.map(|i| &symbol_name[i ..])
791                                                    .unwrap_or("<no hash>");
792
793                 debug!(" - {} [{:?}] [{}] estimated size {}",
794                        mono_item.to_string(tcx, true),
795                        linkage,
796                        symbol_hash,
797                        mono_item.size_estimate(tcx));
798             }
799
800             debug!("");
801         }
802     }
803 }
804
805 #[inline(never)] // give this a place in the profiler
806 fn assert_symbols_are_distinct<'a, 'tcx, I>(tcx: TyCtxt<'tcx>, mono_items: I)
807 where
808     I: Iterator<Item = &'a MonoItem<'tcx>>,
809     'tcx: 'a,
810 {
811     let mut symbols: Vec<_> = mono_items.map(|mono_item| {
812         (mono_item, mono_item.symbol_name(tcx))
813     }).collect();
814
815     symbols.sort_by_key(|sym| sym.1);
816
817     for pair in symbols.windows(2) {
818         let sym1 = &pair[0].1;
819         let sym2 = &pair[1].1;
820
821         if sym1 == sym2 {
822             let mono_item1 = pair[0].0;
823             let mono_item2 = pair[1].0;
824
825             let span1 = mono_item1.local_span(tcx);
826             let span2 = mono_item2.local_span(tcx);
827
828             // Deterministically select one of the spans for error reporting
829             let span = match (span1, span2) {
830                 (Some(span1), Some(span2)) => {
831                     Some(if span1.lo().0 > span2.lo().0 {
832                         span1
833                     } else {
834                         span2
835                     })
836                 }
837                 (span1, span2) => span1.or(span2),
838             };
839
840             let error_message = format!("symbol `{}` is already defined", sym1);
841
842             if let Some(span) = span {
843                 tcx.sess.span_fatal(span, &error_message)
844             } else {
845                 tcx.sess.fatal(&error_message)
846             }
847         }
848     }
849 }
850
851 fn collect_and_partition_mono_items(
852     tcx: TyCtxt<'_>,
853     cnum: CrateNum,
854 ) -> (Arc<DefIdSet>, Arc<Vec<Arc<CodegenUnit<'_>>>>) {
855     assert_eq!(cnum, LOCAL_CRATE);
856
857     let collection_mode = match tcx.sess.opts.debugging_opts.print_mono_items {
858         Some(ref s) => {
859             let mode_string = s.to_lowercase();
860             let mode_string = mode_string.trim();
861             if mode_string == "eager" {
862                 MonoItemCollectionMode::Eager
863             } else {
864                 if mode_string != "lazy" {
865                     let message = format!("Unknown codegen-item collection mode '{}'. \
866                                            Falling back to 'lazy' mode.",
867                                           mode_string);
868                     tcx.sess.warn(&message);
869                 }
870
871                 MonoItemCollectionMode::Lazy
872             }
873         }
874         None => {
875             if tcx.sess.opts.cg.link_dead_code {
876                 MonoItemCollectionMode::Eager
877             } else {
878                 MonoItemCollectionMode::Lazy
879             }
880         }
881     };
882
883     let (items, inlining_map) =
884         time(tcx.sess, "monomorphization collection", || {
885             collector::collect_crate_mono_items(tcx, collection_mode)
886     });
887
888     tcx.sess.abort_if_errors();
889
890     assert_symbols_are_distinct(tcx, items.iter());
891
892     let strategy = if tcx.sess.opts.incremental.is_some() {
893         PartitioningStrategy::PerModule
894     } else {
895         PartitioningStrategy::FixedUnitCount(tcx.sess.codegen_units())
896     };
897
898     let codegen_units = time(tcx.sess, "codegen unit partitioning", || {
899         partition(
900             tcx,
901             items.iter().cloned(),
902             strategy,
903             &inlining_map
904         )
905             .into_iter()
906             .map(Arc::new)
907             .collect::<Vec<_>>()
908     });
909
910     let mono_items: DefIdSet = items.iter().filter_map(|mono_item| {
911         match *mono_item {
912             MonoItem::Fn(ref instance) => Some(instance.def_id()),
913             MonoItem::Static(def_id) => Some(def_id),
914             _ => None,
915         }
916     }).collect();
917
918     if tcx.sess.opts.debugging_opts.print_mono_items.is_some() {
919         let mut item_to_cgus: FxHashMap<_, Vec<_>> = Default::default();
920
921         for cgu in &codegen_units {
922             for (&mono_item, &linkage) in cgu.items() {
923                 item_to_cgus.entry(mono_item)
924                             .or_default()
925                             .push((cgu.name(), linkage));
926             }
927         }
928
929         let mut item_keys: Vec<_> = items
930             .iter()
931             .map(|i| {
932                 let mut output = i.to_string(tcx, false);
933                 output.push_str(" @@");
934                 let mut empty = Vec::new();
935                 let cgus = item_to_cgus.get_mut(i).unwrap_or(&mut empty);
936                 cgus.sort_by_key(|(name, _)| *name);
937                 cgus.dedup();
938                 for &(ref cgu_name, (linkage, _)) in cgus.iter() {
939                     output.push_str(" ");
940                     output.push_str(&cgu_name.as_str());
941
942                     let linkage_abbrev = match linkage {
943                         Linkage::External => "External",
944                         Linkage::AvailableExternally => "Available",
945                         Linkage::LinkOnceAny => "OnceAny",
946                         Linkage::LinkOnceODR => "OnceODR",
947                         Linkage::WeakAny => "WeakAny",
948                         Linkage::WeakODR => "WeakODR",
949                         Linkage::Appending => "Appending",
950                         Linkage::Internal => "Internal",
951                         Linkage::Private => "Private",
952                         Linkage::ExternalWeak => "ExternalWeak",
953                         Linkage::Common => "Common",
954                     };
955
956                     output.push_str("[");
957                     output.push_str(linkage_abbrev);
958                     output.push_str("]");
959                 }
960                 output
961             })
962             .collect();
963
964         item_keys.sort();
965
966         for item in item_keys {
967             println!("MONO_ITEM {}", item);
968         }
969     }
970
971     (Arc::new(mono_items), Arc::new(codegen_units))
972 }
973
974 pub fn provide(providers: &mut Providers<'_>) {
975     providers.collect_and_partition_mono_items =
976         collect_and_partition_mono_items;
977
978     providers.is_codegened_item = |tcx, def_id| {
979         let (all_mono_items, _) =
980             tcx.collect_and_partition_mono_items(LOCAL_CRATE);
981         all_mono_items.contains(&def_id)
982     };
983
984     providers.codegen_unit = |tcx, name| {
985         let (_, all) = tcx.collect_and_partition_mono_items(LOCAL_CRATE);
986         all.iter()
987             .find(|cgu| cgu.name() == name)
988             .cloned()
989             .unwrap_or_else(|| panic!("failed to find cgu with name {:?}", name))
990     };
991 }