]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/monomorphize/partitioning.rs
Rollup merge of #69641 - ehuss:update-books, r=ehuss
[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::cmp;
96 use std::collections::hash_map::Entry;
97 use std::sync::Arc;
98
99 use rustc::middle::codegen_fn_attrs::CodegenFnAttrFlags;
100 use rustc::middle::exported_symbols::SymbolExportLevel;
101 use rustc::mir::mono::{CodegenUnit, CodegenUnitNameBuilder, Linkage, Visibility};
102 use rustc::mir::mono::{InstantiationMode, MonoItem};
103 use rustc::ty::print::characteristic_def_id_of_type;
104 use rustc::ty::query::Providers;
105 use rustc::ty::{self, DefIdTree, InstanceDef, TyCtxt};
106 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
107 use rustc_data_structures::sync;
108 use rustc_hir::def::DefKind;
109 use rustc_hir::def_id::{CrateNum, DefId, DefIdSet, CRATE_DEF_INDEX, LOCAL_CRATE};
110 use rustc_span::symbol::Symbol;
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 = tcx.prof.generic_activity("cgu_partitioning_place_inline_items");
165         place_inlined_mono_items(initial_partitioning, inlining_map)
166     };
167
168     post_inlining.codegen_units.iter_mut().for_each(|cgu| cgu.estimate_size(tcx));
169
170     debug_dump(tcx, "POST INLINING:", post_inlining.codegen_units.iter());
171
172     // Next we try to make as many symbols "internal" as possible, so LLVM has
173     // more freedom to optimize.
174     if !tcx.sess.opts.cg.link_dead_code {
175         let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("cgu_partitioning_internalize_symbols");
176         internalize_symbols(tcx, &mut post_inlining, inlining_map);
177     }
178
179     // Finally, sort by codegen unit name, so that we get deterministic results.
180     let PostInliningPartitioning {
181         codegen_units: mut result,
182         mono_item_placements: _,
183         internalization_candidates: _,
184     } = post_inlining;
185
186     result.sort_by_cached_key(|cgu| cgu.name().as_str());
187
188     result
189 }
190
191 struct PreInliningPartitioning<'tcx> {
192     codegen_units: Vec<CodegenUnit<'tcx>>,
193     roots: FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
194     internalization_candidates: FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
195 }
196
197 /// For symbol internalization, we need to know whether a symbol/mono-item is
198 /// accessed from outside the codegen unit it is defined in. This type is used
199 /// to keep track of that.
200 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
201 enum MonoItemPlacement {
202     SingleCgu { cgu_name: Symbol },
203     MultipleCgus,
204 }
205
206 struct PostInliningPartitioning<'tcx> {
207     codegen_units: Vec<CodegenUnit<'tcx>>,
208     mono_item_placements: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, MonoItemPlacement>,
209     internalization_candidates: FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
210 }
211
212 fn place_root_mono_items<'tcx, I>(tcx: TyCtxt<'tcx>, mono_items: I) -> PreInliningPartitioning<'tcx>
213 where
214     I: Iterator<Item = MonoItem<'tcx>>,
215 {
216     let mut roots = FxHashSet::default();
217     let mut codegen_units = FxHashMap::default();
218     let is_incremental_build = tcx.sess.opts.incremental.is_some();
219     let mut internalization_candidates = FxHashSet::default();
220
221     // Determine if monomorphizations instantiated in this crate will be made
222     // available to downstream crates. This depends on whether we are in
223     // share-generics mode and whether the current crate can even have
224     // downstream crates.
225     let export_generics = tcx.sess.opts.share_generics() && tcx.local_crate_exports_generics();
226
227     let cgu_name_builder = &mut CodegenUnitNameBuilder::new(tcx);
228     let cgu_name_cache = &mut FxHashMap::default();
229
230     for mono_item in mono_items {
231         match mono_item.instantiation_mode(tcx) {
232             InstantiationMode::GloballyShared { .. } => {}
233             InstantiationMode::LocalCopy => continue,
234         }
235
236         let characteristic_def_id = characteristic_def_id_of_mono_item(tcx, mono_item);
237         let is_volatile = is_incremental_build && mono_item.is_generic_fn();
238
239         let codegen_unit_name = match characteristic_def_id {
240             Some(def_id) => compute_codegen_unit_name(
241                 tcx,
242                 cgu_name_builder,
243                 def_id,
244                 is_volatile,
245                 cgu_name_cache,
246             ),
247             None => fallback_cgu_name(cgu_name_builder),
248         };
249
250         let codegen_unit = codegen_units
251             .entry(codegen_unit_name)
252             .or_insert_with(|| CodegenUnit::new(codegen_unit_name));
253
254         let mut can_be_internalized = true;
255         let (linkage, visibility) = mono_item_linkage_and_visibility(
256             tcx,
257             &mono_item,
258             &mut can_be_internalized,
259             export_generics,
260         );
261         if visibility == Visibility::Hidden && can_be_internalized {
262             internalization_candidates.insert(mono_item);
263         }
264
265         codegen_unit.items_mut().insert(mono_item, (linkage, visibility));
266         roots.insert(mono_item);
267     }
268
269     // Always ensure we have at least one CGU; otherwise, if we have a
270     // crate with just types (for example), we could wind up with no CGU.
271     if codegen_units.is_empty() {
272         let codegen_unit_name = fallback_cgu_name(cgu_name_builder);
273         codegen_units.insert(codegen_unit_name, CodegenUnit::new(codegen_unit_name));
274     }
275
276     PreInliningPartitioning {
277         codegen_units: codegen_units.into_iter().map(|(_, codegen_unit)| codegen_unit).collect(),
278         roots,
279         internalization_candidates,
280     }
281 }
282
283 fn mono_item_linkage_and_visibility(
284     tcx: TyCtxt<'tcx>,
285     mono_item: &MonoItem<'tcx>,
286     can_be_internalized: &mut bool,
287     export_generics: bool,
288 ) -> (Linkage, Visibility) {
289     if let Some(explicit_linkage) = mono_item.explicit_linkage(tcx) {
290         return (explicit_linkage, Visibility::Default);
291     }
292     let vis = mono_item_visibility(tcx, mono_item, can_be_internalized, export_generics);
293     (Linkage::External, vis)
294 }
295
296 fn mono_item_visibility(
297     tcx: TyCtxt<'tcx>,
298     mono_item: &MonoItem<'tcx>,
299     can_be_internalized: &mut bool,
300     export_generics: bool,
301 ) -> Visibility {
302     let instance = match mono_item {
303         // This is pretty complicated; see below.
304         MonoItem::Fn(instance) => instance,
305
306         // Misc handling for generics and such, but otherwise:
307         MonoItem::Static(def_id) => {
308             return if tcx.is_reachable_non_generic(*def_id) {
309                 *can_be_internalized = false;
310                 default_visibility(tcx, *def_id, false)
311             } else {
312                 Visibility::Hidden
313             };
314         }
315         MonoItem::GlobalAsm(hir_id) => {
316             let def_id = tcx.hir().local_def_id(*hir_id);
317             return if tcx.is_reachable_non_generic(def_id) {
318                 *can_be_internalized = false;
319                 default_visibility(tcx, def_id, false)
320             } else {
321                 Visibility::Hidden
322             };
323         }
324     };
325
326     let def_id = match instance.def {
327         InstanceDef::Item(def_id) | InstanceDef::DropGlue(def_id, Some(_)) => def_id,
328
329         // These are all compiler glue and such, never exported, always hidden.
330         InstanceDef::VtableShim(..)
331         | InstanceDef::ReifyShim(..)
332         | InstanceDef::FnPtrShim(..)
333         | InstanceDef::Virtual(..)
334         | InstanceDef::Intrinsic(..)
335         | InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
336         | InstanceDef::DropGlue(..)
337         | InstanceDef::CloneShim(..) => return Visibility::Hidden,
338     };
339
340     // The `start_fn` lang item is actually a monomorphized instance of a
341     // function in the standard library, used for the `main` function. We don't
342     // want to export it so we tag it with `Hidden` visibility but this symbol
343     // is only referenced from the actual `main` symbol which we unfortunately
344     // don't know anything about during partitioning/collection. As a result we
345     // forcibly keep this symbol out of the `internalization_candidates` set.
346     //
347     // FIXME: eventually we don't want to always force this symbol to have
348     //        hidden visibility, it should indeed be a candidate for
349     //        internalization, but we have to understand that it's referenced
350     //        from the `main` symbol we'll generate later.
351     //
352     //        This may be fixable with a new `InstanceDef` perhaps? Unsure!
353     if tcx.lang_items().start_fn() == Some(def_id) {
354         *can_be_internalized = false;
355         return Visibility::Hidden;
356     }
357
358     let is_generic = instance.substs.non_erasable_generics().next().is_some();
359
360     // Upstream `DefId` instances get different handling than local ones.
361     if !def_id.is_local() {
362         return if export_generics && is_generic {
363             // If it is a upstream monomorphization and we export generics, we must make
364             // it available to downstream crates.
365             *can_be_internalized = false;
366             default_visibility(tcx, def_id, true)
367         } else {
368             Visibility::Hidden
369         };
370     }
371
372     if is_generic {
373         if export_generics {
374             if tcx.is_unreachable_local_definition(def_id) {
375                 // This instance cannot be used from another crate.
376                 Visibility::Hidden
377             } else {
378                 // This instance might be useful in a downstream crate.
379                 *can_be_internalized = false;
380                 default_visibility(tcx, def_id, true)
381             }
382         } else {
383             // We are not exporting generics or the definition is not reachable
384             // for downstream crates, we can internalize its instantiations.
385             Visibility::Hidden
386         }
387     } else {
388         // If this isn't a generic function then we mark this a `Default` if
389         // this is a reachable item, meaning that it's a symbol other crates may
390         // access when they link to us.
391         if tcx.is_reachable_non_generic(def_id) {
392             *can_be_internalized = false;
393             debug_assert!(!is_generic);
394             return default_visibility(tcx, def_id, false);
395         }
396
397         // If this isn't reachable then we're gonna tag this with `Hidden`
398         // visibility. In some situations though we'll want to prevent this
399         // symbol from being internalized.
400         //
401         // There's two categories of items here:
402         //
403         // * First is weak lang items. These are basically mechanisms for
404         //   libcore to forward-reference symbols defined later in crates like
405         //   the standard library or `#[panic_handler]` definitions. The
406         //   definition of these weak lang items needs to be referenceable by
407         //   libcore, so we're no longer a candidate for internalization.
408         //   Removal of these functions can't be done by LLVM but rather must be
409         //   done by the linker as it's a non-local decision.
410         //
411         // * Second is "std internal symbols". Currently this is primarily used
412         //   for allocator symbols. Allocators are a little weird in their
413         //   implementation, but the idea is that the compiler, at the last
414         //   minute, defines an allocator with an injected object file. The
415         //   `alloc` crate references these symbols (`__rust_alloc`) and the
416         //   definition doesn't get hooked up until a linked crate artifact is
417         //   generated.
418         //
419         //   The symbols synthesized by the compiler (`__rust_alloc`) are thin
420         //   veneers around the actual implementation, some other symbol which
421         //   implements the same ABI. These symbols (things like `__rg_alloc`,
422         //   `__rdl_alloc`, `__rde_alloc`, etc), are all tagged with "std
423         //   internal symbols".
424         //
425         //   The std-internal symbols here **should not show up in a dll as an
426         //   exported interface**, so they return `false` from
427         //   `is_reachable_non_generic` above and we'll give them `Hidden`
428         //   visibility below. Like the weak lang items, though, we can't let
429         //   LLVM internalize them as this decision is left up to the linker to
430         //   omit them, so prevent them from being internalized.
431         let attrs = tcx.codegen_fn_attrs(def_id);
432         if attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::RUSTC_STD_INTERNAL_SYMBOL) {
433             *can_be_internalized = false;
434         }
435
436         Visibility::Hidden
437     }
438 }
439
440 fn default_visibility(tcx: TyCtxt<'_>, id: DefId, is_generic: bool) -> Visibility {
441     if !tcx.sess.target.target.options.default_hidden_visibility {
442         return Visibility::Default;
443     }
444
445     // Generic functions never have export-level C.
446     if is_generic {
447         return Visibility::Hidden;
448     }
449
450     // Things with export level C don't get instantiated in
451     // downstream crates.
452     if !id.is_local() {
453         return Visibility::Hidden;
454     }
455
456     // C-export level items remain at `Default`, all other internal
457     // items become `Hidden`.
458     match tcx.reachable_non_generics(id.krate).get(&id) {
459         Some(SymbolExportLevel::C) => Visibility::Default,
460         _ => Visibility::Hidden,
461     }
462 }
463
464 fn merge_codegen_units<'tcx>(
465     tcx: TyCtxt<'tcx>,
466     initial_partitioning: &mut PreInliningPartitioning<'tcx>,
467     target_cgu_count: usize,
468 ) {
469     assert!(target_cgu_count >= 1);
470     let codegen_units = &mut initial_partitioning.codegen_units;
471
472     // Note that at this point in time the `codegen_units` here may not be in a
473     // deterministic order (but we know they're deterministically the same set).
474     // We want this merging to produce a deterministic ordering of codegen units
475     // from the input.
476     //
477     // Due to basically how we've implemented the merging below (merge the two
478     // smallest into each other) we're sure to start off with a deterministic
479     // order (sorted by name). This'll mean that if two cgus have the same size
480     // the stable sort below will keep everything nice and deterministic.
481     codegen_units.sort_by_cached_key(|cgu| cgu.name().as_str());
482
483     // Merge the two smallest codegen units until the target size is reached.
484     while codegen_units.len() > target_cgu_count {
485         // Sort small cgus to the back
486         codegen_units.sort_by_cached_key(|cgu| cmp::Reverse(cgu.size_estimate()));
487         let mut smallest = codegen_units.pop().unwrap();
488         let second_smallest = codegen_units.last_mut().unwrap();
489
490         second_smallest.modify_size_estimate(smallest.size_estimate());
491         for (k, v) in smallest.items_mut().drain() {
492             second_smallest.items_mut().insert(k, v);
493         }
494         debug!(
495             "CodegenUnit {} merged in to CodegenUnit {}",
496             smallest.name(),
497             second_smallest.name()
498         );
499     }
500
501     let cgu_name_builder = &mut CodegenUnitNameBuilder::new(tcx);
502     for (index, cgu) in codegen_units.iter_mut().enumerate() {
503         cgu.set_name(numbered_codegen_unit_name(cgu_name_builder, index));
504     }
505 }
506
507 fn place_inlined_mono_items<'tcx>(
508     initial_partitioning: PreInliningPartitioning<'tcx>,
509     inlining_map: &InliningMap<'tcx>,
510 ) -> PostInliningPartitioning<'tcx> {
511     let mut new_partitioning = Vec::new();
512     let mut mono_item_placements = FxHashMap::default();
513
514     let PreInliningPartitioning { codegen_units: initial_cgus, roots, internalization_candidates } =
515         initial_partitioning;
516
517     let single_codegen_unit = initial_cgus.len() == 1;
518
519     for old_codegen_unit in initial_cgus {
520         // Collect all items that need to be available in this codegen unit.
521         let mut reachable = FxHashSet::default();
522         for root in old_codegen_unit.items().keys() {
523             follow_inlining(*root, inlining_map, &mut reachable);
524         }
525
526         let mut new_codegen_unit = CodegenUnit::new(old_codegen_unit.name());
527
528         // Add all monomorphizations that are not already there.
529         for mono_item in reachable {
530             if let Some(linkage) = old_codegen_unit.items().get(&mono_item) {
531                 // This is a root, just copy it over.
532                 new_codegen_unit.items_mut().insert(mono_item, *linkage);
533             } else {
534                 if roots.contains(&mono_item) {
535                     bug!(
536                         "GloballyShared mono-item inlined into other CGU: \
537                           {:?}",
538                         mono_item
539                     );
540                 }
541
542                 // This is a CGU-private copy.
543                 new_codegen_unit
544                     .items_mut()
545                     .insert(mono_item, (Linkage::Internal, Visibility::Default));
546             }
547
548             if !single_codegen_unit {
549                 // If there is more than one codegen unit, we need to keep track
550                 // in which codegen units each monomorphization is placed.
551                 match mono_item_placements.entry(mono_item) {
552                     Entry::Occupied(e) => {
553                         let placement = e.into_mut();
554                         debug_assert!(match *placement {
555                             MonoItemPlacement::SingleCgu { cgu_name } => {
556                                 cgu_name != new_codegen_unit.name()
557                             }
558                             MonoItemPlacement::MultipleCgus => true,
559                         });
560                         *placement = MonoItemPlacement::MultipleCgus;
561                     }
562                     Entry::Vacant(e) => {
563                         e.insert(MonoItemPlacement::SingleCgu {
564                             cgu_name: new_codegen_unit.name(),
565                         });
566                     }
567                 }
568             }
569         }
570
571         new_partitioning.push(new_codegen_unit);
572     }
573
574     return PostInliningPartitioning {
575         codegen_units: new_partitioning,
576         mono_item_placements,
577         internalization_candidates,
578     };
579
580     fn follow_inlining<'tcx>(
581         mono_item: MonoItem<'tcx>,
582         inlining_map: &InliningMap<'tcx>,
583         visited: &mut FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
584     ) {
585         if !visited.insert(mono_item) {
586             return;
587         }
588
589         inlining_map.with_inlining_candidates(mono_item, |target| {
590             follow_inlining(target, inlining_map, visited);
591         });
592     }
593 }
594
595 fn internalize_symbols<'tcx>(
596     _tcx: TyCtxt<'tcx>,
597     partitioning: &mut PostInliningPartitioning<'tcx>,
598     inlining_map: &InliningMap<'tcx>,
599 ) {
600     if partitioning.codegen_units.len() == 1 {
601         // Fast path for when there is only one codegen unit. In this case we
602         // can internalize all candidates, since there is nowhere else they
603         // could be accessed from.
604         for cgu in &mut partitioning.codegen_units {
605             for candidate in &partitioning.internalization_candidates {
606                 cgu.items_mut().insert(*candidate, (Linkage::Internal, Visibility::Default));
607             }
608         }
609
610         return;
611     }
612
613     // Build a map from every monomorphization to all the monomorphizations that
614     // reference it.
615     let mut accessor_map: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, Vec<MonoItem<'tcx>>> = Default::default();
616     inlining_map.iter_accesses(|accessor, accessees| {
617         for accessee in accessees {
618             accessor_map.entry(*accessee).or_default().push(accessor);
619         }
620     });
621
622     let mono_item_placements = &partitioning.mono_item_placements;
623
624     // For each internalization candidates in each codegen unit, check if it is
625     // accessed from outside its defining codegen unit.
626     for cgu in &mut partitioning.codegen_units {
627         let home_cgu = MonoItemPlacement::SingleCgu { cgu_name: cgu.name() };
628
629         for (accessee, linkage_and_visibility) in cgu.items_mut() {
630             if !partitioning.internalization_candidates.contains(accessee) {
631                 // This item is no candidate for internalizing, so skip it.
632                 continue;
633             }
634             debug_assert_eq!(mono_item_placements[accessee], home_cgu);
635
636             if let Some(accessors) = accessor_map.get(accessee) {
637                 if accessors
638                     .iter()
639                     .filter_map(|accessor| {
640                         // Some accessors might not have been
641                         // instantiated. We can safely ignore those.
642                         mono_item_placements.get(accessor)
643                     })
644                     .any(|placement| *placement != home_cgu)
645                 {
646                     // Found an accessor from another CGU, so skip to the next
647                     // item without marking this one as internal.
648                     continue;
649                 }
650             }
651
652             // If we got here, we did not find any accesses from other CGUs,
653             // so it's fine to make this monomorphization internal.
654             *linkage_and_visibility = (Linkage::Internal, Visibility::Default);
655         }
656     }
657 }
658
659 fn characteristic_def_id_of_mono_item<'tcx>(
660     tcx: TyCtxt<'tcx>,
661     mono_item: MonoItem<'tcx>,
662 ) -> Option<DefId> {
663     match mono_item {
664         MonoItem::Fn(instance) => {
665             let def_id = match instance.def {
666                 ty::InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
667                 ty::InstanceDef::VtableShim(..)
668                 | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
669                 | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
670                 | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
671                 | ty::InstanceDef::Intrinsic(..)
672                 | ty::InstanceDef::DropGlue(..)
673                 | ty::InstanceDef::Virtual(..)
674                 | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => return None,
675             };
676
677             // If this is a method, we want to put it into the same module as
678             // its self-type. If the self-type does not provide a characteristic
679             // DefId, we use the location of the impl after all.
680
681             if tcx.trait_of_item(def_id).is_some() {
682                 let self_ty = instance.substs.type_at(0);
683                 // This is a default implementation of a trait method.
684                 return characteristic_def_id_of_type(self_ty).or(Some(def_id));
685             }
686
687             if let Some(impl_def_id) = tcx.impl_of_method(def_id) {
688                 if tcx.sess.opts.incremental.is_some()
689                     && tcx.trait_id_of_impl(impl_def_id) == tcx.lang_items().drop_trait()
690                 {
691                     // Put `Drop::drop` into the same cgu as `drop_in_place`
692                     // since `drop_in_place` is the only thing that can
693                     // call it.
694                     return None;
695                 }
696                 // This is a method within an impl, find out what the self-type is:
697                 let impl_self_ty = tcx.subst_and_normalize_erasing_regions(
698                     instance.substs,
699                     ty::ParamEnv::reveal_all(),
700                     &tcx.type_of(impl_def_id),
701                 );
702                 if let Some(def_id) = characteristic_def_id_of_type(impl_self_ty) {
703                     return Some(def_id);
704                 }
705             }
706
707             Some(def_id)
708         }
709         MonoItem::Static(def_id) => Some(def_id),
710         MonoItem::GlobalAsm(hir_id) => Some(tcx.hir().local_def_id(hir_id)),
711     }
712 }
713
714 type CguNameCache = FxHashMap<(DefId, bool), Symbol>;
715
716 fn compute_codegen_unit_name(
717     tcx: TyCtxt<'_>,
718     name_builder: &mut CodegenUnitNameBuilder<'_>,
719     def_id: DefId,
720     volatile: bool,
721     cache: &mut CguNameCache,
722 ) -> Symbol {
723     // Find the innermost module that is not nested within a function.
724     let mut current_def_id = def_id;
725     let mut cgu_def_id = None;
726     // Walk backwards from the item we want to find the module for.
727     loop {
728         if current_def_id.index == CRATE_DEF_INDEX {
729             if cgu_def_id.is_none() {
730                 // If we have not found a module yet, take the crate root.
731                 cgu_def_id = Some(DefId { krate: def_id.krate, index: CRATE_DEF_INDEX });
732             }
733             break;
734         } else if tcx.def_kind(current_def_id) == Some(DefKind::Mod) {
735             if cgu_def_id.is_none() {
736                 cgu_def_id = Some(current_def_id);
737             }
738         } else {
739             // If we encounter something that is not a module, throw away
740             // any module that we've found so far because we now know that
741             // it is nested within something else.
742             cgu_def_id = None;
743         }
744
745         current_def_id = tcx.parent(current_def_id).unwrap();
746     }
747
748     let cgu_def_id = cgu_def_id.unwrap();
749
750     *cache.entry((cgu_def_id, volatile)).or_insert_with(|| {
751         let def_path = tcx.def_path(cgu_def_id);
752
753         let components = def_path.data.iter().map(|part| part.data.as_symbol());
754
755         let volatile_suffix = volatile.then_some("volatile");
756
757         name_builder.build_cgu_name(def_path.krate, components, volatile_suffix)
758     })
759 }
760
761 fn numbered_codegen_unit_name(
762     name_builder: &mut CodegenUnitNameBuilder<'_>,
763     index: usize,
764 ) -> Symbol {
765     name_builder.build_cgu_name_no_mangle(LOCAL_CRATE, &["cgu"], Some(index))
766 }
767
768 fn debug_dump<'a, 'tcx, I>(tcx: TyCtxt<'tcx>, label: &str, cgus: I)
769 where
770     I: Iterator<Item = &'a CodegenUnit<'tcx>>,
771     'tcx: 'a,
772 {
773     if cfg!(debug_assertions) {
774         debug!("{}", label);
775         for cgu in cgus {
776             debug!("CodegenUnit {} estimated size {} :", cgu.name(), cgu.size_estimate());
777
778             for (mono_item, linkage) in cgu.items() {
779                 let symbol_name = mono_item.symbol_name(tcx).name.as_str();
780                 let symbol_hash_start = symbol_name.rfind('h');
781                 let symbol_hash =
782                     symbol_hash_start.map(|i| &symbol_name[i..]).unwrap_or("<no hash>");
783
784                 debug!(
785                     " - {} [{:?}] [{}] estimated size {}",
786                     mono_item.to_string(tcx, true),
787                     linkage,
788                     symbol_hash,
789                     mono_item.size_estimate(tcx)
790                 );
791             }
792
793             debug!("");
794         }
795     }
796 }
797
798 #[inline(never)] // give this a place in the profiler
799 fn assert_symbols_are_distinct<'a, 'tcx, I>(tcx: TyCtxt<'tcx>, mono_items: I)
800 where
801     I: Iterator<Item = &'a MonoItem<'tcx>>,
802     'tcx: 'a,
803 {
804     let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("assert_symbols_are_distinct");
805
806     let mut symbols: Vec<_> =
807         mono_items.map(|mono_item| (mono_item, mono_item.symbol_name(tcx))).collect();
808
809     symbols.sort_by_key(|sym| sym.1);
810
811     for pair in symbols.windows(2) {
812         let sym1 = &pair[0].1;
813         let sym2 = &pair[1].1;
814
815         if sym1 == sym2 {
816             let mono_item1 = pair[0].0;
817             let mono_item2 = pair[1].0;
818
819             let span1 = mono_item1.local_span(tcx);
820             let span2 = mono_item2.local_span(tcx);
821
822             // Deterministically select one of the spans for error reporting
823             let span = match (span1, span2) {
824                 (Some(span1), Some(span2)) => {
825                     Some(if span1.lo().0 > span2.lo().0 { span1 } else { span2 })
826                 }
827                 (span1, span2) => span1.or(span2),
828             };
829
830             let error_message = format!("symbol `{}` is already defined", sym1);
831
832             if let Some(span) = span {
833                 tcx.sess.span_fatal(span, &error_message)
834             } else {
835                 tcx.sess.fatal(&error_message)
836             }
837         }
838     }
839 }
840
841 fn collect_and_partition_mono_items(
842     tcx: TyCtxt<'_>,
843     cnum: CrateNum,
844 ) -> (Arc<DefIdSet>, Arc<Vec<Arc<CodegenUnit<'_>>>>) {
845     assert_eq!(cnum, LOCAL_CRATE);
846
847     let collection_mode = match tcx.sess.opts.debugging_opts.print_mono_items {
848         Some(ref s) => {
849             let mode_string = s.to_lowercase();
850             let mode_string = mode_string.trim();
851             if mode_string == "eager" {
852                 MonoItemCollectionMode::Eager
853             } else {
854                 if mode_string != "lazy" {
855                     let message = format!(
856                         "Unknown codegen-item collection mode '{}'. \
857                                            Falling back to 'lazy' mode.",
858                         mode_string
859                     );
860                     tcx.sess.warn(&message);
861                 }
862
863                 MonoItemCollectionMode::Lazy
864             }
865         }
866         None => {
867             if tcx.sess.opts.cg.link_dead_code {
868                 MonoItemCollectionMode::Eager
869             } else {
870                 MonoItemCollectionMode::Lazy
871             }
872         }
873     };
874
875     let (items, inlining_map) = collector::collect_crate_mono_items(tcx, collection_mode);
876
877     tcx.sess.abort_if_errors();
878
879     let (codegen_units, _) = tcx.sess.time("partition_and_assert_distinct_symbols", || {
880         sync::join(
881             || {
882                 let strategy = if tcx.sess.opts.incremental.is_some() {
883                     PartitioningStrategy::PerModule
884                 } else {
885                     PartitioningStrategy::FixedUnitCount(tcx.sess.codegen_units())
886                 };
887
888                 partition(tcx, items.iter().cloned(), strategy, &inlining_map)
889                     .into_iter()
890                     .map(Arc::new)
891                     .collect::<Vec<_>>()
892             },
893             || assert_symbols_are_distinct(tcx, items.iter()),
894         )
895     });
896
897     let mono_items: DefIdSet = items
898         .iter()
899         .filter_map(|mono_item| match *mono_item {
900             MonoItem::Fn(ref instance) => Some(instance.def_id()),
901             MonoItem::Static(def_id) => Some(def_id),
902             _ => None,
903         })
904         .collect();
905
906     if tcx.sess.opts.debugging_opts.print_mono_items.is_some() {
907         let mut item_to_cgus: FxHashMap<_, Vec<_>> = Default::default();
908
909         for cgu in &codegen_units {
910             for (&mono_item, &linkage) in cgu.items() {
911                 item_to_cgus.entry(mono_item).or_default().push((cgu.name(), linkage));
912             }
913         }
914
915         let mut item_keys: Vec<_> = items
916             .iter()
917             .map(|i| {
918                 let mut output = i.to_string(tcx, false);
919                 output.push_str(" @@");
920                 let mut empty = Vec::new();
921                 let cgus = item_to_cgus.get_mut(i).unwrap_or(&mut empty);
922                 cgus.sort_by_key(|(name, _)| *name);
923                 cgus.dedup();
924                 for &(ref cgu_name, (linkage, _)) in cgus.iter() {
925                     output.push_str(" ");
926                     output.push_str(&cgu_name.as_str());
927
928                     let linkage_abbrev = match linkage {
929                         Linkage::External => "External",
930                         Linkage::AvailableExternally => "Available",
931                         Linkage::LinkOnceAny => "OnceAny",
932                         Linkage::LinkOnceODR => "OnceODR",
933                         Linkage::WeakAny => "WeakAny",
934                         Linkage::WeakODR => "WeakODR",
935                         Linkage::Appending => "Appending",
936                         Linkage::Internal => "Internal",
937                         Linkage::Private => "Private",
938                         Linkage::ExternalWeak => "ExternalWeak",
939                         Linkage::Common => "Common",
940                     };
941
942                     output.push_str("[");
943                     output.push_str(linkage_abbrev);
944                     output.push_str("]");
945                 }
946                 output
947             })
948             .collect();
949
950         item_keys.sort();
951
952         for item in item_keys {
953             println!("MONO_ITEM {}", item);
954         }
955     }
956
957     (Arc::new(mono_items), Arc::new(codegen_units))
958 }
959
960 pub fn provide(providers: &mut Providers<'_>) {
961     providers.collect_and_partition_mono_items = collect_and_partition_mono_items;
962
963     providers.is_codegened_item = |tcx, def_id| {
964         let (all_mono_items, _) = tcx.collect_and_partition_mono_items(LOCAL_CRATE);
965         all_mono_items.contains(&def_id)
966     };
967
968     providers.codegen_unit = |tcx, name| {
969         let (_, all) = tcx.collect_and_partition_mono_items(LOCAL_CRATE);
970         all.iter()
971             .find(|cgu| cgu.name() == name)
972             .cloned()
973             .unwrap_or_else(|| panic!("failed to find cgu with name {:?}", name))
974     };
975 }