]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_trans/back/symbol_names.rs
change the format of the linked issue number
[rust.git] / src / librustc_trans / back / symbol_names.rs
1 // Copyright 2016 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 //! The Rust Linkage Model and Symbol Names
12 //! =======================================
13 //!
14 //! The semantic model of Rust linkage is, broadly, that "there's no global
15 //! namespace" between crates. Our aim is to preserve the illusion of this
16 //! model despite the fact that it's not *quite* possible to implement on
17 //! modern linkers. We initially didn't use system linkers at all, but have
18 //! been convinced of their utility.
19 //!
20 //! There are a few issues to handle:
21 //!
22 //!  - Linkers operate on a flat namespace, so we have to flatten names.
23 //!    We do this using the C++ namespace-mangling technique. Foo::bar
24 //!    symbols and such.
25 //!
26 //!  - Symbols for distinct items with the same *name* need to get different
27 //!    linkage-names. Examples of this are monomorphizations of functions or
28 //!    items within anonymous scopes that end up having the same path.
29 //!
30 //!  - Symbols in different crates but with same names "within" the crate need
31 //!    to get different linkage-names.
32 //!
33 //!  - Symbol names should be deterministic: Two consecutive runs of the
34 //!    compiler over the same code base should produce the same symbol names for
35 //!    the same items.
36 //!
37 //!  - Symbol names should not depend on any global properties of the code base,
38 //!    so that small modifications to the code base do not result in all symbols
39 //!    changing. In previous versions of the compiler, symbol names incorporated
40 //!    the SVH (Stable Version Hash) of the crate. This scheme turned out to be
41 //!    infeasible when used in conjunction with incremental compilation because
42 //!    small code changes would invalidate all symbols generated previously.
43 //!
44 //!  - Even symbols from different versions of the same crate should be able to
45 //!    live next to each other without conflict.
46 //!
47 //! In order to fulfill the above requirements the following scheme is used by
48 //! the compiler:
49 //!
50 //! The main tool for avoiding naming conflicts is the incorporation of a 64-bit
51 //! hash value into every exported symbol name. Anything that makes a difference
52 //! to the symbol being named, but does not show up in the regular path needs to
53 //! be fed into this hash:
54 //!
55 //! - Different monomorphizations of the same item have the same path but differ
56 //!   in their concrete type parameters, so these parameters are part of the
57 //!   data being digested for the symbol hash.
58 //!
59 //! - Rust allows items to be defined in anonymous scopes, such as in
60 //!   `fn foo() { { fn bar() {} } { fn bar() {} } }`. Both `bar` functions have
61 //!   the path `foo::bar`, since the anonymous scopes do not contribute to the
62 //!   path of an item. The compiler already handles this case via so-called
63 //!   disambiguating `DefPaths` which use indices to distinguish items with the
64 //!   same name. The DefPaths of the functions above are thus `foo[0]::bar[0]`
65 //!   and `foo[0]::bar[1]`. In order to incorporate this disambiguation
66 //!   information into the symbol name too, these indices are fed into the
67 //!   symbol hash, so that the above two symbols would end up with different
68 //!   hash values.
69 //!
70 //! The two measures described above suffice to avoid intra-crate conflicts. In
71 //! order to also avoid inter-crate conflicts two more measures are taken:
72 //!
73 //! - The name of the crate containing the symbol is prepended to the symbol
74 //!   name, i.e. symbols are "crate qualified". For example, a function `foo` in
75 //!   module `bar` in crate `baz` would get a symbol name like
76 //!   `baz::bar::foo::{hash}` instead of just `bar::foo::{hash}`. This avoids
77 //!   simple conflicts between functions from different crates.
78 //!
79 //! - In order to be able to also use symbols from two versions of the same
80 //!   crate (which naturally also have the same name), a stronger measure is
81 //!   required: The compiler accepts an arbitrary "disambiguator" value via the
82 //!   `-C metadata` commandline argument. This disambiguator is then fed into
83 //!   the symbol hash of every exported item. Consequently, the symbols in two
84 //!   identical crates but with different disambiguators are not in conflict
85 //!   with each other. This facility is mainly intended to be used by build
86 //!   tools like Cargo.
87 //!
88 //! A note on symbol name stability
89 //! -------------------------------
90 //! Previous versions of the compiler resorted to feeding NodeIds into the
91 //! symbol hash in order to disambiguate between items with the same path. The
92 //! current version of the name generation algorithm takes great care not to do
93 //! that, since NodeIds are notoriously unstable: A small change to the
94 //! code base will offset all NodeIds after the change and thus, much as using
95 //! the SVH in the hash, invalidate an unbounded number of symbol names. This
96 //! makes re-using previously compiled code for incremental compilation
97 //! virtually impossible. Thus, symbol hash generation exclusively relies on
98 //! DefPaths which are much more robust in the face of changes to the code base.
99
100 use common::SharedCrateContext;
101 use monomorphize::Instance;
102
103 use rustc::middle::weak_lang_items;
104 use rustc::hir::def_id::LOCAL_CRATE;
105 use rustc::hir::map as hir_map;
106 use rustc::ty::{self, Ty, TypeFoldable};
107 use rustc::ty::fold::TypeVisitor;
108 use rustc::ty::item_path::{self, ItemPathBuffer, RootMode};
109 use rustc::ty::subst::Substs;
110 use rustc::hir::map::definitions::{DefPath, DefPathData};
111 use rustc::util::common::record_time;
112
113 use syntax::attr;
114 use syntax::symbol::{Symbol, InternedString};
115
116 fn get_symbol_hash<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
117
118                              // path to the item this name is for
119                              def_path: &DefPath,
120
121                              // type of the item, without any generic
122                              // parameters substituted; this is
123                              // included in the hash as a kind of
124                              // safeguard.
125                              item_type: Ty<'tcx>,
126
127                              // values for generic type parameters,
128                              // if any.
129                              substs: Option<&'tcx Substs<'tcx>>)
130                              -> String {
131     debug!("get_symbol_hash(def_path={:?}, parameters={:?})",
132            def_path, substs);
133
134     let tcx = scx.tcx();
135
136     let mut hasher = ty::util::TypeIdHasher::<u64>::new(tcx);
137
138     record_time(&tcx.sess.perf_stats.symbol_hash_time, || {
139         // the main symbol name is not necessarily unique; hash in the
140         // compiler's internal def-path, guaranteeing each symbol has a
141         // truly unique path
142         hasher.def_path(def_path);
143
144         // Include the main item-type. Note that, in this case, the
145         // assertions about `needs_subst` may not hold, but this item-type
146         // ought to be the same for every reference anyway.
147         assert!(!item_type.has_erasable_regions());
148         hasher.visit_ty(item_type);
149
150         // also include any type parameters (for generic items)
151         if let Some(substs) = substs {
152             assert!(!substs.has_erasable_regions());
153             assert!(!substs.needs_subst());
154             substs.visit_with(&mut hasher);
155
156             // If this is an instance of a generic function, we also hash in
157             // the ID of the instantiating crate. This avoids symbol conflicts
158             // in case the same instances is emitted in two crates of the same
159             // project.
160             if substs.types().next().is_some() {
161                 hasher.hash(scx.tcx().crate_name.as_str());
162                 hasher.hash(scx.sess().local_crate_disambiguator().as_str());
163             }
164         }
165     });
166
167     // 64 bits should be enough to avoid collisions.
168     format!("h{:016x}", hasher.finish())
169 }
170
171 pub fn symbol_name<'a, 'tcx>(instance: Instance<'tcx>,
172                              scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>) -> String {
173     let def_id = instance.def_id();
174     let substs = instance.substs;
175
176     debug!("symbol_name(def_id={:?}, substs={:?})",
177            def_id, substs);
178
179     let node_id = scx.tcx().hir.as_local_node_id(def_id);
180
181     if let Some(id) = node_id {
182         if scx.sess().plugin_registrar_fn.get() == Some(id) {
183             let svh = &scx.link_meta().crate_hash;
184             let idx = def_id.index;
185             return scx.sess().generate_plugin_registrar_symbol(svh, idx);
186         }
187         if scx.sess().derive_registrar_fn.get() == Some(id) {
188             let svh = &scx.link_meta().crate_hash;
189             let idx = def_id.index;
190             return scx.sess().generate_derive_registrar_symbol(svh, idx);
191         }
192     }
193
194     // FIXME(eddyb) Precompute a custom symbol name based on attributes.
195     let attrs = scx.tcx().get_attrs(def_id);
196     let is_foreign = if let Some(id) = node_id {
197         match scx.tcx().hir.get(id) {
198             hir_map::NodeForeignItem(_) => true,
199             _ => false
200         }
201     } else {
202         scx.sess().cstore.is_foreign_item(def_id)
203     };
204
205     if let Some(name) = weak_lang_items::link_name(&attrs) {
206         return name.to_string();
207     }
208
209     if is_foreign {
210         if let Some(name) = attr::first_attr_value_str_by_name(&attrs, "link_name") {
211             return name.to_string();
212         }
213         // Don't mangle foreign items.
214         return scx.tcx().item_name(def_id).as_str().to_string();
215     }
216
217     if let Some(name) = attr::find_export_name_attr(scx.sess().diagnostic(), &attrs) {
218         // Use provided name
219         return name.to_string();
220     }
221
222     if attr::contains_name(&attrs, "no_mangle") {
223         // Don't mangle
224         return scx.tcx().item_name(def_id).as_str().to_string();
225     }
226
227     let def_path = scx.tcx().def_path(def_id);
228
229     // We want to compute the "type" of this item. Unfortunately, some
230     // kinds of items (e.g., closures) don't have an entry in the
231     // item-type array. So walk back up the find the closest parent
232     // that DOES have an entry.
233     let mut ty_def_id = def_id;
234     let instance_ty;
235     loop {
236         let key = scx.tcx().def_key(ty_def_id);
237         match key.disambiguated_data.data {
238             DefPathData::TypeNs(_) |
239             DefPathData::ValueNs(_) => {
240                 instance_ty = scx.tcx().item_type(ty_def_id);
241                 break;
242             }
243             _ => {
244                 // if we're making a symbol for something, there ought
245                 // to be a value or type-def or something in there
246                 // *somewhere*
247                 ty_def_id.index = key.parent.unwrap_or_else(|| {
248                     bug!("finding type for {:?}, encountered def-id {:?} with no \
249                           parent", def_id, ty_def_id);
250                 });
251             }
252         }
253     }
254
255     // Erase regions because they may not be deterministic when hashed
256     // and should not matter anyhow.
257     let instance_ty = scx.tcx().erase_regions(&instance_ty);
258
259     let hash = get_symbol_hash(scx, &def_path, instance_ty, Some(substs));
260
261     let mut buffer = SymbolPathBuffer {
262         names: Vec::with_capacity(def_path.data.len())
263     };
264
265     item_path::with_forced_absolute_paths(|| {
266         scx.tcx().push_item_path(&mut buffer, def_id);
267     });
268
269     mangle(buffer.names.into_iter(), &hash)
270 }
271
272 struct SymbolPathBuffer {
273     names: Vec<InternedString>,
274 }
275
276 impl ItemPathBuffer for SymbolPathBuffer {
277     fn root_mode(&self) -> &RootMode {
278         const ABSOLUTE: &'static RootMode = &RootMode::Absolute;
279         ABSOLUTE
280     }
281
282     fn push(&mut self, text: &str) {
283         self.names.push(Symbol::intern(text).as_str());
284     }
285 }
286
287 pub fn exported_name_from_type_and_prefix<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
288                                                     t: Ty<'tcx>,
289                                                     prefix: &str)
290                                                     -> String {
291     let empty_def_path = DefPath {
292         data: vec![],
293         krate: LOCAL_CRATE,
294     };
295     let hash = get_symbol_hash(scx, &empty_def_path, t, None);
296     let path = [Symbol::intern(prefix).as_str()];
297     mangle(path.iter().cloned(), &hash)
298 }
299
300 // Name sanitation. LLVM will happily accept identifiers with weird names, but
301 // gas doesn't!
302 // gas accepts the following characters in symbols: a-z, A-Z, 0-9, ., _, $
303 pub fn sanitize(s: &str) -> String {
304     let mut result = String::new();
305     for c in s.chars() {
306         match c {
307             // Escape these with $ sequences
308             '@' => result.push_str("$SP$"),
309             '*' => result.push_str("$BP$"),
310             '&' => result.push_str("$RF$"),
311             '<' => result.push_str("$LT$"),
312             '>' => result.push_str("$GT$"),
313             '(' => result.push_str("$LP$"),
314             ')' => result.push_str("$RP$"),
315             ',' => result.push_str("$C$"),
316
317             // '.' doesn't occur in types and functions, so reuse it
318             // for ':' and '-'
319             '-' | ':' => result.push('.'),
320
321             // These are legal symbols
322             'a' ... 'z'
323             | 'A' ... 'Z'
324             | '0' ... '9'
325             | '_' | '.' | '$' => result.push(c),
326
327             _ => {
328                 result.push('$');
329                 for c in c.escape_unicode().skip(1) {
330                     match c {
331                         '{' => {},
332                         '}' => result.push('$'),
333                         c => result.push(c),
334                     }
335                 }
336             }
337         }
338     }
339
340     // Underscore-qualify anything that didn't start as an ident.
341     if !result.is_empty() &&
342         result.as_bytes()[0] != '_' as u8 &&
343         ! (result.as_bytes()[0] as char).is_xid_start() {
344         return format!("_{}", result);
345     }
346
347     return result;
348 }
349
350 fn mangle<PI: Iterator<Item=InternedString>>(path: PI, hash: &str) -> String {
351     // Follow C++ namespace-mangling style, see
352     // http://en.wikipedia.org/wiki/Name_mangling for more info.
353     //
354     // It turns out that on macOS you can actually have arbitrary symbols in
355     // function names (at least when given to LLVM), but this is not possible
356     // when using unix's linker. Perhaps one day when we just use a linker from LLVM
357     // we won't need to do this name mangling. The problem with name mangling is
358     // that it seriously limits the available characters. For example we can't
359     // have things like &T in symbol names when one would theoretically
360     // want them for things like impls of traits on that type.
361     //
362     // To be able to work on all platforms and get *some* reasonable output, we
363     // use C++ name-mangling.
364
365     let mut n = String::from("_ZN"); // _Z == Begin name-sequence, N == nested
366
367     fn push(n: &mut String, s: &str) {
368         let sani = sanitize(s);
369         n.push_str(&format!("{}{}", sani.len(), sani));
370     }
371
372     // First, connect each component with <len, name> pairs.
373     for data in path {
374         push(&mut n, &data);
375     }
376
377     push(&mut n, hash);
378
379     n.push('E'); // End name-sequence.
380     n
381 }