]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_trans_utils/symbol_names.rs
Auto merge of #49891 - cuviper:compiletest-crash, r=alexcrichton
[rust.git] / src / librustc_trans_utils / 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 rustc::middle::weak_lang_items;
101 use rustc_mir::monomorphize::Instance;
102 use rustc_mir::monomorphize::item::{MonoItem, MonoItemExt, InstantiationMode};
103 use rustc::hir::def_id::{DefId, LOCAL_CRATE};
104 use rustc::hir::map as hir_map;
105 use rustc::ty::{self, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
106 use rustc::ty::fold::TypeVisitor;
107 use rustc::ty::item_path::{self, ItemPathBuffer, RootMode};
108 use rustc::ty::maps::Providers;
109 use rustc::ty::subst::Substs;
110 use rustc::hir::map::definitions::DefPathData;
111 use rustc::util::common::record_time;
112
113 use syntax::attr;
114 use syntax_pos::symbol::Symbol;
115
116 use std::fmt::Write;
117
118 pub fn provide(providers: &mut Providers) {
119     *providers = Providers {
120         def_symbol_name,
121         symbol_name,
122
123         ..*providers
124     };
125 }
126
127 fn get_symbol_hash<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
128
129                              // the DefId of the item this name is for
130                              def_id: DefId,
131
132                              // instance this name will be for
133                              instance: Instance<'tcx>,
134
135                              // type of the item, without any generic
136                              // parameters substituted; this is
137                              // included in the hash as a kind of
138                              // safeguard.
139                              item_type: Ty<'tcx>,
140
141                              // values for generic type parameters,
142                              // if any.
143                              substs: &'tcx Substs<'tcx>)
144                              -> u64 {
145     debug!("get_symbol_hash(def_id={:?}, parameters={:?})", def_id, substs);
146
147     let mut hasher = ty::util::TypeIdHasher::<u64>::new(tcx);
148
149     record_time(&tcx.sess.perf_stats.symbol_hash_time, || {
150         // the main symbol name is not necessarily unique; hash in the
151         // compiler's internal def-path, guaranteeing each symbol has a
152         // truly unique path
153         hasher.hash(tcx.def_path_hash(def_id));
154
155         // Include the main item-type. Note that, in this case, the
156         // assertions about `needs_subst` may not hold, but this item-type
157         // ought to be the same for every reference anyway.
158         assert!(!item_type.has_erasable_regions());
159         hasher.visit_ty(item_type);
160
161         // If this is a function, we hash the signature as well.
162         // This is not *strictly* needed, but it may help in some
163         // situations, see the `run-make/a-b-a-linker-guard` test.
164         if let ty::TyFnDef(..) = item_type.sty {
165             item_type.fn_sig(tcx).visit_with(&mut hasher);
166         }
167
168         // also include any type parameters (for generic items)
169         assert!(!substs.has_erasable_regions());
170         assert!(!substs.needs_subst());
171         substs.visit_with(&mut hasher);
172
173         let is_generic = substs.types().next().is_some();
174         let avoid_cross_crate_conflicts =
175             // If this is an instance of a generic function, we also hash in
176             // the ID of the instantiating crate. This avoids symbol conflicts
177             // in case the same instances is emitted in two crates of the same
178             // project.
179             is_generic ||
180
181             // If we're dealing with an instance of a function that's inlined from
182             // another crate but we're marking it as globally shared to our
183             // compliation (aka we're not making an internal copy in each of our
184             // codegen units) then this symbol may become an exported (but hidden
185             // visibility) symbol. This means that multiple crates may do the same
186             // and we want to be sure to avoid any symbol conflicts here.
187             match MonoItem::Fn(instance).instantiation_mode(tcx) {
188                 InstantiationMode::GloballyShared { may_conflict: true } => true,
189                 _ => false,
190             };
191
192         if avoid_cross_crate_conflicts {
193             let instantiating_crate = if is_generic {
194                 if !def_id.is_local() && tcx.share_generics() {
195                     // If we are re-using a monomorphization from another crate,
196                     // we have to compute the symbol hash accordingly.
197                     let upstream_monomorphizations =
198                         tcx.upstream_monomorphizations_for(def_id);
199
200                     upstream_monomorphizations.and_then(|monos| monos.get(&substs)
201                                                                      .cloned())
202                                               .unwrap_or(LOCAL_CRATE)
203                 } else {
204                     LOCAL_CRATE
205                 }
206             } else {
207                 LOCAL_CRATE
208             };
209
210             hasher.hash(&tcx.original_crate_name(instantiating_crate).as_str()[..]);
211             hasher.hash(&tcx.crate_disambiguator(instantiating_crate));
212         }
213     });
214
215     // 64 bits should be enough to avoid collisions.
216     hasher.finish()
217 }
218
219 fn def_symbol_name<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, def_id: DefId)
220                              -> ty::SymbolName
221 {
222     let mut buffer = SymbolPathBuffer::new();
223     item_path::with_forced_absolute_paths(|| {
224         tcx.push_item_path(&mut buffer, def_id);
225     });
226     buffer.into_interned()
227 }
228
229 fn symbol_name<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, instance: Instance<'tcx>)
230                          -> ty::SymbolName
231 {
232     ty::SymbolName { name: Symbol::intern(&compute_symbol_name(tcx, instance)).as_str() }
233 }
234
235 fn compute_symbol_name<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, instance: Instance<'tcx>)
236     -> String
237 {
238     let def_id = instance.def_id();
239     let substs = instance.substs;
240
241     debug!("symbol_name(def_id={:?}, substs={:?})",
242            def_id, substs);
243
244     let node_id = tcx.hir.as_local_node_id(def_id);
245
246     if let Some(id) = node_id {
247         if *tcx.sess.plugin_registrar_fn.get() == Some(id) {
248             let disambiguator = tcx.sess.local_crate_disambiguator();
249             return tcx.sess.generate_plugin_registrar_symbol(disambiguator);
250         }
251         if *tcx.sess.derive_registrar_fn.get() == Some(id) {
252             let disambiguator = tcx.sess.local_crate_disambiguator();
253             return tcx.sess.generate_derive_registrar_symbol(disambiguator);
254         }
255     }
256
257     // FIXME(eddyb) Precompute a custom symbol name based on attributes.
258     let attrs = tcx.get_attrs(def_id);
259     let is_foreign = if let Some(id) = node_id {
260         match tcx.hir.get(id) {
261             hir_map::NodeForeignItem(_) => true,
262             _ => false
263         }
264     } else {
265         tcx.is_foreign_item(def_id)
266     };
267
268     if let Some(name) = weak_lang_items::link_name(&attrs) {
269         return name.to_string();
270     }
271
272     if is_foreign {
273         if let Some(name) = attr::first_attr_value_str_by_name(&attrs, "link_name") {
274             return name.to_string();
275         }
276         // Don't mangle foreign items.
277         return tcx.item_name(def_id).to_string();
278     }
279
280     if let Some(name) = tcx.trans_fn_attrs(def_id).export_name {
281         // Use provided name
282         return name.to_string();
283     }
284
285     if attr::contains_name(&attrs, "no_mangle") {
286         // Don't mangle
287         return tcx.item_name(def_id).to_string();
288     }
289
290     // We want to compute the "type" of this item. Unfortunately, some
291     // kinds of items (e.g., closures) don't have an entry in the
292     // item-type array. So walk back up the find the closest parent
293     // that DOES have an entry.
294     let mut ty_def_id = def_id;
295     let instance_ty;
296     loop {
297         let key = tcx.def_key(ty_def_id);
298         match key.disambiguated_data.data {
299             DefPathData::TypeNs(_) |
300             DefPathData::ValueNs(_) => {
301                 instance_ty = tcx.type_of(ty_def_id);
302                 break;
303             }
304             _ => {
305                 // if we're making a symbol for something, there ought
306                 // to be a value or type-def or something in there
307                 // *somewhere*
308                 ty_def_id.index = key.parent.unwrap_or_else(|| {
309                     bug!("finding type for {:?}, encountered def-id {:?} with no \
310                           parent", def_id, ty_def_id);
311                 });
312             }
313         }
314     }
315
316     // Erase regions because they may not be deterministic when hashed
317     // and should not matter anyhow.
318     let instance_ty = tcx.erase_regions(&instance_ty);
319
320     let hash = get_symbol_hash(tcx, def_id, instance, instance_ty, substs);
321
322     SymbolPathBuffer::from_interned(tcx.def_symbol_name(def_id)).finish(hash)
323 }
324
325 // Follow C++ namespace-mangling style, see
326 // http://en.wikipedia.org/wiki/Name_mangling for more info.
327 //
328 // It turns out that on macOS you can actually have arbitrary symbols in
329 // function names (at least when given to LLVM), but this is not possible
330 // when using unix's linker. Perhaps one day when we just use a linker from LLVM
331 // we won't need to do this name mangling. The problem with name mangling is
332 // that it seriously limits the available characters. For example we can't
333 // have things like &T in symbol names when one would theoretically
334 // want them for things like impls of traits on that type.
335 //
336 // To be able to work on all platforms and get *some* reasonable output, we
337 // use C++ name-mangling.
338 struct SymbolPathBuffer {
339     result: String,
340     temp_buf: String
341 }
342
343 impl SymbolPathBuffer {
344     fn new() -> Self {
345         let mut result = SymbolPathBuffer {
346             result: String::with_capacity(64),
347             temp_buf: String::with_capacity(16)
348         };
349         result.result.push_str("_ZN"); // _Z == Begin name-sequence, N == nested
350         result
351     }
352
353     fn from_interned(symbol: ty::SymbolName) -> Self {
354         let mut result = SymbolPathBuffer {
355             result: String::with_capacity(64),
356             temp_buf: String::with_capacity(16)
357         };
358         result.result.push_str(&symbol.name);
359         result
360     }
361
362     fn into_interned(self) -> ty::SymbolName {
363         ty::SymbolName { name: Symbol::intern(&self.result).as_str() }
364     }
365
366     fn finish(mut self, hash: u64) -> String {
367         // E = end name-sequence
368         let _ = write!(self.result, "17h{:016x}E", hash);
369         self.result
370     }
371 }
372
373 impl ItemPathBuffer for SymbolPathBuffer {
374     fn root_mode(&self) -> &RootMode {
375         const ABSOLUTE: &'static RootMode = &RootMode::Absolute;
376         ABSOLUTE
377     }
378
379     fn push(&mut self, text: &str) {
380         self.temp_buf.clear();
381         let need_underscore = sanitize(&mut self.temp_buf, text);
382         let _ = write!(self.result, "{}", self.temp_buf.len() + (need_underscore as usize));
383         if need_underscore {
384             self.result.push('_');
385         }
386         self.result.push_str(&self.temp_buf);
387     }
388 }
389
390 // Name sanitation. LLVM will happily accept identifiers with weird names, but
391 // gas doesn't!
392 // gas accepts the following characters in symbols: a-z, A-Z, 0-9, ., _, $
393 //
394 // returns true if an underscore must be added at the start
395 pub fn sanitize(result: &mut String, s: &str) -> bool {
396     for c in s.chars() {
397         match c {
398             // Escape these with $ sequences
399             '@' => result.push_str("$SP$"),
400             '*' => result.push_str("$BP$"),
401             '&' => result.push_str("$RF$"),
402             '<' => result.push_str("$LT$"),
403             '>' => result.push_str("$GT$"),
404             '(' => result.push_str("$LP$"),
405             ')' => result.push_str("$RP$"),
406             ',' => result.push_str("$C$"),
407
408             // '.' doesn't occur in types and functions, so reuse it
409             // for ':' and '-'
410             '-' | ':' => result.push('.'),
411
412             // These are legal symbols
413             'a' ... 'z'
414             | 'A' ... 'Z'
415             | '0' ... '9'
416             | '_' | '.' | '$' => result.push(c),
417
418             _ => {
419                 result.push('$');
420                 for c in c.escape_unicode().skip(1) {
421                     match c {
422                         '{' => {},
423                         '}' => result.push('$'),
424                         c => result.push(c),
425                     }
426                 }
427             }
428         }
429     }
430
431     // Underscore-qualify anything that didn't start as an ident.
432     !result.is_empty() &&
433         result.as_bytes()[0] != '_' as u8 &&
434         ! (result.as_bytes()[0] as char).is_xid_start()
435 }