]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blobdiff - src/shims/tls.rs
Replace deprecated `collections::Bound`
[rust.git] / src / shims / tls.rs
index d2190bd969e3d04575475fd691579123a60cae9e..3339e3bee19990d2378759a9803fca3d842abdbf 100644 (file)
@@ -1,34 +1,52 @@
 //! Implement thread-local storage.
 
 use std::collections::BTreeMap;
+use std::collections::btree_map::Entry as BTreeEntry;
+use std::collections::hash_map::Entry as HashMapEntry;
 
-use rustc_target::abi::LayoutOf;
-use rustc::{ty, ty::layout::HasDataLayout};
+use log::trace;
 
-use crate::{
-    InterpResult, StackPopCleanup,
-    MPlaceTy, Scalar, Tag,
-    HelpersEvalContextExt,
-};
+use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
+use rustc_middle::ty;
+use rustc_target::abi::{Size, HasDataLayout};
+use rustc_target::spec::abi::Abi;
+
+use crate::*;
 
 pub type TlsKey = u128;
 
-#[derive(Copy, Clone, Debug)]
+#[derive(Clone, Debug)]
 pub struct TlsEntry<'tcx> {
     /// The data for this key. None is used to represent NULL.
     /// (We normalize this early to avoid having to do a NULL-ptr-test each time we access the data.)
-    /// Will eventually become a map from thread IDs to `Scalar`s, if we ever support more than one thread.
-    pub(crate) data: Option<Scalar<Tag>>,
-    pub(crate) dtor: Option<ty::Instance<'tcx>>,
+    data: BTreeMap<ThreadId, Scalar<Tag>>,
+    dtor: Option<ty::Instance<'tcx>>,
+}
+
+#[derive(Clone, Debug)]
+struct RunningDtorsState {
+    /// The last TlsKey used to retrieve a TLS destructor. `None` means that we
+    /// have not tried to retrieve a TLS destructor yet or that we already tried
+    /// all keys.
+    last_dtor_key: Option<TlsKey>,
 }
 
 #[derive(Debug)]
 pub struct TlsData<'tcx> {
     /// The Key to use for the next thread-local allocation.
-    pub(crate) next_key: TlsKey,
+    next_key: TlsKey,
 
     /// pthreads-style thread-local storage.
-    pub(crate) keys: BTreeMap<TlsKey, TlsEntry<'tcx>>,
+    keys: BTreeMap<TlsKey, TlsEntry<'tcx>>,
+
+    /// A single per thread destructor of the thread local storage (that's how
+    /// things work on macOS) with a data argument.
+    macos_thread_dtors: BTreeMap<ThreadId, (ty::Instance<'tcx>, Scalar<Tag>)>,
+
+    /// State for currently running TLS dtors. If this map contains a key for a
+    /// specific thread, it means that we are in the "destruct" phase, during
+    /// which some operations are UB.
+    dtors_running: FxHashMap<ThreadId, RunningDtorsState>,
 }
 
 impl<'tcx> Default for TlsData<'tcx> {
@@ -36,26 +54,25 @@ fn default() -> Self {
         TlsData {
             next_key: 1, // start with 1 as we must not use 0 on Windows
             keys: Default::default(),
+            macos_thread_dtors: Default::default(),
+            dtors_running: Default::default(),
         }
     }
 }
 
 impl<'tcx> TlsData<'tcx> {
-    pub fn create_tls_key(
-        &mut self,
-        dtor: Option<ty::Instance<'tcx>>,
-    ) -> TlsKey {
+    /// Generate a new TLS key with the given destructor.
+    /// `max_size` determines the integer size the key has to fit in.
+    pub fn create_tls_key(&mut self, dtor: Option<ty::Instance<'tcx>>, max_size: Size) -> InterpResult<'tcx, TlsKey> {
         let new_key = self.next_key;
         self.next_key += 1;
-        self.keys.insert(
-            new_key,
-            TlsEntry {
-                data: None,
-                dtor,
-            },
-        );
+        self.keys.try_insert(new_key, TlsEntry { data: Default::default(), dtor }).unwrap();
         trace!("New TLS key allocated: {} with dtor {:?}", new_key, dtor);
-        new_key
+
+        if max_size.bits() < 128 && new_key >= (1u128 << max_size.bits() as u128) {
+            throw_unsup_format!("we ran out of TLS key space");
+        }
+        Ok(new_key)
     }
 
     pub fn delete_tls_key(&mut self, key: TlsKey) -> InterpResult<'tcx> {
@@ -64,36 +81,77 @@ pub fn delete_tls_key(&mut self, key: TlsKey) -> InterpResult<'tcx> {
                 trace!("TLS key {} removed", key);
                 Ok(())
             }
-            None => throw_unsup!(TlsOutOfBounds),
+            None => throw_ub_format!("removing a non-existig TLS key: {}", key),
         }
     }
 
     pub fn load_tls(
-        &mut self,
+        &self,
         key: TlsKey,
+        thread_id: ThreadId,
         cx: &impl HasDataLayout,
     ) -> InterpResult<'tcx, Scalar<Tag>> {
         match self.keys.get(&key) {
-            Some(&TlsEntry { data, .. }) => {
-                trace!("TLS key {} loaded: {:?}", key, data);
-                Ok(data.unwrap_or_else(|| Scalar::ptr_null(cx).into()))
+            Some(TlsEntry { data, .. }) => {
+                let value = data.get(&thread_id).copied();
+                trace!("TLS key {} for thread {:?} loaded: {:?}", key, thread_id, value);
+                Ok(value.unwrap_or_else(|| Scalar::null_ptr(cx).into()))
             }
-            None => throw_unsup!(TlsOutOfBounds),
+            None => throw_ub_format!("loading from a non-existing TLS key: {}", key),
         }
     }
 
-    pub fn store_tls(&mut self, key: TlsKey, new_data: Option<Scalar<Tag>>) -> InterpResult<'tcx> {
+    pub fn store_tls(
+        &mut self,
+        key: TlsKey,
+        thread_id: ThreadId,
+        new_data: Option<Scalar<Tag>>
+    ) -> InterpResult<'tcx> {
         match self.keys.get_mut(&key) {
-            Some(&mut TlsEntry { ref mut data, .. }) => {
-                trace!("TLS key {} stored: {:?}", key, new_data);
-                *data = new_data;
+            Some(TlsEntry { data, .. }) => {
+                match new_data {
+                    Some(scalar) => {
+                        trace!("TLS key {} for thread {:?} stored: {:?}", key, thread_id, scalar);
+                        data.insert(thread_id, scalar);
+                    }
+                    None => {
+                        trace!("TLS key {} for thread {:?} removed", key, thread_id);
+                        data.remove(&thread_id);
+                    }
+                }
                 Ok(())
             }
-            None => throw_unsup!(TlsOutOfBounds),
+            None => throw_ub_format!("storing to a non-existing TLS key: {}", key),
         }
     }
 
-    /// Returns a dtor, its argument and its index, if one is supposed to run
+    /// Set the thread wide destructor of the thread local storage for the given
+    /// thread. This function is used to implement `_tlv_atexit` shim on MacOS.
+    ///
+    /// Thread wide dtors are available only on MacOS. There is one destructor
+    /// per thread as can be guessed from the following comment in the
+    /// [`_tlv_atexit`
+    /// implementation](https://github.com/opensource-apple/dyld/blob/195030646877261f0c8c7ad8b001f52d6a26f514/src/threadLocalVariables.c#L389):
+    ///
+    ///     // NOTE: this does not need locks because it only operates on current thread data
+    pub fn set_macos_thread_dtor(
+        &mut self,
+        thread: ThreadId,
+        dtor: ty::Instance<'tcx>,
+        data: Scalar<Tag>
+    ) -> InterpResult<'tcx> {
+        if self.dtors_running.contains_key(&thread) {
+            // UB, according to libstd docs.
+            throw_ub_format!("setting thread's local storage destructor while destructors are already running");
+        }
+        if self.macos_thread_dtors.insert(thread, (dtor, data)).is_some() {
+            throw_unsup_format!("setting more than one thread local storage destructor for the same thread is not supported");
+        }
+        Ok(())
+    }
+
+    /// Returns a dtor, its argument and its index, if one is supposed to run.
+    /// `key` is the last dtors that was run; we return the *next* one after that.
     ///
     /// An optional destructor function may be associated with each key value.
     /// At thread exit, if a key value has a non-NULL destructor pointer,
@@ -114,64 +172,207 @@ pub fn store_tls(&mut self, key: TlsKey, new_data: Option<Scalar<Tag>>) -> Inter
     fn fetch_tls_dtor(
         &mut self,
         key: Option<TlsKey>,
+        thread_id: ThreadId,
     ) -> Option<(ty::Instance<'tcx>, Scalar<Tag>, TlsKey)> {
-        use std::collections::Bound::*;
+        use std::ops::Bound::*;
 
         let thread_local = &mut self.keys;
         let start = match key {
             Some(key) => Excluded(key),
             None => Unbounded,
         };
-        for (&key, &mut TlsEntry { ref mut data, dtor }) in
+        for (&key, TlsEntry { data, dtor }) in
             thread_local.range_mut((start, Unbounded))
         {
-            if let Some(data_scalar) = *data {
-                if let Some(dtor) = dtor {
-                    let ret = Some((dtor, data_scalar, key));
-                    *data = None;
-                    return ret;
+            match data.entry(thread_id) {
+                BTreeEntry::Occupied(entry) => {
+                    if let Some(dtor) = dtor {
+                        // Set TLS data to NULL, and call dtor with old value.
+                        let data_scalar = entry.remove();
+                        let ret = Some((*dtor, data_scalar, key));
+                        return ret;
+                    }
                 }
+                BTreeEntry::Vacant(_) => {}
             }
         }
         None
     }
+
+    /// Set that dtors are running for `thread`. It is guaranteed not to change
+    /// the existing values stored in `dtors_running` for this thread. Returns
+    /// `true` if dtors for `thread` are already running.
+    fn set_dtors_running_for_thread(&mut self, thread: ThreadId) -> bool {
+        match self.dtors_running.entry(thread) {
+            HashMapEntry::Occupied(_) => true,
+            HashMapEntry::Vacant(entry) => {
+                // We cannot just do `self.dtors_running.insert` because that
+                // would overwrite `last_dtor_key` with `None`.
+                entry.insert(RunningDtorsState { last_dtor_key: None });
+                false
+            }
+        }
+    }
+
+    /// Delete all TLS entries for the given thread. This function should be
+    /// called after all TLS destructors have already finished.
+    fn delete_all_thread_tls(&mut self, thread_id: ThreadId) {
+        for TlsEntry { data, .. } in self.keys.values_mut() {
+            data.remove(&thread_id);
+        }
+    }
 }
 
-impl<'mir, 'tcx> EvalContextExt<'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'mir, 'tcx> {}
-pub trait EvalContextExt<'mir, 'tcx: 'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'mir, 'tcx> {
-    fn run_tls_dtors(&mut self) -> InterpResult<'tcx> {
+impl<'mir, 'tcx: 'mir> EvalContextPrivExt<'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'mir, 'tcx> {}
+trait EvalContextPrivExt<'mir, 'tcx: 'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'mir, 'tcx> {
+    /// Schedule TLS destructors for the main thread on Windows. The
+    /// implementation assumes that we do not support concurrency on Windows
+    /// yet.
+    fn schedule_windows_tls_dtors(&mut self) -> InterpResult<'tcx> {
+        let this = self.eval_context_mut();
+        let active_thread = this.get_active_thread();
+        assert_eq!(this.get_total_thread_count(), 1, "concurrency on Windows is not supported");
+        // Windows has a special magic linker section that is run on certain events.
+        // Instead of searching for that section and supporting arbitrary hooks in there
+        // (that would be basically https://github.com/rust-lang/miri/issues/450),
+        // we specifically look up the static in libstd that we know is placed
+        // in that section.
+        let thread_callback = this.eval_path_scalar(&["std", "sys", "windows", "thread_local_key", "p_thread_callback"])?;
+        let thread_callback = this.memory.get_fn(thread_callback.check_init()?)?.as_instance()?;
+
+        // The signature of this function is `unsafe extern "system" fn(h: c::LPVOID, dwReason: c::DWORD, pv: c::LPVOID)`.
+        let reason = this.eval_path_scalar(&["std", "sys", "windows", "c", "DLL_THREAD_DETACH"])?;
+        let ret_place = MPlaceTy::dangling(this.machine.layouts.unit, this).into();
+        this.call_function(
+            thread_callback,
+            Abi::System { unwind: false },
+            &[Scalar::null_ptr(this).into(), reason.into(), Scalar::null_ptr(this).into()],
+            Some(&ret_place),
+            StackPopCleanup::None { cleanup: true },
+        )?;
+
+        this.enable_thread(active_thread);
+        Ok(())
+    }
+
+    /// Schedule the MacOS thread destructor of the thread local storage to be
+    /// executed. Returns `true` if scheduled.
+    ///
+    /// Note: It is safe to call this function also on other Unixes.
+    fn schedule_macos_tls_dtor(&mut self) -> InterpResult<'tcx, bool> {
         let this = self.eval_context_mut();
-        let mut dtor = this.machine.tls.fetch_tls_dtor(None);
-        // FIXME: replace loop by some structure that works with stepping
-        while let Some((instance, ptr, key)) = dtor {
-            trace!("Running TLS dtor {:?} on {:?}", instance, ptr);
-            assert!(!this.is_null(ptr).unwrap(), "Data can't be NULL when dtor is called!");
-            // TODO: Potentially, this has to support all the other possible instances?
-            // See eval_fn_call in interpret/terminator/mod.rs
-            let mir = this.load_mir(instance.def)?;
-            let ret_place = MPlaceTy::dangling(this.layout_of(this.tcx.mk_unit())?, this).into();
-            this.push_stack_frame(
+        let thread_id = this.get_active_thread();
+        if let Some((instance, data)) = this.machine.tls.macos_thread_dtors.remove(&thread_id) {
+            trace!("Running macos dtor {:?} on {:?} at {:?}", instance, data, thread_id);
+
+            let ret_place = MPlaceTy::dangling(this.machine.layouts.unit, this).into();
+            this.call_function(
                 instance,
-                mir.span,
-                mir,
-                Some(ret_place),
+                Abi::C { unwind: false },
+                &[data.into()],
+                Some(&ret_place),
                 StackPopCleanup::None { cleanup: true },
             )?;
-            let arg_local = this.frame().body.args_iter().next().ok_or_else(
-                || err_ub_format!("TLS dtor does not take enough arguments."),
+
+            // Enable the thread so that it steps through the destructor which
+            // we just scheduled. Since we deleted the destructor, it is
+            // guaranteed that we will schedule it again. The `dtors_running`
+            // flag will prevent the code from adding the destructor again.
+            this.enable_thread(thread_id);
+            Ok(true)
+        } else {
+            Ok(false)
+        }
+    }
+
+    /// Schedule a pthread TLS destructor. Returns `true` if found
+    /// a destructor to schedule, and `false` otherwise.
+    fn schedule_next_pthread_tls_dtor(&mut self) -> InterpResult<'tcx, bool> {
+        let this = self.eval_context_mut();
+        let active_thread = this.get_active_thread();
+
+        assert!(this.has_terminated(active_thread), "running TLS dtors for non-terminated thread");
+        // Fetch next dtor after `key`.
+        let last_key = this.machine.tls.dtors_running[&active_thread].last_dtor_key.clone();
+        let dtor = match this.machine.tls.fetch_tls_dtor(last_key, active_thread) {
+            dtor @ Some(_) => dtor,
+            // We ran each dtor once, start over from the beginning.
+            None => {
+                this.machine.tls.fetch_tls_dtor(None, active_thread)
+            }
+        };
+        if let Some((instance, ptr, key)) = dtor {
+            this.machine.tls.dtors_running.get_mut(&active_thread).unwrap().last_dtor_key = Some(key);
+            trace!("Running TLS dtor {:?} on {:?} at {:?}", instance, ptr, active_thread);
+            assert!(!this.is_null(ptr).unwrap(), "data can't be NULL when dtor is called!");
+
+            let ret_place = MPlaceTy::dangling(this.machine.layouts.unit, this).into();
+            this.call_function(
+                instance,
+                Abi::C { unwind: false },
+                &[ptr.into()],
+                Some(&ret_place),
+                StackPopCleanup::None { cleanup: true },
             )?;
-            let dest = this.local_place(arg_local)?;
-            this.write_scalar(ptr, dest)?;
 
-            // step until out of stackframes
-            this.run()?;
+            this.enable_thread(active_thread);
+            return Ok(true);
+        }
+        this.machine.tls.dtors_running.get_mut(&active_thread).unwrap().last_dtor_key = None;
+
+        Ok(false)
+    }
+}
 
-            dtor = match this.machine.tls.fetch_tls_dtor(Some(key)) {
-                dtor @ Some(_) => dtor,
-                None => this.machine.tls.fetch_tls_dtor(None),
-            };
+impl<'mir, 'tcx: 'mir> EvalContextExt<'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'mir, 'tcx> {}
+pub trait EvalContextExt<'mir, 'tcx: 'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'mir, 'tcx> {
+
+    /// Schedule an active thread's TLS destructor to run on the active thread.
+    /// Note that this function does not run the destructors itself, it just
+    /// schedules them one by one each time it is called and reenables the
+    /// thread so that it can be executed normally by the main execution loop.
+    ///
+    /// Note: we consistently run TLS destructors for all threads, including the
+    /// main thread. However, it is not clear that we should run the TLS
+    /// destructors for the main thread. See issue:
+    /// https://github.com/rust-lang/rust/issues/28129.
+    fn schedule_next_tls_dtor_for_active_thread(&mut self) -> InterpResult<'tcx> {
+        let this = self.eval_context_mut();
+        let active_thread = this.get_active_thread();
+
+        if !this.machine.tls.set_dtors_running_for_thread(active_thread) {
+            // This is the first time we got asked to schedule a destructor. The
+            // Windows schedule destructor function must be called exactly once,
+            // this is why it is in this block.
+            if this.tcx.sess.target.os == "windows" {
+                // On Windows, we signal that the thread quit by starting the
+                // relevant function, reenabling the thread, and going back to
+                // the scheduler.
+                this.schedule_windows_tls_dtors()?;
+                return Ok(())
+            }
+        }
+        // The remaining dtors make some progress each time around the scheduler loop,
+        // until they return `false` to indicate that they are done.
+
+        // The macOS thread wide destructor runs "before any TLS slots get
+        // freed", so do that first.
+        if this.schedule_macos_tls_dtor()? {
+            // We have scheduled a MacOS dtor to run on the thread. Execute it
+            // to completion and come back here. Scheduling a destructor
+            // destroys it, so we will not enter this branch again.
+            return Ok(())
         }
-        // FIXME: On a windows target, call `unsafe extern "system" fn on_tls_callback`.
+        if this.schedule_next_pthread_tls_dtor()? {
+            // We have scheduled a pthread destructor and removed it from the
+            // destructors list. Run it to completion and come back here.
+            return Ok(())
+        }
+
+        // All dtors done!
+        this.machine.tls.delete_all_thread_tls(active_thread);
+        this.thread_terminated()?;
+
         Ok(())
     }
 }