linker: Fix the indentation of a block in cross_validate_globals
[profile/ivi/mesa.git] / src / glsl / linker.cpp
1 /*
2  * Copyright © 2010 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER
21  * DEALINGS IN THE SOFTWARE.
22  */
23
24 /**
25  * \file linker.cpp
26  * GLSL linker implementation
27  *
28  * Given a set of shaders that are to be linked to generate a final program,
29  * there are three distinct stages.
30  *
31  * In the first stage shaders are partitioned into groups based on the shader
32  * type.  All shaders of a particular type (e.g., vertex shaders) are linked
33  * together.
34  *
35  *   - Undefined references in each shader are resolve to definitions in
36  *     another shader.
37  *   - Types and qualifiers of uniforms, outputs, and global variables defined
38  *     in multiple shaders with the same name are verified to be the same.
39  *   - Initializers for uniforms and global variables defined
40  *     in multiple shaders with the same name are verified to be the same.
41  *
42  * The result, in the terminology of the GLSL spec, is a set of shader
43  * executables for each processing unit.
44  *
45  * After the first stage is complete, a series of semantic checks are performed
46  * on each of the shader executables.
47  *
48  *   - Each shader executable must define a \c main function.
49  *   - Each vertex shader executable must write to \c gl_Position.
50  *   - Each fragment shader executable must write to either \c gl_FragData or
51  *     \c gl_FragColor.
52  *
53  * In the final stage individual shader executables are linked to create a
54  * complete exectuable.
55  *
56  *   - Types of uniforms defined in multiple shader stages with the same name
57  *     are verified to be the same.
58  *   - Initializers for uniforms defined in multiple shader stages with the
59  *     same name are verified to be the same.
60  *   - Types and qualifiers of outputs defined in one stage are verified to
61  *     be the same as the types and qualifiers of inputs defined with the same
62  *     name in a later stage.
63  *
64  * \author Ian Romanick <ian.d.romanick@intel.com>
65  */
66
67 #include "main/core.h"
68 #include "glsl_symbol_table.h"
69 #include "ir.h"
70 #include "program.h"
71 #include "program/hash_table.h"
72 #include "linker.h"
73 #include "ir_optimization.h"
74
75 extern "C" {
76 #include "main/shaderobj.h"
77 }
78
79 /**
80  * Visitor that determines whether or not a variable is ever written.
81  */
82 class find_assignment_visitor : public ir_hierarchical_visitor {
83 public:
84    find_assignment_visitor(const char *name)
85       : name(name), found(false)
86    {
87       /* empty */
88    }
89
90    virtual ir_visitor_status visit_enter(ir_assignment *ir)
91    {
92       ir_variable *const var = ir->lhs->variable_referenced();
93
94       if (strcmp(name, var->name) == 0) {
95          found = true;
96          return visit_stop;
97       }
98
99       return visit_continue_with_parent;
100    }
101
102    virtual ir_visitor_status visit_enter(ir_call *ir)
103    {
104       exec_list_iterator sig_iter = ir->get_callee()->parameters.iterator();
105       foreach_iter(exec_list_iterator, iter, *ir) {
106          ir_rvalue *param_rval = (ir_rvalue *)iter.get();
107          ir_variable *sig_param = (ir_variable *)sig_iter.get();
108
109          if (sig_param->mode == ir_var_out ||
110              sig_param->mode == ir_var_inout) {
111             ir_variable *var = param_rval->variable_referenced();
112             if (var && strcmp(name, var->name) == 0) {
113                found = true;
114                return visit_stop;
115             }
116          }
117          sig_iter.next();
118       }
119
120       return visit_continue_with_parent;
121    }
122
123    bool variable_found()
124    {
125       return found;
126    }
127
128 private:
129    const char *name;       /**< Find writes to a variable with this name. */
130    bool found;             /**< Was a write to the variable found? */
131 };
132
133
134 /**
135  * Visitor that determines whether or not a variable is ever read.
136  */
137 class find_deref_visitor : public ir_hierarchical_visitor {
138 public:
139    find_deref_visitor(const char *name)
140       : name(name), found(false)
141    {
142       /* empty */
143    }
144
145    virtual ir_visitor_status visit(ir_dereference_variable *ir)
146    {
147       if (strcmp(this->name, ir->var->name) == 0) {
148          this->found = true;
149          return visit_stop;
150       }
151
152       return visit_continue;
153    }
154
155    bool variable_found() const
156    {
157       return this->found;
158    }
159
160 private:
161    const char *name;       /**< Find writes to a variable with this name. */
162    bool found;             /**< Was a write to the variable found? */
163 };
164
165
166 void
167 linker_error(gl_shader_program *prog, const char *fmt, ...)
168 {
169    va_list ap;
170
171    ralloc_strcat(&prog->InfoLog, "error: ");
172    va_start(ap, fmt);
173    ralloc_vasprintf_append(&prog->InfoLog, fmt, ap);
174    va_end(ap);
175
176    prog->LinkStatus = false;
177 }
178
179
180 void
181 linker_warning(gl_shader_program *prog, const char *fmt, ...)
182 {
183    va_list ap;
184
185    ralloc_strcat(&prog->InfoLog, "error: ");
186    va_start(ap, fmt);
187    ralloc_vasprintf_append(&prog->InfoLog, fmt, ap);
188    va_end(ap);
189
190 }
191
192
193 void
194 invalidate_variable_locations(gl_shader *sh, enum ir_variable_mode mode,
195                               int generic_base)
196 {
197    foreach_list(node, sh->ir) {
198       ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
199
200       if ((var == NULL) || (var->mode != (unsigned) mode))
201          continue;
202
203       /* Only assign locations for generic attributes / varyings / etc.
204        */
205       if ((var->location >= generic_base) && !var->explicit_location)
206           var->location = -1;
207    }
208 }
209
210
211 /**
212  * Determine the number of attribute slots required for a particular type
213  *
214  * This code is here because it implements the language rules of a specific
215  * GLSL version.  Since it's a property of the language and not a property of
216  * types in general, it doesn't really belong in glsl_type.
217  */
218 unsigned
219 count_attribute_slots(const glsl_type *t)
220 {
221    /* From page 31 (page 37 of the PDF) of the GLSL 1.50 spec:
222     *
223     *     "A scalar input counts the same amount against this limit as a vec4,
224     *     so applications may want to consider packing groups of four
225     *     unrelated float inputs together into a vector to better utilize the
226     *     capabilities of the underlying hardware. A matrix input will use up
227     *     multiple locations.  The number of locations used will equal the
228     *     number of columns in the matrix."
229     *
230     * The spec does not explicitly say how arrays are counted.  However, it
231     * should be safe to assume the total number of slots consumed by an array
232     * is the number of entries in the array multiplied by the number of slots
233     * consumed by a single element of the array.
234     */
235
236    if (t->is_array())
237       return t->array_size() * count_attribute_slots(t->element_type());
238
239    if (t->is_matrix())
240       return t->matrix_columns;
241
242    return 1;
243 }
244
245
246 /**
247  * Verify that a vertex shader executable meets all semantic requirements.
248  *
249  * Also sets prog->Vert.UsesClipDistance as a side effect.
250  *
251  * \param shader  Vertex shader executable to be verified
252  */
253 bool
254 validate_vertex_shader_executable(struct gl_shader_program *prog,
255                                   struct gl_shader *shader)
256 {
257    if (shader == NULL)
258       return true;
259
260    find_assignment_visitor find("gl_Position");
261    find.run(shader->ir);
262    if (!find.variable_found()) {
263       linker_error(prog, "vertex shader does not write to `gl_Position'\n");
264       return false;
265    }
266
267    if (prog->Version >= 130) {
268       /* From section 7.1 (Vertex Shader Special Variables) of the
269        * GLSL 1.30 spec:
270        *
271        *   "It is an error for a shader to statically write both
272        *   gl_ClipVertex and gl_ClipDistance."
273        */
274       find_assignment_visitor clip_vertex("gl_ClipVertex");
275       find_assignment_visitor clip_distance("gl_ClipDistance");
276
277       clip_vertex.run(shader->ir);
278       clip_distance.run(shader->ir);
279       if (clip_vertex.variable_found() && clip_distance.variable_found()) {
280          linker_error(prog, "vertex shader writes to both `gl_ClipVertex' "
281                       "and `gl_ClipDistance'\n");
282          return false;
283       }
284       prog->Vert.UsesClipDistance = clip_distance.variable_found();
285    }
286
287    return true;
288 }
289
290
291 /**
292  * Verify that a fragment shader executable meets all semantic requirements
293  *
294  * \param shader  Fragment shader executable to be verified
295  */
296 bool
297 validate_fragment_shader_executable(struct gl_shader_program *prog,
298                                     struct gl_shader *shader)
299 {
300    if (shader == NULL)
301       return true;
302
303    find_assignment_visitor frag_color("gl_FragColor");
304    find_assignment_visitor frag_data("gl_FragData");
305
306    frag_color.run(shader->ir);
307    frag_data.run(shader->ir);
308
309    if (frag_color.variable_found() && frag_data.variable_found()) {
310       linker_error(prog,  "fragment shader writes to both "
311                    "`gl_FragColor' and `gl_FragData'\n");
312       return false;
313    }
314
315    return true;
316 }
317
318
319 /**
320  * Generate a string describing the mode of a variable
321  */
322 static const char *
323 mode_string(const ir_variable *var)
324 {
325    switch (var->mode) {
326    case ir_var_auto:
327       return (var->read_only) ? "global constant" : "global variable";
328
329    case ir_var_uniform: return "uniform";
330    case ir_var_in:      return "shader input";
331    case ir_var_out:     return "shader output";
332    case ir_var_inout:   return "shader inout";
333
334    case ir_var_const_in:
335    case ir_var_temporary:
336    default:
337       assert(!"Should not get here.");
338       return "invalid variable";
339    }
340 }
341
342
343 /**
344  * Perform validation of global variables used across multiple shaders
345  */
346 bool
347 cross_validate_globals(struct gl_shader_program *prog,
348                        struct gl_shader **shader_list,
349                        unsigned num_shaders,
350                        bool uniforms_only)
351 {
352    /* Examine all of the uniforms in all of the shaders and cross validate
353     * them.
354     */
355    glsl_symbol_table variables;
356    for (unsigned i = 0; i < num_shaders; i++) {
357       if (shader_list[i] == NULL)
358          continue;
359
360       foreach_list(node, shader_list[i]->ir) {
361          ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
362
363          if (var == NULL)
364             continue;
365
366          if (uniforms_only && (var->mode != ir_var_uniform))
367             continue;
368
369          /* Don't cross validate temporaries that are at global scope.  These
370           * will eventually get pulled into the shaders 'main'.
371           */
372          if (var->mode == ir_var_temporary)
373             continue;
374
375          /* If a global with this name has already been seen, verify that the
376           * new instance has the same type.  In addition, if the globals have
377           * initializers, the values of the initializers must be the same.
378           */
379          ir_variable *const existing = variables.get_variable(var->name);
380          if (existing != NULL) {
381             if (var->type != existing->type) {
382                /* Consider the types to be "the same" if both types are arrays
383                 * of the same type and one of the arrays is implicitly sized.
384                 * In addition, set the type of the linked variable to the
385                 * explicitly sized array.
386                 */
387                if (var->type->is_array()
388                    && existing->type->is_array()
389                    && (var->type->fields.array == existing->type->fields.array)
390                    && ((var->type->length == 0)
391                        || (existing->type->length == 0))) {
392                   if (var->type->length != 0) {
393                      existing->type = var->type;
394                   }
395                } else {
396                   linker_error(prog, "%s `%s' declared as type "
397                                "`%s' and type `%s'\n",
398                                mode_string(var),
399                                var->name, var->type->name,
400                                existing->type->name);
401                   return false;
402                }
403             }
404
405             if (var->explicit_location) {
406                if (existing->explicit_location
407                    && (var->location != existing->location)) {
408                      linker_error(prog, "explicit locations for %s "
409                                   "`%s' have differing values\n",
410                                   mode_string(var), var->name);
411                      return false;
412                }
413
414                existing->location = var->location;
415                existing->explicit_location = true;
416             }
417
418             /* Validate layout qualifiers for gl_FragDepth.
419              *
420              * From the AMD/ARB_conservative_depth specs:
421              *
422              *    "If gl_FragDepth is redeclared in any fragment shader in a
423              *    program, it must be redeclared in all fragment shaders in
424              *    that program that have static assignments to
425              *    gl_FragDepth. All redeclarations of gl_FragDepth in all
426              *    fragment shaders in a single program must have the same set
427              *    of qualifiers."
428              */
429             if (strcmp(var->name, "gl_FragDepth") == 0) {
430                bool layout_declared = var->depth_layout != ir_depth_layout_none;
431                bool layout_differs =
432                   var->depth_layout != existing->depth_layout;
433
434                if (layout_declared && layout_differs) {
435                   linker_error(prog,
436                                "All redeclarations of gl_FragDepth in all "
437                                "fragment shaders in a single program must have "
438                                "the same set of qualifiers.");
439                }
440
441                if (var->used && layout_differs) {
442                   linker_error(prog,
443                                "If gl_FragDepth is redeclared with a layout "
444                                "qualifier in any fragment shader, it must be "
445                                "redeclared with the same layout qualifier in "
446                                "all fragment shaders that have assignments to "
447                                "gl_FragDepth");
448                }
449             }
450
451             /* FINISHME: Handle non-constant initializers.
452              */
453             if (var->constant_value != NULL) {
454                if (existing->constant_value != NULL) {
455                   if (!var->constant_value->has_value(existing->constant_value)) {
456                      linker_error(prog, "initializers for %s "
457                                   "`%s' have differing values\n",
458                                   mode_string(var), var->name);
459                      return false;
460                   }
461                } else
462                   /* If the first-seen instance of a particular uniform did not
463                    * have an initializer but a later instance does, copy the
464                    * initializer to the version stored in the symbol table.
465                    */
466                   /* FINISHME: This is wrong.  The constant_value field should
467                    * FINISHME: not be modified!  Imagine a case where a shader
468                    * FINISHME: without an initializer is linked in two different
469                    * FINISHME: programs with shaders that have differing
470                    * FINISHME: initializers.  Linking with the first will
471                    * FINISHME: modify the shader, and linking with the second
472                    * FINISHME: will fail.
473                    */
474                   existing->constant_value =
475                      var->constant_value->clone(ralloc_parent(existing), NULL);
476             }
477
478             if (existing->invariant != var->invariant) {
479                linker_error(prog, "declarations for %s `%s' have "
480                             "mismatching invariant qualifiers\n",
481                             mode_string(var), var->name);
482                return false;
483             }
484             if (existing->centroid != var->centroid) {
485                linker_error(prog, "declarations for %s `%s' have "
486                             "mismatching centroid qualifiers\n",
487                             mode_string(var), var->name);
488                return false;
489             }
490          } else
491             variables.add_variable(var);
492       }
493    }
494
495    return true;
496 }
497
498
499 /**
500  * Perform validation of uniforms used across multiple shader stages
501  */
502 bool
503 cross_validate_uniforms(struct gl_shader_program *prog)
504 {
505    return cross_validate_globals(prog, prog->_LinkedShaders,
506                                  MESA_SHADER_TYPES, true);
507 }
508
509
510 /**
511  * Validate that outputs from one stage match inputs of another
512  */
513 bool
514 cross_validate_outputs_to_inputs(struct gl_shader_program *prog,
515                                  gl_shader *producer, gl_shader *consumer)
516 {
517    glsl_symbol_table parameters;
518    /* FINISHME: Figure these out dynamically. */
519    const char *const producer_stage = "vertex";
520    const char *const consumer_stage = "fragment";
521
522    /* Find all shader outputs in the "producer" stage.
523     */
524    foreach_list(node, producer->ir) {
525       ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
526
527       /* FINISHME: For geometry shaders, this should also look for inout
528        * FINISHME: variables.
529        */
530       if ((var == NULL) || (var->mode != ir_var_out))
531          continue;
532
533       parameters.add_variable(var);
534    }
535
536
537    /* Find all shader inputs in the "consumer" stage.  Any variables that have
538     * matching outputs already in the symbol table must have the same type and
539     * qualifiers.
540     */
541    foreach_list(node, consumer->ir) {
542       ir_variable *const input = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
543
544       /* FINISHME: For geometry shaders, this should also look for inout
545        * FINISHME: variables.
546        */
547       if ((input == NULL) || (input->mode != ir_var_in))
548          continue;
549
550       ir_variable *const output = parameters.get_variable(input->name);
551       if (output != NULL) {
552          /* Check that the types match between stages.
553           */
554          if (input->type != output->type) {
555             /* There is a bit of a special case for gl_TexCoord.  This
556              * built-in is unsized by default.  Applications that variable
557              * access it must redeclare it with a size.  There is some
558              * language in the GLSL spec that implies the fragment shader
559              * and vertex shader do not have to agree on this size.  Other
560              * driver behave this way, and one or two applications seem to
561              * rely on it.
562              *
563              * Neither declaration needs to be modified here because the array
564              * sizes are fixed later when update_array_sizes is called.
565              *
566              * From page 48 (page 54 of the PDF) of the GLSL 1.10 spec:
567              *
568              *     "Unlike user-defined varying variables, the built-in
569              *     varying variables don't have a strict one-to-one
570              *     correspondence between the vertex language and the
571              *     fragment language."
572              */
573             if (!output->type->is_array()
574                 || (strncmp("gl_", output->name, 3) != 0)) {
575                linker_error(prog,
576                             "%s shader output `%s' declared as type `%s', "
577                             "but %s shader input declared as type `%s'\n",
578                             producer_stage, output->name,
579                             output->type->name,
580                             consumer_stage, input->type->name);
581                return false;
582             }
583          }
584
585          /* Check that all of the qualifiers match between stages.
586           */
587          if (input->centroid != output->centroid) {
588             linker_error(prog,
589                          "%s shader output `%s' %s centroid qualifier, "
590                          "but %s shader input %s centroid qualifier\n",
591                          producer_stage,
592                          output->name,
593                          (output->centroid) ? "has" : "lacks",
594                          consumer_stage,
595                          (input->centroid) ? "has" : "lacks");
596             return false;
597          }
598
599          if (input->invariant != output->invariant) {
600             linker_error(prog,
601                          "%s shader output `%s' %s invariant qualifier, "
602                          "but %s shader input %s invariant qualifier\n",
603                          producer_stage,
604                          output->name,
605                          (output->invariant) ? "has" : "lacks",
606                          consumer_stage,
607                          (input->invariant) ? "has" : "lacks");
608             return false;
609          }
610
611          if (input->interpolation != output->interpolation) {
612             linker_error(prog,
613                          "%s shader output `%s' specifies %s "
614                          "interpolation qualifier, "
615                          "but %s shader input specifies %s "
616                          "interpolation qualifier\n",
617                          producer_stage,
618                          output->name,
619                          output->interpolation_string(),
620                          consumer_stage,
621                          input->interpolation_string());
622             return false;
623          }
624       }
625    }
626
627    return true;
628 }
629
630
631 /**
632  * Populates a shaders symbol table with all global declarations
633  */
634 static void
635 populate_symbol_table(gl_shader *sh)
636 {
637    sh->symbols = new(sh) glsl_symbol_table;
638
639    foreach_list(node, sh->ir) {
640       ir_instruction *const inst = (ir_instruction *) node;
641       ir_variable *var;
642       ir_function *func;
643
644       if ((func = inst->as_function()) != NULL) {
645          sh->symbols->add_function(func);
646       } else if ((var = inst->as_variable()) != NULL) {
647          sh->symbols->add_variable(var);
648       }
649    }
650 }
651
652
653 /**
654  * Remap variables referenced in an instruction tree
655  *
656  * This is used when instruction trees are cloned from one shader and placed in
657  * another.  These trees will contain references to \c ir_variable nodes that
658  * do not exist in the target shader.  This function finds these \c ir_variable
659  * references and replaces the references with matching variables in the target
660  * shader.
661  *
662  * If there is no matching variable in the target shader, a clone of the
663  * \c ir_variable is made and added to the target shader.  The new variable is
664  * added to \b both the instruction stream and the symbol table.
665  *
666  * \param inst         IR tree that is to be processed.
667  * \param symbols      Symbol table containing global scope symbols in the
668  *                     linked shader.
669  * \param instructions Instruction stream where new variable declarations
670  *                     should be added.
671  */
672 void
673 remap_variables(ir_instruction *inst, struct gl_shader *target,
674                 hash_table *temps)
675 {
676    class remap_visitor : public ir_hierarchical_visitor {
677    public:
678          remap_visitor(struct gl_shader *target,
679                     hash_table *temps)
680       {
681          this->target = target;
682          this->symbols = target->symbols;
683          this->instructions = target->ir;
684          this->temps = temps;
685       }
686
687       virtual ir_visitor_status visit(ir_dereference_variable *ir)
688       {
689          if (ir->var->mode == ir_var_temporary) {
690             ir_variable *var = (ir_variable *) hash_table_find(temps, ir->var);
691
692             assert(var != NULL);
693             ir->var = var;
694             return visit_continue;
695          }
696
697          ir_variable *const existing =
698             this->symbols->get_variable(ir->var->name);
699          if (existing != NULL)
700             ir->var = existing;
701          else {
702             ir_variable *copy = ir->var->clone(this->target, NULL);
703
704             this->symbols->add_variable(copy);
705             this->instructions->push_head(copy);
706             ir->var = copy;
707          }
708
709          return visit_continue;
710       }
711
712    private:
713       struct gl_shader *target;
714       glsl_symbol_table *symbols;
715       exec_list *instructions;
716       hash_table *temps;
717    };
718
719    remap_visitor v(target, temps);
720
721    inst->accept(&v);
722 }
723
724
725 /**
726  * Move non-declarations from one instruction stream to another
727  *
728  * The intended usage pattern of this function is to pass the pointer to the
729  * head sentinel of a list (i.e., a pointer to the list cast to an \c exec_node
730  * pointer) for \c last and \c false for \c make_copies on the first
731  * call.  Successive calls pass the return value of the previous call for
732  * \c last and \c true for \c make_copies.
733  *
734  * \param instructions Source instruction stream
735  * \param last         Instruction after which new instructions should be
736  *                     inserted in the target instruction stream
737  * \param make_copies  Flag selecting whether instructions in \c instructions
738  *                     should be copied (via \c ir_instruction::clone) into the
739  *                     target list or moved.
740  *
741  * \return
742  * The new "last" instruction in the target instruction stream.  This pointer
743  * is suitable for use as the \c last parameter of a later call to this
744  * function.
745  */
746 exec_node *
747 move_non_declarations(exec_list *instructions, exec_node *last,
748                       bool make_copies, gl_shader *target)
749 {
750    hash_table *temps = NULL;
751
752    if (make_copies)
753       temps = hash_table_ctor(0, hash_table_pointer_hash,
754                               hash_table_pointer_compare);
755
756    foreach_list_safe(node, instructions) {
757       ir_instruction *inst = (ir_instruction *) node;
758
759       if (inst->as_function())
760          continue;
761
762       ir_variable *var = inst->as_variable();
763       if ((var != NULL) && (var->mode != ir_var_temporary))
764          continue;
765
766       assert(inst->as_assignment()
767              || ((var != NULL) && (var->mode == ir_var_temporary)));
768
769       if (make_copies) {
770          inst = inst->clone(target, NULL);
771
772          if (var != NULL)
773             hash_table_insert(temps, inst, var);
774          else
775             remap_variables(inst, target, temps);
776       } else {
777          inst->remove();
778       }
779
780       last->insert_after(inst);
781       last = inst;
782    }
783
784    if (make_copies)
785       hash_table_dtor(temps);
786
787    return last;
788 }
789
790 /**
791  * Get the function signature for main from a shader
792  */
793 static ir_function_signature *
794 get_main_function_signature(gl_shader *sh)
795 {
796    ir_function *const f = sh->symbols->get_function("main");
797    if (f != NULL) {
798       exec_list void_parameters;
799
800       /* Look for the 'void main()' signature and ensure that it's defined.
801        * This keeps the linker from accidentally pick a shader that just
802        * contains a prototype for main.
803        *
804        * We don't have to check for multiple definitions of main (in multiple
805        * shaders) because that would have already been caught above.
806        */
807       ir_function_signature *sig = f->matching_signature(&void_parameters);
808       if ((sig != NULL) && sig->is_defined) {
809          return sig;
810       }
811    }
812
813    return NULL;
814 }
815
816
817 /**
818  * Combine a group of shaders for a single stage to generate a linked shader
819  *
820  * \note
821  * If this function is supplied a single shader, it is cloned, and the new
822  * shader is returned.
823  */
824 static struct gl_shader *
825 link_intrastage_shaders(void *mem_ctx,
826                         struct gl_context *ctx,
827                         struct gl_shader_program *prog,
828                         struct gl_shader **shader_list,
829                         unsigned num_shaders)
830 {
831    /* Check that global variables defined in multiple shaders are consistent.
832     */
833    if (!cross_validate_globals(prog, shader_list, num_shaders, false))
834       return NULL;
835
836    /* Check that there is only a single definition of each function signature
837     * across all shaders.
838     */
839    for (unsigned i = 0; i < (num_shaders - 1); i++) {
840       foreach_list(node, shader_list[i]->ir) {
841          ir_function *const f = ((ir_instruction *) node)->as_function();
842
843          if (f == NULL)
844             continue;
845
846          for (unsigned j = i + 1; j < num_shaders; j++) {
847             ir_function *const other =
848                shader_list[j]->symbols->get_function(f->name);
849
850             /* If the other shader has no function (and therefore no function
851              * signatures) with the same name, skip to the next shader.
852              */
853             if (other == NULL)
854                continue;
855
856             foreach_iter (exec_list_iterator, iter, *f) {
857                ir_function_signature *sig =
858                   (ir_function_signature *) iter.get();
859
860                if (!sig->is_defined || sig->is_builtin)
861                   continue;
862
863                ir_function_signature *other_sig =
864                   other->exact_matching_signature(& sig->parameters);
865
866                if ((other_sig != NULL) && other_sig->is_defined
867                    && !other_sig->is_builtin) {
868                   linker_error(prog, "function `%s' is multiply defined",
869                                f->name);
870                   return NULL;
871                }
872             }
873          }
874       }
875    }
876
877    /* Find the shader that defines main, and make a clone of it.
878     *
879     * Starting with the clone, search for undefined references.  If one is
880     * found, find the shader that defines it.  Clone the reference and add
881     * it to the shader.  Repeat until there are no undefined references or
882     * until a reference cannot be resolved.
883     */
884    gl_shader *main = NULL;
885    for (unsigned i = 0; i < num_shaders; i++) {
886       if (get_main_function_signature(shader_list[i]) != NULL) {
887          main = shader_list[i];
888          break;
889       }
890    }
891
892    if (main == NULL) {
893       linker_error(prog, "%s shader lacks `main'\n",
894                    (shader_list[0]->Type == GL_VERTEX_SHADER)
895                    ? "vertex" : "fragment");
896       return NULL;
897    }
898
899    gl_shader *linked = ctx->Driver.NewShader(NULL, 0, main->Type);
900    linked->ir = new(linked) exec_list;
901    clone_ir_list(mem_ctx, linked->ir, main->ir);
902
903    populate_symbol_table(linked);
904
905    /* The a pointer to the main function in the final linked shader (i.e., the
906     * copy of the original shader that contained the main function).
907     */
908    ir_function_signature *const main_sig = get_main_function_signature(linked);
909
910    /* Move any instructions other than variable declarations or function
911     * declarations into main.
912     */
913    exec_node *insertion_point =
914       move_non_declarations(linked->ir, (exec_node *) &main_sig->body, false,
915                             linked);
916
917    for (unsigned i = 0; i < num_shaders; i++) {
918       if (shader_list[i] == main)
919          continue;
920
921       insertion_point = move_non_declarations(shader_list[i]->ir,
922                                               insertion_point, true, linked);
923    }
924
925    /* Resolve initializers for global variables in the linked shader.
926     */
927    unsigned num_linking_shaders = num_shaders;
928    for (unsigned i = 0; i < num_shaders; i++)
929       num_linking_shaders += shader_list[i]->num_builtins_to_link;
930
931    gl_shader **linking_shaders =
932       (gl_shader **) calloc(num_linking_shaders, sizeof(gl_shader *));
933
934    memcpy(linking_shaders, shader_list,
935           sizeof(linking_shaders[0]) * num_shaders);
936
937    unsigned idx = num_shaders;
938    for (unsigned i = 0; i < num_shaders; i++) {
939       memcpy(&linking_shaders[idx], shader_list[i]->builtins_to_link,
940              sizeof(linking_shaders[0]) * shader_list[i]->num_builtins_to_link);
941       idx += shader_list[i]->num_builtins_to_link;
942    }
943
944    assert(idx == num_linking_shaders);
945
946    if (!link_function_calls(prog, linked, linking_shaders,
947                             num_linking_shaders)) {
948       ctx->Driver.DeleteShader(ctx, linked);
949       linked = NULL;
950    }
951
952    free(linking_shaders);
953
954 #ifdef DEBUG
955    /* At this point linked should contain all of the linked IR, so
956     * validate it to make sure nothing went wrong.
957     */
958    if (linked)
959       validate_ir_tree(linked->ir);
960 #endif
961
962    /* Make a pass over all variable declarations to ensure that arrays with
963     * unspecified sizes have a size specified.  The size is inferred from the
964     * max_array_access field.
965     */
966    if (linked != NULL) {
967       class array_sizing_visitor : public ir_hierarchical_visitor {
968       public:
969          virtual ir_visitor_status visit(ir_variable *var)
970          {
971             if (var->type->is_array() && (var->type->length == 0)) {
972                const glsl_type *type =
973                   glsl_type::get_array_instance(var->type->fields.array,
974                                                 var->max_array_access + 1);
975
976                assert(type != NULL);
977                var->type = type;
978             }
979
980             return visit_continue;
981          }
982       } v;
983
984       v.run(linked->ir);
985    }
986
987    return linked;
988 }
989
990
991 struct uniform_node {
992    exec_node link;
993    struct gl_uniform *u;
994    unsigned slots;
995 };
996
997 /**
998  * Update the sizes of linked shader uniform arrays to the maximum
999  * array index used.
1000  *
1001  * From page 81 (page 95 of the PDF) of the OpenGL 2.1 spec:
1002  *
1003  *     If one or more elements of an array are active,
1004  *     GetActiveUniform will return the name of the array in name,
1005  *     subject to the restrictions listed above. The type of the array
1006  *     is returned in type. The size parameter contains the highest
1007  *     array element index used, plus one. The compiler or linker
1008  *     determines the highest index used.  There will be only one
1009  *     active uniform reported by the GL per uniform array.
1010
1011  */
1012 static void
1013 update_array_sizes(struct gl_shader_program *prog)
1014 {
1015    for (unsigned i = 0; i < MESA_SHADER_TYPES; i++) {
1016          if (prog->_LinkedShaders[i] == NULL)
1017             continue;
1018
1019       foreach_list(node, prog->_LinkedShaders[i]->ir) {
1020          ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
1021
1022          if ((var == NULL) || (var->mode != ir_var_uniform &&
1023                                var->mode != ir_var_in &&
1024                                var->mode != ir_var_out) ||
1025              !var->type->is_array())
1026             continue;
1027
1028          unsigned int size = var->max_array_access;
1029          for (unsigned j = 0; j < MESA_SHADER_TYPES; j++) {
1030                if (prog->_LinkedShaders[j] == NULL)
1031                   continue;
1032
1033             foreach_list(node2, prog->_LinkedShaders[j]->ir) {
1034                ir_variable *other_var = ((ir_instruction *) node2)->as_variable();
1035                if (!other_var)
1036                   continue;
1037
1038                if (strcmp(var->name, other_var->name) == 0 &&
1039                    other_var->max_array_access > size) {
1040                   size = other_var->max_array_access;
1041                }
1042             }
1043          }
1044
1045          if (size + 1 != var->type->fields.array->length) {
1046             /* If this is a built-in uniform (i.e., it's backed by some
1047              * fixed-function state), adjust the number of state slots to
1048              * match the new array size.  The number of slots per array entry
1049              * is not known.  It seems safe to assume that the total number of
1050              * slots is an integer multiple of the number of array elements.
1051              * Determine the number of slots per array element by dividing by
1052              * the old (total) size.
1053              */
1054             if (var->num_state_slots > 0) {
1055                var->num_state_slots = (size + 1)
1056                   * (var->num_state_slots / var->type->length);
1057             }
1058
1059             var->type = glsl_type::get_array_instance(var->type->fields.array,
1060                                                       size + 1);
1061             /* FINISHME: We should update the types of array
1062              * dereferences of this variable now.
1063              */
1064          }
1065       }
1066    }
1067 }
1068
1069 static void
1070 add_uniform(void *mem_ctx, exec_list *uniforms, struct hash_table *ht,
1071             const char *name, const glsl_type *type, GLenum shader_type,
1072             unsigned *next_shader_pos, unsigned *total_uniforms)
1073 {
1074    if (type->is_record()) {
1075       for (unsigned int i = 0; i < type->length; i++) {
1076          const glsl_type *field_type = type->fields.structure[i].type;
1077          char *field_name = ralloc_asprintf(mem_ctx, "%s.%s", name,
1078                                             type->fields.structure[i].name);
1079
1080          add_uniform(mem_ctx, uniforms, ht, field_name, field_type,
1081                      shader_type, next_shader_pos, total_uniforms);
1082       }
1083    } else {
1084       uniform_node *n = (uniform_node *) hash_table_find(ht, name);
1085       unsigned int vec4_slots;
1086       const glsl_type *array_elem_type = NULL;
1087
1088       if (type->is_array()) {
1089          array_elem_type = type->fields.array;
1090          /* Array of structures. */
1091          if (array_elem_type->is_record()) {
1092             for (unsigned int i = 0; i < type->length; i++) {
1093                char *elem_name = ralloc_asprintf(mem_ctx, "%s[%d]", name, i);
1094                add_uniform(mem_ctx, uniforms, ht, elem_name, array_elem_type,
1095                            shader_type, next_shader_pos, total_uniforms);
1096             }
1097             return;
1098          }
1099       }
1100
1101       /* Fix the storage size of samplers at 1 vec4 each. Be sure to pad out
1102        * vectors to vec4 slots.
1103        */
1104       if (type->is_array()) {
1105          if (array_elem_type->is_sampler())
1106             vec4_slots = type->length;
1107          else
1108             vec4_slots = type->length * array_elem_type->matrix_columns;
1109       } else if (type->is_sampler()) {
1110          vec4_slots = 1;
1111       } else {
1112          vec4_slots = type->matrix_columns;
1113       }
1114
1115       if (n == NULL) {
1116          n = (uniform_node *) calloc(1, sizeof(struct uniform_node));
1117          n->u = (gl_uniform *) calloc(1, sizeof(struct gl_uniform));
1118          n->slots = vec4_slots;
1119
1120          n->u->Name = strdup(name);
1121          n->u->Type = type;
1122          n->u->VertPos = -1;
1123          n->u->FragPos = -1;
1124          n->u->GeomPos = -1;
1125          (*total_uniforms)++;
1126
1127          hash_table_insert(ht, n, name);
1128          uniforms->push_tail(& n->link);
1129       }
1130
1131       switch (shader_type) {
1132       case GL_VERTEX_SHADER:
1133          n->u->VertPos = *next_shader_pos;
1134          break;
1135       case GL_FRAGMENT_SHADER:
1136          n->u->FragPos = *next_shader_pos;
1137          break;
1138       case GL_GEOMETRY_SHADER:
1139          n->u->GeomPos = *next_shader_pos;
1140          break;
1141       }
1142
1143       (*next_shader_pos) += vec4_slots;
1144    }
1145 }
1146
1147 void
1148 assign_uniform_locations(struct gl_shader_program *prog)
1149 {
1150    /* */
1151    exec_list uniforms;
1152    unsigned total_uniforms = 0;
1153    hash_table *ht = hash_table_ctor(32, hash_table_string_hash,
1154                                     hash_table_string_compare);
1155    void *mem_ctx = ralloc_context(NULL);
1156
1157    for (unsigned i = 0; i < MESA_SHADER_TYPES; i++) {
1158       if (prog->_LinkedShaders[i] == NULL)
1159          continue;
1160
1161       unsigned next_position = 0;
1162
1163       foreach_list(node, prog->_LinkedShaders[i]->ir) {
1164          ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
1165
1166          if ((var == NULL) || (var->mode != ir_var_uniform))
1167             continue;
1168
1169          if (strncmp(var->name, "gl_", 3) == 0) {
1170             /* At the moment, we don't allocate uniform locations for
1171              * builtin uniforms.  It's permitted by spec, and we'll
1172              * likely switch to doing that at some point, but not yet.
1173              */
1174             continue;
1175          }
1176
1177          var->location = next_position;
1178          add_uniform(mem_ctx, &uniforms, ht, var->name, var->type,
1179                      prog->_LinkedShaders[i]->Type,
1180                      &next_position, &total_uniforms);
1181       }
1182    }
1183
1184    ralloc_free(mem_ctx);
1185
1186    gl_uniform_list *ul = (gl_uniform_list *)
1187       calloc(1, sizeof(gl_uniform_list));
1188
1189    ul->Size = total_uniforms;
1190    ul->NumUniforms = total_uniforms;
1191    ul->Uniforms = (gl_uniform *) calloc(total_uniforms, sizeof(gl_uniform));
1192
1193    unsigned idx = 0;
1194    uniform_node *next;
1195    for (uniform_node *node = (uniform_node *) uniforms.head
1196            ; node->link.next != NULL
1197            ; node = next) {
1198       next = (uniform_node *) node->link.next;
1199
1200       node->link.remove();
1201       memcpy(&ul->Uniforms[idx], node->u, sizeof(gl_uniform));
1202       idx++;
1203
1204       free(node->u);
1205       free(node);
1206    }
1207
1208    hash_table_dtor(ht);
1209
1210    prog->Uniforms = ul;
1211 }
1212
1213
1214 /**
1215  * Find a contiguous set of available bits in a bitmask.
1216  *
1217  * \param used_mask     Bits representing used (1) and unused (0) locations
1218  * \param needed_count  Number of contiguous bits needed.
1219  *
1220  * \return
1221  * Base location of the available bits on success or -1 on failure.
1222  */
1223 int
1224 find_available_slots(unsigned used_mask, unsigned needed_count)
1225 {
1226    unsigned needed_mask = (1 << needed_count) - 1;
1227    const int max_bit_to_test = (8 * sizeof(used_mask)) - needed_count;
1228
1229    /* The comparison to 32 is redundant, but without it GCC emits "warning:
1230     * cannot optimize possibly infinite loops" for the loop below.
1231     */
1232    if ((needed_count == 0) || (max_bit_to_test < 0) || (max_bit_to_test > 32))
1233       return -1;
1234
1235    for (int i = 0; i <= max_bit_to_test; i++) {
1236       if ((needed_mask & ~used_mask) == needed_mask)
1237          return i;
1238
1239       needed_mask <<= 1;
1240    }
1241
1242    return -1;
1243 }
1244
1245
1246 /**
1247  * Assign locations for either VS inputs for FS outputs
1248  *
1249  * \param prog          Shader program whose variables need locations assigned
1250  * \param target_index  Selector for the program target to receive location
1251  *                      assignmnets.  Must be either \c MESA_SHADER_VERTEX or
1252  *                      \c MESA_SHADER_FRAGMENT.
1253  * \param max_index     Maximum number of generic locations.  This corresponds
1254  *                      to either the maximum number of draw buffers or the
1255  *                      maximum number of generic attributes.
1256  *
1257  * \return
1258  * If locations are successfully assigned, true is returned.  Otherwise an
1259  * error is emitted to the shader link log and false is returned.
1260  *
1261  * \bug
1262  * Locations set via \c glBindFragDataLocation are not currently supported.
1263  * Only locations assigned automatically by the linker, explicitly set by a
1264  * layout qualifier, or explicitly set by a built-in variable (e.g., \c
1265  * gl_FragColor) are supported for fragment shaders.
1266  */
1267 bool
1268 assign_attribute_or_color_locations(gl_shader_program *prog,
1269                                     unsigned target_index,
1270                                     unsigned max_index)
1271 {
1272    /* Mark invalid locations as being used.
1273     */
1274    unsigned used_locations = (max_index >= 32)
1275       ? ~0 : ~((1 << max_index) - 1);
1276
1277    assert((target_index == MESA_SHADER_VERTEX)
1278           || (target_index == MESA_SHADER_FRAGMENT));
1279
1280    gl_shader *const sh = prog->_LinkedShaders[target_index];
1281    if (sh == NULL)
1282       return true;
1283
1284    /* Operate in a total of four passes.
1285     *
1286     * 1. Invalidate the location assignments for all vertex shader inputs.
1287     *
1288     * 2. Assign locations for inputs that have user-defined (via
1289     *    glBindVertexAttribLocation) locations.
1290     *
1291     * 3. Sort the attributes without assigned locations by number of slots
1292     *    required in decreasing order.  Fragmentation caused by attribute
1293     *    locations assigned by the application may prevent large attributes
1294     *    from having enough contiguous space.
1295     *
1296     * 4. Assign locations to any inputs without assigned locations.
1297     */
1298
1299    const int generic_base = (target_index == MESA_SHADER_VERTEX)
1300       ? (int) VERT_ATTRIB_GENERIC0 : (int) FRAG_RESULT_DATA0;
1301
1302    const enum ir_variable_mode direction =
1303       (target_index == MESA_SHADER_VERTEX) ? ir_var_in : ir_var_out;
1304
1305
1306    invalidate_variable_locations(sh, direction, generic_base);
1307
1308    /* Temporary storage for the set of attributes that need locations assigned.
1309     */
1310    struct temp_attr {
1311       unsigned slots;
1312       ir_variable *var;
1313
1314       /* Used below in the call to qsort. */
1315       static int compare(const void *a, const void *b)
1316       {
1317          const temp_attr *const l = (const temp_attr *) a;
1318          const temp_attr *const r = (const temp_attr *) b;
1319
1320          /* Reversed because we want a descending order sort below. */
1321          return r->slots - l->slots;
1322       }
1323    } to_assign[16];
1324
1325    unsigned num_attr = 0;
1326
1327    foreach_list(node, sh->ir) {
1328       ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
1329
1330       if ((var == NULL) || (var->mode != (unsigned) direction))
1331          continue;
1332
1333       if (var->explicit_location) {
1334          if ((var->location >= (int)(max_index + generic_base))
1335              || (var->location < 0)) {
1336             linker_error(prog,
1337                          "invalid explicit location %d specified for `%s'\n",
1338                          (var->location < 0)
1339                          ? var->location : var->location - generic_base,
1340                          var->name);
1341             return false;
1342          }
1343       } else if (target_index == MESA_SHADER_VERTEX) {
1344          unsigned binding;
1345
1346          if (prog->AttributeBindings->get(binding, var->name)) {
1347             assert(binding >= VERT_ATTRIB_GENERIC0);
1348             var->location = binding;
1349          }
1350       }
1351
1352       /* If the variable is not a built-in and has a location statically
1353        * assigned in the shader (presumably via a layout qualifier), make sure
1354        * that it doesn't collide with other assigned locations.  Otherwise,
1355        * add it to the list of variables that need linker-assigned locations.
1356        */
1357       const unsigned slots = count_attribute_slots(var->type);
1358       if (var->location != -1) {
1359          if (var->location >= generic_base) {
1360             /* From page 61 of the OpenGL 4.0 spec:
1361              *
1362              *     "LinkProgram will fail if the attribute bindings assigned
1363              *     by BindAttribLocation do not leave not enough space to
1364              *     assign a location for an active matrix attribute or an
1365              *     active attribute array, both of which require multiple
1366              *     contiguous generic attributes."
1367              *
1368              * Previous versions of the spec contain similar language but omit
1369              * the bit about attribute arrays.
1370              *
1371              * Page 61 of the OpenGL 4.0 spec also says:
1372              *
1373              *     "It is possible for an application to bind more than one
1374              *     attribute name to the same location. This is referred to as
1375              *     aliasing. This will only work if only one of the aliased
1376              *     attributes is active in the executable program, or if no
1377              *     path through the shader consumes more than one attribute of
1378              *     a set of attributes aliased to the same location. A link
1379              *     error can occur if the linker determines that every path
1380              *     through the shader consumes multiple aliased attributes,
1381              *     but implementations are not required to generate an error
1382              *     in this case."
1383              *
1384              * These two paragraphs are either somewhat contradictory, or I
1385              * don't fully understand one or both of them.
1386              */
1387             /* FINISHME: The code as currently written does not support
1388              * FINISHME: attribute location aliasing (see comment above).
1389              */
1390             /* Mask representing the contiguous slots that will be used by
1391              * this attribute.
1392              */
1393             const unsigned attr = var->location - generic_base;
1394             const unsigned use_mask = (1 << slots) - 1;
1395
1396             /* Generate a link error if the set of bits requested for this
1397              * attribute overlaps any previously allocated bits.
1398              */
1399             if ((~(use_mask << attr) & used_locations) != used_locations) {
1400                linker_error(prog,
1401                             "insufficient contiguous attribute locations "
1402                             "available for vertex shader input `%s'",
1403                             var->name);
1404                return false;
1405             }
1406
1407             used_locations |= (use_mask << attr);
1408          }
1409
1410          continue;
1411       }
1412
1413       to_assign[num_attr].slots = slots;
1414       to_assign[num_attr].var = var;
1415       num_attr++;
1416    }
1417
1418    /* If all of the attributes were assigned locations by the application (or
1419     * are built-in attributes with fixed locations), return early.  This should
1420     * be the common case.
1421     */
1422    if (num_attr == 0)
1423       return true;
1424
1425    qsort(to_assign, num_attr, sizeof(to_assign[0]), temp_attr::compare);
1426
1427    if (target_index == MESA_SHADER_VERTEX) {
1428       /* VERT_ATTRIB_GENERIC0 is a pseudo-alias for VERT_ATTRIB_POS.  It can
1429        * only be explicitly assigned by via glBindAttribLocation.  Mark it as
1430        * reserved to prevent it from being automatically allocated below.
1431        */
1432       find_deref_visitor find("gl_Vertex");
1433       find.run(sh->ir);
1434       if (find.variable_found())
1435          used_locations |= (1 << 0);
1436    }
1437
1438    for (unsigned i = 0; i < num_attr; i++) {
1439       /* Mask representing the contiguous slots that will be used by this
1440        * attribute.
1441        */
1442       const unsigned use_mask = (1 << to_assign[i].slots) - 1;
1443
1444       int location = find_available_slots(used_locations, to_assign[i].slots);
1445
1446       if (location < 0) {
1447          const char *const string = (target_index == MESA_SHADER_VERTEX)
1448             ? "vertex shader input" : "fragment shader output";
1449
1450          linker_error(prog,
1451                       "insufficient contiguous attribute locations "
1452                       "available for %s `%s'",
1453                       string, to_assign[i].var->name);
1454          return false;
1455       }
1456
1457       to_assign[i].var->location = generic_base + location;
1458       used_locations |= (use_mask << location);
1459    }
1460
1461    return true;
1462 }
1463
1464
1465 /**
1466  * Demote shader inputs and outputs that are not used in other stages
1467  */
1468 void
1469 demote_shader_inputs_and_outputs(gl_shader *sh, enum ir_variable_mode mode)
1470 {
1471    foreach_list(node, sh->ir) {
1472       ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
1473
1474       if ((var == NULL) || (var->mode != int(mode)))
1475          continue;
1476
1477       /* A shader 'in' or 'out' variable is only really an input or output if
1478        * its value is used by other shader stages.  This will cause the variable
1479        * to have a location assigned.
1480        */
1481       if (var->location == -1) {
1482          var->mode = ir_var_auto;
1483       }
1484    }
1485 }
1486
1487
1488 bool
1489 assign_varying_locations(struct gl_context *ctx,
1490                          struct gl_shader_program *prog,
1491                          gl_shader *producer, gl_shader *consumer)
1492 {
1493    /* FINISHME: Set dynamically when geometry shader support is added. */
1494    unsigned output_index = VERT_RESULT_VAR0;
1495    unsigned input_index = FRAG_ATTRIB_VAR0;
1496
1497    /* Operate in a total of three passes.
1498     *
1499     * 1. Assign locations for any matching inputs and outputs.
1500     *
1501     * 2. Mark output variables in the producer that do not have locations as
1502     *    not being outputs.  This lets the optimizer eliminate them.
1503     *
1504     * 3. Mark input variables in the consumer that do not have locations as
1505     *    not being inputs.  This lets the optimizer eliminate them.
1506     */
1507
1508    invalidate_variable_locations(producer, ir_var_out, VERT_RESULT_VAR0);
1509    invalidate_variable_locations(consumer, ir_var_in, FRAG_ATTRIB_VAR0);
1510
1511    foreach_list(node, producer->ir) {
1512       ir_variable *const output_var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
1513
1514       if ((output_var == NULL) || (output_var->mode != ir_var_out)
1515           || (output_var->location != -1))
1516          continue;
1517
1518       ir_variable *const input_var =
1519          consumer->symbols->get_variable(output_var->name);
1520
1521       if ((input_var == NULL) || (input_var->mode != ir_var_in))
1522          continue;
1523
1524       assert(input_var->location == -1);
1525
1526       output_var->location = output_index;
1527       input_var->location = input_index;
1528
1529       /* FINISHME: Support for "varying" records in GLSL 1.50. */
1530       assert(!output_var->type->is_record());
1531
1532       if (output_var->type->is_array()) {
1533          const unsigned slots = output_var->type->length
1534             * output_var->type->fields.array->matrix_columns;
1535
1536          output_index += slots;
1537          input_index += slots;
1538       } else {
1539          const unsigned slots = output_var->type->matrix_columns;
1540
1541          output_index += slots;
1542          input_index += slots;
1543       }
1544    }
1545
1546    unsigned varying_vectors = 0;
1547
1548    foreach_list(node, consumer->ir) {
1549       ir_variable *const var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
1550
1551       if ((var == NULL) || (var->mode != ir_var_in))
1552          continue;
1553
1554       if (var->location == -1) {
1555          if (prog->Version <= 120) {
1556             /* On page 25 (page 31 of the PDF) of the GLSL 1.20 spec:
1557              *
1558              *     Only those varying variables used (i.e. read) in
1559              *     the fragment shader executable must be written to
1560              *     by the vertex shader executable; declaring
1561              *     superfluous varying variables in a vertex shader is
1562              *     permissible.
1563              *
1564              * We interpret this text as meaning that the VS must
1565              * write the variable for the FS to read it.  See
1566              * "glsl1-varying read but not written" in piglit.
1567              */
1568
1569             linker_error(prog, "fragment shader varying %s not written "
1570                          "by vertex shader\n.", var->name);
1571          }
1572
1573          /* An 'in' variable is only really a shader input if its
1574           * value is written by the previous stage.
1575           */
1576          var->mode = ir_var_auto;
1577       } else {
1578          /* The packing rules are used for vertex shader inputs are also used
1579           * for fragment shader inputs.
1580           */
1581          varying_vectors += count_attribute_slots(var->type);
1582       }
1583    }
1584
1585    if (ctx->API == API_OPENGLES2 || prog->Version == 100) {
1586       if (varying_vectors > ctx->Const.MaxVarying) {
1587          linker_error(prog, "shader uses too many varying vectors "
1588                       "(%u > %u)\n",
1589                       varying_vectors, ctx->Const.MaxVarying);
1590          return false;
1591       }
1592    } else {
1593       const unsigned float_components = varying_vectors * 4;
1594       if (float_components > ctx->Const.MaxVarying * 4) {
1595          linker_error(prog, "shader uses too many varying components "
1596                       "(%u > %u)\n",
1597                       float_components, ctx->Const.MaxVarying * 4);
1598          return false;
1599       }
1600    }
1601
1602    return true;
1603 }
1604
1605
1606 void
1607 link_shaders(struct gl_context *ctx, struct gl_shader_program *prog)
1608 {
1609    void *mem_ctx = ralloc_context(NULL); // temporary linker context
1610
1611    prog->LinkStatus = false;
1612    prog->Validated = false;
1613    prog->_Used = false;
1614
1615    if (prog->InfoLog != NULL)
1616       ralloc_free(prog->InfoLog);
1617
1618    prog->InfoLog = ralloc_strdup(NULL, "");
1619
1620    /* Separate the shaders into groups based on their type.
1621     */
1622    struct gl_shader **vert_shader_list;
1623    unsigned num_vert_shaders = 0;
1624    struct gl_shader **frag_shader_list;
1625    unsigned num_frag_shaders = 0;
1626
1627    vert_shader_list = (struct gl_shader **)
1628       calloc(2 * prog->NumShaders, sizeof(struct gl_shader *));
1629    frag_shader_list =  &vert_shader_list[prog->NumShaders];
1630
1631    unsigned min_version = UINT_MAX;
1632    unsigned max_version = 0;
1633    for (unsigned i = 0; i < prog->NumShaders; i++) {
1634       min_version = MIN2(min_version, prog->Shaders[i]->Version);
1635       max_version = MAX2(max_version, prog->Shaders[i]->Version);
1636
1637       switch (prog->Shaders[i]->Type) {
1638       case GL_VERTEX_SHADER:
1639          vert_shader_list[num_vert_shaders] = prog->Shaders[i];
1640          num_vert_shaders++;
1641          break;
1642       case GL_FRAGMENT_SHADER:
1643          frag_shader_list[num_frag_shaders] = prog->Shaders[i];
1644          num_frag_shaders++;
1645          break;
1646       case GL_GEOMETRY_SHADER:
1647          /* FINISHME: Support geometry shaders. */
1648          assert(prog->Shaders[i]->Type != GL_GEOMETRY_SHADER);
1649          break;
1650       }
1651    }
1652
1653    /* Previous to GLSL version 1.30, different compilation units could mix and
1654     * match shading language versions.  With GLSL 1.30 and later, the versions
1655     * of all shaders must match.
1656     */
1657    assert(min_version >= 100);
1658    assert(max_version <= 130);
1659    if ((max_version >= 130 || min_version == 100)
1660        && min_version != max_version) {
1661       linker_error(prog, "all shaders must use same shading "
1662                    "language version\n");
1663       goto done;
1664    }
1665
1666    prog->Version = max_version;
1667
1668    for (unsigned int i = 0; i < MESA_SHADER_TYPES; i++) {
1669       if (prog->_LinkedShaders[i] != NULL)
1670          ctx->Driver.DeleteShader(ctx, prog->_LinkedShaders[i]);
1671
1672       prog->_LinkedShaders[i] = NULL;
1673    }
1674
1675    /* Link all shaders for a particular stage and validate the result.
1676     */
1677    if (num_vert_shaders > 0) {
1678       gl_shader *const sh =
1679          link_intrastage_shaders(mem_ctx, ctx, prog, vert_shader_list,
1680                                  num_vert_shaders);
1681
1682       if (sh == NULL)
1683          goto done;
1684
1685       if (!validate_vertex_shader_executable(prog, sh))
1686          goto done;
1687
1688       _mesa_reference_shader(ctx, &prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_VERTEX],
1689                              sh);
1690    }
1691
1692    if (num_frag_shaders > 0) {
1693       gl_shader *const sh =
1694          link_intrastage_shaders(mem_ctx, ctx, prog, frag_shader_list,
1695                                  num_frag_shaders);
1696
1697       if (sh == NULL)
1698          goto done;
1699
1700       if (!validate_fragment_shader_executable(prog, sh))
1701          goto done;
1702
1703       _mesa_reference_shader(ctx, &prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_FRAGMENT],
1704                              sh);
1705    }
1706
1707    /* Here begins the inter-stage linking phase.  Some initial validation is
1708     * performed, then locations are assigned for uniforms, attributes, and
1709     * varyings.
1710     */
1711    if (cross_validate_uniforms(prog)) {
1712       unsigned prev;
1713
1714       for (prev = 0; prev < MESA_SHADER_TYPES; prev++) {
1715          if (prog->_LinkedShaders[prev] != NULL)
1716             break;
1717       }
1718
1719       /* Validate the inputs of each stage with the output of the preceding
1720        * stage.
1721        */
1722       for (unsigned i = prev + 1; i < MESA_SHADER_TYPES; i++) {
1723          if (prog->_LinkedShaders[i] == NULL)
1724             continue;
1725
1726          if (!cross_validate_outputs_to_inputs(prog,
1727                                                prog->_LinkedShaders[prev],
1728                                                prog->_LinkedShaders[i]))
1729             goto done;
1730
1731          prev = i;
1732       }
1733
1734       prog->LinkStatus = true;
1735    }
1736
1737    /* Do common optimization before assigning storage for attributes,
1738     * uniforms, and varyings.  Later optimization could possibly make
1739     * some of that unused.
1740     */
1741    for (unsigned i = 0; i < MESA_SHADER_TYPES; i++) {
1742       if (prog->_LinkedShaders[i] == NULL)
1743          continue;
1744
1745       detect_recursion_linked(prog, prog->_LinkedShaders[i]->ir);
1746       if (!prog->LinkStatus)
1747          goto done;
1748
1749       if (ctx->ShaderCompilerOptions[i].LowerClipDistance)
1750          lower_clip_distance(prog->_LinkedShaders[i]->ir);
1751
1752       while (do_common_optimization(prog->_LinkedShaders[i]->ir, true, false, 32))
1753          ;
1754    }
1755
1756    /* FINISHME: The value of the max_attribute_index parameter is
1757     * FINISHME: implementation dependent based on the value of
1758     * FINISHME: GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS.  GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS must be
1759     * FINISHME: at least 16, so hardcode 16 for now.
1760     */
1761    if (!assign_attribute_or_color_locations(prog, MESA_SHADER_VERTEX, 16)) {
1762       goto done;
1763    }
1764
1765    if (!assign_attribute_or_color_locations(prog, MESA_SHADER_FRAGMENT, ctx->Const.MaxDrawBuffers)) {
1766       goto done;
1767    }
1768
1769    unsigned prev;
1770    for (prev = 0; prev < MESA_SHADER_TYPES; prev++) {
1771       if (prog->_LinkedShaders[prev] != NULL)
1772          break;
1773    }
1774
1775    for (unsigned i = prev + 1; i < MESA_SHADER_TYPES; i++) {
1776       if (prog->_LinkedShaders[i] == NULL)
1777          continue;
1778
1779       if (!assign_varying_locations(ctx, prog,
1780                                     prog->_LinkedShaders[prev],
1781                                     prog->_LinkedShaders[i])) {
1782          goto done;
1783       }
1784
1785       prev = i;
1786    }
1787
1788    if (prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_VERTEX] != NULL) {
1789       demote_shader_inputs_and_outputs(prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_VERTEX],
1790                                        ir_var_out);
1791
1792       /* Eliminate code that is now dead due to unused vertex outputs being
1793        * demoted.
1794        */
1795       while (do_dead_code(prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_VERTEX]->ir, false))
1796          ;
1797    }
1798
1799    if (prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_GEOMETRY] != NULL) {
1800       gl_shader *const sh = prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_GEOMETRY];
1801
1802       demote_shader_inputs_and_outputs(sh, ir_var_in);
1803       demote_shader_inputs_and_outputs(sh, ir_var_inout);
1804       demote_shader_inputs_and_outputs(sh, ir_var_out);
1805
1806       /* Eliminate code that is now dead due to unused geometry outputs being
1807        * demoted.
1808        */
1809       while (do_dead_code(prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_GEOMETRY]->ir, false))
1810          ;
1811    }
1812
1813    if (prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_FRAGMENT] != NULL) {
1814       gl_shader *const sh = prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_FRAGMENT];
1815
1816       demote_shader_inputs_and_outputs(sh, ir_var_in);
1817
1818       /* Eliminate code that is now dead due to unused fragment inputs being
1819        * demoted.  This shouldn't actually do anything other than remove
1820        * declarations of the (now unused) global variables.
1821        */
1822       while (do_dead_code(prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_FRAGMENT]->ir, false))
1823          ;
1824    }
1825
1826    update_array_sizes(prog);
1827    assign_uniform_locations(prog);
1828
1829    /* OpenGL ES requires that a vertex shader and a fragment shader both be
1830     * present in a linked program.  By checking for use of shading language
1831     * version 1.00, we also catch the GL_ARB_ES2_compatibility case.
1832     */
1833    if (!prog->InternalSeparateShader &&
1834        (ctx->API == API_OPENGLES2 || prog->Version == 100)) {
1835       if (prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_VERTEX] == NULL) {
1836          linker_error(prog, "program lacks a vertex shader\n");
1837       } else if (prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_FRAGMENT] == NULL) {
1838          linker_error(prog, "program lacks a fragment shader\n");
1839       }
1840    }
1841
1842    /* FINISHME: Assign fragment shader output locations. */
1843
1844 done:
1845    free(vert_shader_list);
1846
1847    for (unsigned i = 0; i < MESA_SHADER_TYPES; i++) {
1848       if (prog->_LinkedShaders[i] == NULL)
1849          continue;
1850
1851       /* Retain any live IR, but trash the rest. */
1852       reparent_ir(prog->_LinkedShaders[i]->ir, prog->_LinkedShaders[i]->ir);
1853
1854       /* The symbol table in the linked shaders may contain references to
1855        * variables that were removed (e.g., unused uniforms).  Since it may
1856        * contain junk, there is no possible valid use.  Delete it and set the
1857        * pointer to NULL.
1858        */
1859       delete prog->_LinkedShaders[i]->symbols;
1860       prog->_LinkedShaders[i]->symbols = NULL;
1861    }
1862
1863    ralloc_free(mem_ctx);
1864 }