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