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