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