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