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