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