Follow Cabal changes
[ghc-hetmet.git] / compiler / ghci / Linker.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2005-2006
3 %
4
5 -- --------------------------------------
6 --      The dynamic linker for GHCi      
7 -- --------------------------------------
8
9 This module deals with the top-level issues of dynamic linking,
10 calling the object-code linker and the byte-code linker where
11 necessary.
12
13
14 \begin{code}
15 {-# OPTIONS -optc-DNON_POSIX_SOURCE -#include "Linker.h" #-}
16
17 module Linker ( HValue, getHValue, showLinkerState,
18                 linkExpr, unload, withExtendedLinkEnv,
19                 extendLinkEnv, deleteFromLinkEnv,
20                 extendLoadedPkgs, 
21                 linkPackages,initDynLinker,
22                 dataConInfoPtrToName
23         ) where
24
25 #include "HsVersions.h"
26
27 import LoadIface
28 import ObjLink
29 import ByteCodeLink
30 import ByteCodeItbls
31 import ByteCodeAsm
32 import CgInfoTbls
33 import SMRep
34 import IfaceEnv
35 import TcRnMonad
36 import Packages
37 import DriverPhases
38 import Finder
39 import HscTypes
40 import Name
41 import NameEnv
42 import NameSet
43 import qualified OccName
44 import LazyUniqFM
45 import Module
46 import ListSetOps
47 import DynFlags
48 import BasicTypes
49 import Outputable
50 import PackageConfig
51 import Panic
52 import Util
53 import StaticFlags
54 import ErrUtils
55 import DriverPhases
56 import SrcLoc
57 import qualified Maybes
58 import UniqSet
59 import Constants
60 import FastString
61 import Config           ( cProjectVersion )
62
63 -- Standard libraries
64 import Control.Monad
65
66 import Data.Char
67 import Data.IORef
68 import Data.List
69 import Foreign
70
71 import System.FilePath
72 import System.IO
73 import System.Directory
74
75 import Distribution.Package hiding (depends)
76
77 import Control.Exception
78 import Data.Maybe
79 \end{code}
80
81
82 %************************************************************************
83 %*                                                                      *
84                         The Linker's state
85 %*                                                                      *
86 %************************************************************************
87
88 The persistent linker state *must* match the actual state of the 
89 C dynamic linker at all times, so we keep it in a private global variable.
90
91
92 The PersistentLinkerState maps Names to actual closures (for
93 interpreted code only), for use during linking.
94
95 \begin{code}
96 GLOBAL_VAR(v_PersistentLinkerState, panic "Dynamic linker not initialised", PersistentLinkerState)
97 GLOBAL_VAR(v_InitLinkerDone, False, Bool)       -- Set True when dynamic linker is initialised
98
99 data PersistentLinkerState
100    = PersistentLinkerState {
101
102         -- Current global mapping from Names to their true values
103         closure_env :: ClosureEnv,
104
105         -- The current global mapping from RdrNames of DataCons to
106         -- info table addresses.
107         -- When a new Unlinked is linked into the running image, or an existing
108         -- module in the image is replaced, the itbl_env must be updated
109         -- appropriately.
110         itbl_env    :: ItblEnv,
111
112         -- The currently loaded interpreted modules (home package)
113         bcos_loaded :: [Linkable],
114
115         -- And the currently-loaded compiled modules (home package)
116         objs_loaded :: [Linkable],
117
118         -- The currently-loaded packages; always object code
119         -- Held, as usual, in dependency order; though I am not sure if
120         -- that is really important
121         pkgs_loaded :: [PackageId]
122      }
123
124 emptyPLS :: DynFlags -> PersistentLinkerState
125 emptyPLS _ = PersistentLinkerState { 
126                         closure_env = emptyNameEnv,
127                         itbl_env    = emptyNameEnv,
128                         pkgs_loaded = init_pkgs,
129                         bcos_loaded = [],
130                         objs_loaded = [] }
131                     
132   -- Packages that don't need loading, because the compiler 
133   -- shares them with the interpreted program.
134   --
135   -- The linker's symbol table is populated with RTS symbols using an
136   -- explicit list.  See rts/Linker.c for details.
137   where init_pkgs = [rtsPackageId]
138 \end{code}
139
140 \begin{code}
141 extendLoadedPkgs :: [PackageId] -> IO ()
142 extendLoadedPkgs pkgs
143     = modifyIORef v_PersistentLinkerState (\s -> s{pkgs_loaded = pkgs ++ pkgs_loaded s})
144
145 extendLinkEnv :: [(Name,HValue)] -> IO ()
146 -- Automatically discards shadowed bindings
147 extendLinkEnv new_bindings
148   = do  pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
149         let new_closure_env = extendClosureEnv (closure_env pls) new_bindings
150             new_pls = pls { closure_env = new_closure_env }
151         writeIORef v_PersistentLinkerState new_pls
152
153 deleteFromLinkEnv :: [Name] -> IO ()
154 deleteFromLinkEnv to_remove
155   = do  pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
156         let new_closure_env = delListFromNameEnv (closure_env pls) to_remove
157             new_pls = pls { closure_env = new_closure_env }
158         writeIORef v_PersistentLinkerState new_pls
159
160 -- | Given a data constructor in the heap, find its Name.
161 --   The info tables for data constructors have a field which records
162 --   the source name of the constructor as a Ptr Word8 (UTF-8 encoded
163 --   string). The format is:
164 --
165 --    Package:Module.Name
166 --
167 --   We use this string to lookup the interpreter's internal representation of the name
168 --   using the lookupOrig.    
169
170 dataConInfoPtrToName :: Ptr () -> TcM (Either String Name)
171 dataConInfoPtrToName x = do 
172    theString <- liftIO $ do
173       let ptr = castPtr x :: Ptr StgInfoTable
174       conDescAddress <- getConDescAddress ptr 
175       peekArray0 0 conDescAddress  
176    let (pkg, mod, occ) = parse theString 
177        pkgFS = mkFastStringByteList pkg
178        modFS = mkFastStringByteList mod
179        occFS = mkFastStringByteList occ
180        occName = mkOccNameFS OccName.dataName occFS
181        modName = mkModule (fsToPackageId pkgFS) (mkModuleNameFS modFS) 
182    return (Left$ showSDoc$ ppr modName <> dot <> ppr occName ) 
183     `recoverM` (Right `fmap` lookupOrig modName occName)
184
185    where
186
187    {- To find the string in the constructor's info table we need to consider 
188       the layout of info tables relative to the entry code for a closure.
189
190       An info table can be next to the entry code for the closure, or it can
191       be separate. The former (faster) is used in registerised versions of ghc, 
192       and the latter (portable) is for non-registerised versions. 
193
194       The diagrams below show where the string is to be found relative to 
195       the normal info table of the closure.
196
197       1) Code next to table:
198
199          --------------
200          |            |   <- pointer to the start of the string
201          --------------
202          |            |   <- the (start of the) info table structure
203          |            |
204          |            |
205          --------------
206          | entry code | 
207          |    ....    |
208
209          In this case the pointer to the start of the string can be found in
210          the memory location _one word before_ the first entry in the normal info 
211          table.
212
213       2) Code NOT next to table:
214
215                                  --------------
216          info table structure -> |     *------------------> --------------
217                                  |            |             | entry code |
218                                  |            |             |    ....    | 
219                                  --------------
220          ptr to start of str ->  |            |   
221                                  --------------
222
223          In this case the pointer to the start of the string can be found
224          in the memory location: info_table_ptr + info_table_size
225    -}
226
227    getConDescAddress :: Ptr StgInfoTable -> IO (Ptr Word8)
228    getConDescAddress ptr
229     | ghciTablesNextToCode = do
230        offsetToString <- peek $ ptr `plusPtr` (- wORD_SIZE)
231        return $ (ptr `plusPtr` stdInfoTableSizeB) `plusPtr` (fromIntegral (offsetToString :: StgWord))
232     | otherwise =
233        peek $ intPtrToPtr $ (ptrToIntPtr ptr) + fromIntegral stdInfoTableSizeB
234
235    -- parsing names is a little bit fiddly because we have a string in the form: 
236    -- pkg:A.B.C.foo, and we want to split it into three parts: ("pkg", "A.B.C", "foo").
237    -- Thus we split at the leftmost colon and the rightmost occurrence of the dot.
238    -- It would be easier if the string was in the form pkg:A.B.C:foo, but alas
239    -- this is not the conventional way of writing Haskell names. We stick with
240    -- convention, even though it makes the parsing code more troublesome.
241    -- Warning: this code assumes that the string is well formed.
242    parse :: [Word8] -> ([Word8], [Word8], [Word8])
243    parse input 
244       = ASSERT (all (>0) (map length [pkg, mod, occ])) (pkg, mod, occ)
245       where
246       dot = fromIntegral (ord '.')
247       (pkg, rest1) = break (== fromIntegral (ord ':')) input 
248       (mod, occ) 
249          = (concat $ intersperse [dot] $ reverse modWords, occWord)
250          where
251          (modWords, occWord) = ASSERT (length rest1 > 0) (parseModOcc [] (tail rest1))
252       parseModOcc :: [[Word8]] -> [Word8] -> ([[Word8]], [Word8])
253       parseModOcc acc str
254          = case break (== dot) str of
255               (top, []) -> (acc, top)
256               (top, _:bot) -> parseModOcc (top : acc) bot
257        
258
259 getHValue :: HscEnv -> Name -> IO HValue
260 getHValue hsc_env name = do
261    when (isExternalName name) $ do
262         ok <- linkDependencies hsc_env noSrcSpan [nameModule name]
263         when (failed ok) $ throwDyn (ProgramError "")
264    pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
265    lookupName (closure_env pls) name
266         
267 linkDependencies :: HscEnv -> SrcSpan -> [Module] -> IO SuccessFlag
268 linkDependencies hsc_env span needed_mods = do
269    let hpt = hsc_HPT hsc_env
270        dflags = hsc_dflags hsc_env
271         -- The interpreter and dynamic linker can only handle object code built
272         -- the "normal" way, i.e. no non-std ways like profiling or ticky-ticky.
273         -- So here we check the build tag: if we're building a non-standard way
274         -- then we need to find & link object files built the "normal" way.
275    maybe_normal_osuf <- checkNonStdWay dflags span
276
277         -- Find what packages and linkables are required
278    eps <- readIORef (hsc_EPS hsc_env)
279    (lnks, pkgs) <- getLinkDeps hsc_env hpt (eps_PIT eps) 
280                                 maybe_normal_osuf span needed_mods
281
282         -- Link the packages and modules required
283    linkPackages dflags pkgs
284    linkModules dflags lnks
285
286
287 -- | Temporarily extend the linker state.
288
289 withExtendedLinkEnv :: [(Name,HValue)] -> IO a -> IO a
290 withExtendedLinkEnv new_env action
291     = bracket_ set_new_env
292                reset_old_env
293                action
294     where set_new_env = do 
295             pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
296             let new_closure_env = extendClosureEnv (closure_env pls) new_env
297                 new_pls = pls { closure_env = new_closure_env }
298             writeIORef v_PersistentLinkerState new_pls
299             return ()
300
301         -- Remember that the linker state might be side-effected
302         -- during the execution of the IO action, and we don't want to
303         -- lose those changes (we might have linked a new module or
304         -- package), so the reset action only removes the names we
305         -- added earlier.
306           reset_old_env = do
307             modifyIORef v_PersistentLinkerState $ \pls ->
308                 let cur = closure_env pls
309                     new = delListFromNameEnv cur (map fst new_env)
310                 in
311                 pls{ closure_env = new }
312
313 -- filterNameMap removes from the environment all entries except 
314 --      those for a given set of modules;
315 -- Note that this removes all *local* (i.e. non-isExternal) names too 
316 --      (these are the temporary bindings from the command line).
317 -- Used to filter both the ClosureEnv and ItblEnv
318
319 filterNameMap :: [Module] -> NameEnv (Name, a) -> NameEnv (Name, a)
320 filterNameMap mods env 
321    = filterNameEnv keep_elt env
322    where
323      keep_elt (n,_) = isExternalName n 
324                       && (nameModule n `elem` mods)
325 \end{code}
326
327
328 \begin{code}
329 showLinkerState :: IO ()
330 -- Display the persistent linker state
331 showLinkerState
332   = do pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
333        printDump (vcat [text "----- Linker state -----",
334                         text "Pkgs:" <+> ppr (pkgs_loaded pls),
335                         text "Objs:" <+> ppr (objs_loaded pls),
336                         text "BCOs:" <+> ppr (bcos_loaded pls)])
337 \end{code}
338                         
339         
340
341
342 %************************************************************************
343 %*                                                                      *
344 \subsection{Initialisation}
345 %*                                                                      *
346 %************************************************************************
347
348 We initialise the dynamic linker by
349
350 a) calling the C initialisation procedure
351
352 b) Loading any packages specified on the command line,
353
354 c) Loading any packages specified on the command line,
355    now held in the -l options in v_Opt_l
356
357 d) Loading any .o/.dll files specified on the command line,
358    now held in v_Ld_inputs
359
360 e) Loading any MacOS frameworks
361
362 \begin{code}
363 initDynLinker :: DynFlags -> IO ()
364 -- This function is idempotent; if called more than once, it does nothing
365 -- This is useful in Template Haskell, where we call it before trying to link
366 initDynLinker dflags
367   = do  { done <- readIORef v_InitLinkerDone
368         ; if done then return () 
369                   else do { writeIORef v_InitLinkerDone True
370                           ; reallyInitDynLinker dflags }
371         }
372
373 reallyInitDynLinker :: DynFlags -> IO ()
374 reallyInitDynLinker dflags
375   = do  {  -- Initialise the linker state
376         ; writeIORef v_PersistentLinkerState (emptyPLS dflags)
377
378                 -- (a) initialise the C dynamic linker
379         ; initObjLinker 
380
381                 -- (b) Load packages from the command-line
382         ; linkPackages dflags (preloadPackages (pkgState dflags))
383
384                 -- (c) Link libraries from the command-line
385         ; let optl = getOpts dflags opt_l
386         ; let minus_ls = [ lib | '-':'l':lib <- optl ]
387
388                 -- (d) Link .o files from the command-line
389         ; let lib_paths = libraryPaths dflags
390         ; cmdline_ld_inputs <- readIORef v_Ld_inputs
391
392         ; classified_ld_inputs <- mapM classifyLdInput cmdline_ld_inputs
393
394                 -- (e) Link any MacOS frameworks
395         ; let framework_paths
396                | isDarwinTarget = frameworkPaths dflags
397                | otherwise      = []
398         ; let frameworks
399                | isDarwinTarget = cmdlineFrameworks dflags
400                | otherwise      = []
401                 -- Finally do (c),(d),(e)       
402         ; let cmdline_lib_specs = [ l | Just l <- classified_ld_inputs ]
403                                ++ map DLL       minus_ls 
404                                ++ map Framework frameworks
405         ; if null cmdline_lib_specs then return ()
406                                     else do
407
408         { mapM_ (preloadLib dflags lib_paths framework_paths) cmdline_lib_specs
409         ; maybePutStr dflags "final link ... "
410         ; ok <- resolveObjs
411
412         ; if succeeded ok then maybePutStrLn dflags "done"
413           else throwDyn (InstallationError "linking extra libraries/objects failed")
414         }}
415
416 classifyLdInput :: FilePath -> IO (Maybe LibrarySpec)
417 classifyLdInput f
418   | isObjectFilename f = return (Just (Object f))
419   | isDynLibFilename f = return (Just (DLLPath f))
420   | otherwise          = do
421         hPutStrLn stderr ("Warning: ignoring unrecognised input `" ++ f ++ "'")
422         return Nothing
423
424 preloadLib :: DynFlags -> [String] -> [String] -> LibrarySpec -> IO ()
425 preloadLib dflags lib_paths framework_paths lib_spec
426   = do maybePutStr dflags ("Loading object " ++ showLS lib_spec ++ " ... ")
427        case lib_spec of
428           Object static_ish
429              -> do b <- preload_static lib_paths static_ish
430                    maybePutStrLn dflags (if b  then "done"
431                                                 else "not found")
432          
433           DLL dll_unadorned
434              -> do maybe_errstr <- loadDynamic lib_paths dll_unadorned
435                    case maybe_errstr of
436                       Nothing -> maybePutStrLn dflags "done"
437                       Just mm -> preloadFailed mm lib_paths lib_spec
438
439           DLLPath dll_path
440              -> do maybe_errstr <- loadDLL dll_path
441                    case maybe_errstr of
442                       Nothing -> maybePutStrLn dflags "done"
443                       Just mm -> preloadFailed mm lib_paths lib_spec
444
445           Framework framework
446            | isDarwinTarget
447              -> do maybe_errstr <- loadFramework framework_paths framework
448                    case maybe_errstr of
449                       Nothing -> maybePutStrLn dflags "done"
450                       Just mm -> preloadFailed mm framework_paths lib_spec
451            | otherwise -> panic "preloadLib Framework"
452
453   where
454     preloadFailed :: String -> [String] -> LibrarySpec -> IO ()
455     preloadFailed sys_errmsg paths spec
456        = do maybePutStr dflags
457                ("failed.\nDynamic linker error message was:\n   " 
458                     ++ sys_errmsg  ++ "\nWhilst trying to load:  " 
459                     ++ showLS spec ++ "\nDirectories to search are:\n"
460                     ++ unlines (map ("   "++) paths) )
461             give_up
462     
463     -- Not interested in the paths in the static case.
464     preload_static _paths name
465        = do b <- doesFileExist name
466             if not b then return False
467                      else loadObj name >> return True
468     
469     give_up = throwDyn $ 
470               CmdLineError "user specified .o/.so/.DLL could not be loaded."
471 \end{code}
472
473
474 %************************************************************************
475 %*                                                                      *
476                 Link a byte-code expression
477 %*                                                                      *
478 %************************************************************************
479
480 \begin{code}
481 linkExpr :: HscEnv -> SrcSpan -> UnlinkedBCO -> IO HValue
482
483 -- Link a single expression, *including* first linking packages and 
484 -- modules that this expression depends on.
485 --
486 -- Raises an IO exception if it can't find a compiled version of the
487 -- dependents to link.
488 --
489 -- Note: This function side-effects the linker state (Pepe)
490
491 linkExpr hsc_env span root_ul_bco
492   = do {  
493         -- Initialise the linker (if it's not been done already)
494      let dflags = hsc_dflags hsc_env
495    ; initDynLinker dflags
496
497         -- Link the packages and modules required
498    ; ok <- linkDependencies hsc_env span needed_mods
499    ; if failed ok then
500         throwDyn (ProgramError "")
501      else do {
502
503         -- Link the expression itself
504      pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
505    ; let ie = itbl_env pls
506          ce = closure_env pls
507
508         -- Link the necessary packages and linkables
509    ; (_, (root_hval:_)) <- linkSomeBCOs False ie ce [root_ul_bco]
510    ; return root_hval
511    }}
512    where
513      free_names = nameSetToList (bcoFreeNames root_ul_bco)
514
515      needed_mods :: [Module]
516      needed_mods = [ nameModule n | n <- free_names, 
517                                     isExternalName n,           -- Names from other modules
518                                     not (isWiredInName n)       -- Exclude wired-in names
519                    ]                                            -- (see note below)
520         -- Exclude wired-in names because we may not have read
521         -- their interface files, so getLinkDeps will fail
522         -- All wired-in names are in the base package, which we link
523         -- by default, so we can safely ignore them here.
524  
525 dieWith :: SrcSpan -> Message -> IO a
526 dieWith span msg = throwDyn (ProgramError (showSDoc (mkLocMessage span msg)))
527
528
529 checkNonStdWay :: DynFlags -> SrcSpan -> IO (Maybe String)
530 checkNonStdWay dflags srcspan = do
531   tag <- readIORef v_Build_tag
532   if null tag then return Nothing else do
533   let default_osuf = phaseInputExt StopLn
534   if objectSuf dflags == default_osuf
535         then failNonStd srcspan
536         else return (Just default_osuf)
537
538 failNonStd :: SrcSpan -> IO (Maybe String)
539 failNonStd srcspan = dieWith srcspan $
540   ptext (sLit "Dynamic linking required, but this is a non-standard build (eg. prof).") $$
541   ptext (sLit "You need to build the program twice: once the normal way, and then") $$
542   ptext (sLit "in the desired way using -osuf to set the object file suffix.")
543   
544
545 getLinkDeps :: HscEnv -> HomePackageTable -> PackageIfaceTable
546             -> Maybe String                     -- the "normal" object suffix
547             -> SrcSpan                          -- for error messages
548             -> [Module]                         -- If you need these
549             -> IO ([Linkable], [PackageId])     -- ... then link these first
550 -- Fails with an IO exception if it can't find enough files
551
552 getLinkDeps hsc_env hpt _ maybe_normal_osuf span mods
553 -- Find all the packages and linkables that a set of modules depends on
554  = do { pls <- readIORef v_PersistentLinkerState ;
555         -- 1.  Find the dependent home-pkg-modules/packages from each iface
556         (mods_s, pkgs_s) <- follow_deps mods emptyUniqSet emptyUniqSet;
557
558         let {
559         -- 2.  Exclude ones already linked
560         --      Main reason: avoid findModule calls in get_linkable
561             mods_needed = mods_s `minusList` linked_mods     ;
562             pkgs_needed = pkgs_s `minusList` pkgs_loaded pls ;
563
564             linked_mods = map (moduleName.linkableModule) 
565                                 (objs_loaded pls ++ bcos_loaded pls)
566         } ;
567         
568 --        putStrLn (showSDoc (ppr mods_s)) ;
569         -- 3.  For each dependent module, find its linkable
570         --     This will either be in the HPT or (in the case of one-shot
571         --     compilation) we may need to use maybe_getFileLinkable
572         lnks_needed <- mapM (get_linkable maybe_normal_osuf) mods_needed ;
573
574         return (lnks_needed, pkgs_needed) }
575   where
576     dflags = hsc_dflags hsc_env
577     this_pkg = thisPackage dflags
578
579         -- The ModIface contains the transitive closure of the module dependencies
580         -- within the current package, *except* for boot modules: if we encounter
581         -- a boot module, we have to find its real interface and discover the
582         -- dependencies of that.  Hence we need to traverse the dependency
583         -- tree recursively.  See bug #936, testcase ghci/prog007.
584     follow_deps :: [Module]             -- modules to follow
585                 -> UniqSet ModuleName         -- accum. module dependencies
586                 -> UniqSet PackageId          -- accum. package dependencies
587                 -> IO ([ModuleName], [PackageId]) -- result
588     follow_deps []     acc_mods acc_pkgs
589         = return (uniqSetToList acc_mods, uniqSetToList acc_pkgs)
590     follow_deps (mod:mods) acc_mods acc_pkgs
591         = do
592           mb_iface <- initIfaceCheck hsc_env $
593                         loadInterface msg mod (ImportByUser False)
594           iface <- case mb_iface of
595                     Maybes.Failed err      -> ghcError (ProgramError (showSDoc err))
596                     Maybes.Succeeded iface -> return iface
597
598           when (mi_boot iface) $ link_boot_mod_error mod
599
600           let
601             pkg = modulePackageId mod
602             deps  = mi_deps iface
603
604             pkg_deps = dep_pkgs deps
605             (boot_deps, mod_deps) = partitionWith is_boot (dep_mods deps)
606                     where is_boot (m,True)  = Left m
607                           is_boot (m,False) = Right m
608
609             boot_deps' = filter (not . (`elementOfUniqSet` acc_mods)) boot_deps
610             acc_mods'  = addListToUniqSet acc_mods (moduleName mod : mod_deps)
611             acc_pkgs'  = addListToUniqSet acc_pkgs pkg_deps
612           --
613           if pkg /= this_pkg
614              then follow_deps mods acc_mods (addOneToUniqSet acc_pkgs' pkg)
615              else follow_deps (map (mkModule this_pkg) boot_deps' ++ mods)
616                               acc_mods' acc_pkgs'
617         where
618             msg = text "need to link module" <+> ppr mod <+>
619                   text "due to use of Template Haskell"
620
621
622     link_boot_mod_error mod = 
623         throwDyn (ProgramError (showSDoc (
624             text "module" <+> ppr mod <+> 
625             text "cannot be linked; it is only available as a boot module")))
626
627     no_obj mod = dieWith span $
628                      ptext (sLit "cannot find object file for module ") <> 
629                         quotes (ppr mod) $$
630                      while_linking_expr
631                 
632     while_linking_expr = ptext (sLit "while linking an interpreted expression")
633
634         -- This one is a build-system bug
635
636     get_linkable maybe_normal_osuf mod_name     -- A home-package module
637         | Just mod_info <- lookupUFM hpt mod_name 
638         = ASSERT(isJust (hm_linkable mod_info))
639           adjust_linkable (fromJust (hm_linkable mod_info))
640         | otherwise     
641         = do    -- It's not in the HPT because we are in one shot mode, 
642                 -- so use the Finder to get a ModLocation...
643              mb_stuff <- findHomeModule hsc_env mod_name
644              case mb_stuff of
645                   Found loc mod -> found loc mod
646                   _ -> no_obj mod_name
647         where
648             found loc mod = do {
649                 -- ...and then find the linkable for it
650                mb_lnk <- findObjectLinkableMaybe mod loc ;
651                case mb_lnk of {
652                   Nothing -> no_obj mod ;
653                   Just lnk -> adjust_linkable lnk
654               }}
655
656             adjust_linkable lnk
657                 | Just osuf <- maybe_normal_osuf = do
658                         new_uls <- mapM (adjust_ul osuf) (linkableUnlinked lnk)
659                         return lnk{ linkableUnlinked=new_uls }
660                 | otherwise =
661                         return lnk
662
663             adjust_ul osuf (DotO file) = do
664                 let new_file = replaceExtension file osuf
665                 ok <- doesFileExist new_file
666                 if (not ok)
667                    then dieWith span $
668                           ptext (sLit "cannot find normal object file ")
669                                 <> quotes (text new_file) $$ while_linking_expr
670                    else return (DotO new_file)
671             adjust_ul _ _ = panic "adjust_ul"
672 \end{code}
673
674
675 %************************************************************************
676 %*                                                                      *
677                 Link some linkables
678         The linkables may consist of a mixture of 
679         byte-code modules and object modules
680 %*                                                                      *
681 %************************************************************************
682
683 \begin{code}
684 linkModules :: DynFlags -> [Linkable] -> IO SuccessFlag
685 linkModules dflags linkables
686   = block $ do  -- don't want to be interrupted by ^C in here
687         
688         let (objs, bcos) = partition isObjectLinkable 
689                               (concatMap partitionLinkable linkables)
690
691                 -- Load objects first; they can't depend on BCOs
692         ok_flag <- dynLinkObjs dflags objs
693
694         if failed ok_flag then 
695                 return Failed
696           else do
697                 dynLinkBCOs bcos
698                 return Succeeded
699                 
700
701 -- HACK to support f-x-dynamic in the interpreter; no other purpose
702 partitionLinkable :: Linkable -> [Linkable]
703 partitionLinkable li
704    = let li_uls = linkableUnlinked li
705          li_uls_obj = filter isObject li_uls
706          li_uls_bco = filter isInterpretable li_uls
707      in 
708          case (li_uls_obj, li_uls_bco) of
709             (_:_, _:_) -> [li {linkableUnlinked=li_uls_obj},
710                            li {linkableUnlinked=li_uls_bco}]
711             _ -> [li]
712
713 findModuleLinkable_maybe :: [Linkable] -> Module -> Maybe Linkable
714 findModuleLinkable_maybe lis mod
715    = case [LM time nm us | LM time nm us <- lis, nm == mod] of
716         []   -> Nothing
717         [li] -> Just li
718         _    -> pprPanic "findModuleLinkable" (ppr mod)
719
720 linkableInSet :: Linkable -> [Linkable] -> Bool
721 linkableInSet l objs_loaded =
722   case findModuleLinkable_maybe objs_loaded (linkableModule l) of
723         Nothing -> False
724         Just m  -> linkableTime l == linkableTime m
725 \end{code}
726
727
728 %************************************************************************
729 %*                                                                      *
730 \subsection{The object-code linker}
731 %*                                                                      *
732 %************************************************************************
733
734 \begin{code}
735 dynLinkObjs :: DynFlags -> [Linkable] -> IO SuccessFlag
736         -- Side-effects the PersistentLinkerState
737
738 dynLinkObjs dflags objs
739   = do  pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
740
741         -- Load the object files and link them
742         let (objs_loaded', new_objs) = rmDupLinkables (objs_loaded pls) objs
743             pls1                     = pls { objs_loaded = objs_loaded' }
744             unlinkeds                = concatMap linkableUnlinked new_objs
745
746         mapM loadObj (map nameOfObject unlinkeds)
747
748         -- Link the all together
749         ok <- resolveObjs
750
751         -- If resolving failed, unload all our 
752         -- object modules and carry on
753         if succeeded ok then do
754                 writeIORef v_PersistentLinkerState pls1
755                 return Succeeded
756           else do
757                 pls2 <- unload_wkr dflags [] pls1
758                 writeIORef v_PersistentLinkerState pls2
759                 return Failed
760
761
762 rmDupLinkables :: [Linkable]    -- Already loaded
763                -> [Linkable]    -- New linkables
764                -> ([Linkable],  -- New loaded set (including new ones)
765                    [Linkable])  -- New linkables (excluding dups)
766 rmDupLinkables already ls
767   = go already [] ls
768   where
769     go already extras [] = (already, extras)
770     go already extras (l:ls)
771         | linkableInSet l already = go already     extras     ls
772         | otherwise               = go (l:already) (l:extras) ls
773 \end{code}
774
775 %************************************************************************
776 %*                                                                      *
777 \subsection{The byte-code linker}
778 %*                                                                      *
779 %************************************************************************
780
781 \begin{code}
782 dynLinkBCOs :: [Linkable] -> IO ()
783         -- Side-effects the persistent linker state
784 dynLinkBCOs bcos
785   = do  pls <- readIORef v_PersistentLinkerState
786
787         let (bcos_loaded', new_bcos) = rmDupLinkables (bcos_loaded pls) bcos
788             pls1                     = pls { bcos_loaded = bcos_loaded' }
789             unlinkeds :: [Unlinked]
790             unlinkeds                = concatMap linkableUnlinked new_bcos
791
792             cbcs :: [CompiledByteCode]
793             cbcs      = map byteCodeOfObject unlinkeds
794                       
795                       
796             ul_bcos    = [b | ByteCode bs _  <- cbcs, b <- bs]
797             ies        = [ie | ByteCode _ ie <- cbcs]
798             gce       = closure_env pls
799             final_ie  = foldr plusNameEnv (itbl_env pls) ies
800
801         (final_gce, _linked_bcos) <- linkSomeBCOs True final_ie gce ul_bcos
802                 -- XXX What happens to these linked_bcos?
803
804         let pls2 = pls1 { closure_env = final_gce,
805                           itbl_env    = final_ie }
806
807         writeIORef v_PersistentLinkerState pls2
808         return ()
809
810 -- Link a bunch of BCOs and return them + updated closure env.
811 linkSomeBCOs :: Bool    -- False <=> add _all_ BCOs to returned closure env
812                         -- True  <=> add only toplevel BCOs to closure env
813              -> ItblEnv 
814              -> ClosureEnv 
815              -> [UnlinkedBCO]
816              -> IO (ClosureEnv, [HValue])
817                         -- The returned HValues are associated 1-1 with
818                         -- the incoming unlinked BCOs.  Each gives the
819                         -- value of the corresponding unlinked BCO
820                                         
821 linkSomeBCOs toplevs_only ie ce_in ul_bcos
822    = do let nms = map unlinkedBCOName ul_bcos
823         hvals <- fixIO 
824                     ( \ hvs -> let ce_out = extendClosureEnv ce_in (zipLazy nms hvs)
825                                in  mapM (linkBCO ie ce_out) ul_bcos )
826         let ce_all_additions = zip nms hvals
827             ce_top_additions = filter (isExternalName.fst) ce_all_additions
828             ce_additions     = if toplevs_only then ce_top_additions 
829                                                else ce_all_additions
830             ce_out = -- make sure we're not inserting duplicate names into the 
831                      -- closure environment, which leads to trouble.
832                      ASSERT (all (not . (`elemNameEnv` ce_in)) (map fst ce_additions))
833                      extendClosureEnv ce_in ce_additions
834         return (ce_out, hvals)
835
836 \end{code}
837
838
839 %************************************************************************
840 %*                                                                      *
841                 Unload some object modules
842 %*                                                                      *
843 %************************************************************************
844
845 \begin{code}
846 -- ---------------------------------------------------------------------------
847 -- Unloading old objects ready for a new compilation sweep.
848 --
849 -- The compilation manager provides us with a list of linkables that it
850 -- considers "stable", i.e. won't be recompiled this time around.  For
851 -- each of the modules current linked in memory,
852 --
853 --      * if the linkable is stable (and it's the same one - the
854 --        user may have recompiled the module on the side), we keep it,
855 --
856 --      * otherwise, we unload it.
857 --
858 --      * we also implicitly unload all temporary bindings at this point.
859
860 unload :: DynFlags -> [Linkable] -> IO ()
861 -- The 'linkables' are the ones to *keep*
862
863 unload dflags linkables
864   = block $ do -- block, so we're safe from Ctrl-C in here
865   
866         -- Initialise the linker (if it's not been done already)
867         initDynLinker dflags
868
869         pls     <- readIORef v_PersistentLinkerState
870         new_pls <- unload_wkr dflags linkables pls
871         writeIORef v_PersistentLinkerState new_pls
872
873         debugTraceMsg dflags 3 (text "unload: retaining objs" <+> ppr (objs_loaded new_pls))
874         debugTraceMsg dflags 3 (text "unload: retaining bcos" <+> ppr (bcos_loaded new_pls))
875         return ()
876
877 unload_wkr :: DynFlags
878            -> [Linkable]                -- stable linkables
879            -> PersistentLinkerState
880            -> IO PersistentLinkerState
881 -- Does the core unload business
882 -- (the wrapper blocks exceptions and deals with the PLS get and put)
883
884 unload_wkr _ linkables pls
885   = do  let (objs_to_keep, bcos_to_keep) = partition isObjectLinkable linkables
886
887         objs_loaded' <- filterM (maybeUnload objs_to_keep) (objs_loaded pls)
888         bcos_loaded' <- filterM (maybeUnload bcos_to_keep) (bcos_loaded pls)
889
890         let bcos_retained = map linkableModule bcos_loaded'
891             itbl_env'     = filterNameMap bcos_retained (itbl_env pls)
892             closure_env'  = filterNameMap bcos_retained (closure_env pls)
893             new_pls = pls { itbl_env = itbl_env',
894                             closure_env = closure_env',
895                             bcos_loaded = bcos_loaded',
896                             objs_loaded = objs_loaded' }
897
898         return new_pls
899   where
900     maybeUnload :: [Linkable] -> Linkable -> IO Bool
901     maybeUnload keep_linkables lnk
902       | linkableInSet lnk keep_linkables = return True
903       | otherwise                   
904       = do mapM_ unloadObj [f | DotO f <- linkableUnlinked lnk]
905                 -- The components of a BCO linkable may contain
906                 -- dot-o files.  Which is very confusing.
907                 --
908                 -- But the BCO parts can be unlinked just by 
909                 -- letting go of them (plus of course depopulating
910                 -- the symbol table which is done in the main body)
911            return False
912 \end{code}
913
914
915 %************************************************************************
916 %*                                                                      *
917                 Loading packages
918 %*                                                                      *
919 %************************************************************************
920
921
922 \begin{code}
923 data LibrarySpec 
924    = Object FilePath    -- Full path name of a .o file, including trailing .o
925                         -- For dynamic objects only, try to find the object 
926                         -- file in all the directories specified in 
927                         -- v_Library_paths before giving up.
928
929    | DLL String         -- "Unadorned" name of a .DLL/.so
930                         --  e.g.    On unix     "qt"  denotes "libqt.so"
931                         --          On WinDoze  "burble"  denotes "burble.DLL"
932                         --  loadDLL is platform-specific and adds the lib/.so/.DLL
933                         --  suffixes platform-dependently
934
935    | DLLPath FilePath   -- Absolute or relative pathname to a dynamic library
936                         -- (ends with .dll or .so).
937
938    | Framework String   -- Only used for darwin, but does no harm
939
940 -- If this package is already part of the GHCi binary, we'll already
941 -- have the right DLLs for this package loaded, so don't try to
942 -- load them again.
943 -- 
944 -- But on Win32 we must load them 'again'; doing so is a harmless no-op
945 -- as far as the loader is concerned, but it does initialise the list
946 -- of DLL handles that rts/Linker.c maintains, and that in turn is 
947 -- used by lookupSymbol.  So we must call addDLL for each library 
948 -- just to get the DLL handle into the list.
949 partOfGHCi :: [PackageName]
950 partOfGHCi
951  | isWindowsTarget || isDarwinTarget = []
952  | otherwise = map PackageName
953                    ["base", "haskell98", "template-haskell", "editline"]
954
955 showLS :: LibrarySpec -> String
956 showLS (Object nm)    = "(static) " ++ nm
957 showLS (DLL nm)       = "(dynamic) " ++ nm
958 showLS (DLLPath nm)   = "(dynamic) " ++ nm
959 showLS (Framework nm) = "(framework) " ++ nm
960
961 linkPackages :: DynFlags -> [PackageId] -> IO ()
962 -- Link exactly the specified packages, and their dependents
963 -- (unless of course they are already linked)
964 -- The dependents are linked automatically, and it doesn't matter
965 -- what order you specify the input packages.
966 --
967 -- NOTE: in fact, since each module tracks all the packages it depends on,
968 --       we don't really need to use the package-config dependencies.
969 -- However we do need the package-config stuff (to find aux libs etc),
970 -- and following them lets us load libraries in the right order, which 
971 -- perhaps makes the error message a bit more localised if we get a link
972 -- failure.  So the dependency walking code is still here.
973
974 linkPackages dflags new_pkgs
975    = do { pls     <- readIORef v_PersistentLinkerState
976         ; let pkg_map = pkgIdMap (pkgState dflags)
977
978         ; pkgs' <- link pkg_map (pkgs_loaded pls) new_pkgs
979
980         ; writeIORef v_PersistentLinkerState (pls { pkgs_loaded = pkgs' })
981         }
982    where
983      link :: PackageConfigMap -> [PackageId] -> [PackageId] -> IO [PackageId]
984      link pkg_map pkgs new_pkgs 
985         = foldM (link_one pkg_map) pkgs new_pkgs
986
987      link_one pkg_map pkgs new_pkg
988         | new_pkg `elem` pkgs   -- Already linked
989         = return pkgs
990
991         | Just pkg_cfg <- lookupPackage pkg_map new_pkg
992         = do {  -- Link dependents first
993                pkgs' <- link pkg_map pkgs (map mkPackageId (depends pkg_cfg))
994                 -- Now link the package itself
995              ; linkPackage dflags pkg_cfg
996              ; return (new_pkg : pkgs') }
997
998         | otherwise
999         = throwDyn (CmdLineError ("unknown package: " ++ packageIdString new_pkg))
1000
1001
1002 linkPackage :: DynFlags -> PackageConfig -> IO ()
1003 linkPackage dflags pkg
1004    = do 
1005         let dirs      =  Packages.libraryDirs pkg
1006
1007         let libs      =  Packages.hsLibraries pkg
1008         -- Because of slight differences between the GHC dynamic linker and
1009         -- the native system linker some packages have to link with a
1010         -- different list of libraries when using GHCi. Examples include: libs
1011         -- that are actually gnu ld scripts, and the possability that the .a
1012         -- libs do not exactly match the .so/.dll equivalents. So if the
1013         -- package file provides an "extra-ghci-libraries" field then we use
1014         -- that instead of the "extra-libraries" field.
1015                       ++ (if null (Packages.extraGHCiLibraries pkg)
1016                             then Packages.extraLibraries pkg
1017                             else Packages.extraGHCiLibraries pkg)
1018                       ++ [ lib | '-':'l':lib <- Packages.ldOptions pkg ]
1019         classifieds   <- mapM (locateOneObj dirs) libs
1020
1021         -- Complication: all the .so's must be loaded before any of the .o's.  
1022         let dlls = [ dll | DLL dll    <- classifieds ]
1023             objs = [ obj | Object obj <- classifieds ]
1024
1025         maybePutStr dflags ("Loading package " ++ display (package pkg) ++ " ... ")
1026
1027         -- See comments with partOfGHCi
1028         when (packageName pkg `notElem` partOfGHCi) $ do
1029             loadFrameworks pkg
1030             -- When a library A needs symbols from a library B, the order in
1031             -- extra_libraries/extra_ld_opts is "-lA -lB", because that's the
1032             -- way ld expects it for static linking. Dynamic linking is a
1033             -- different story: When A has no dependency information for B,
1034             -- dlopen-ing A with RTLD_NOW (see addDLL in Linker.c) will fail
1035             -- when B has not been loaded before. In a nutshell: Reverse the
1036             -- order of DLLs for dynamic linking.
1037             -- This fixes a problem with the HOpenGL package (see "Compiling
1038             -- HOpenGL under recent versions of GHC" on the HOpenGL list).
1039             mapM_ (load_dyn dirs) (reverse dlls)
1040         
1041         -- After loading all the DLLs, we can load the static objects.
1042         -- Ordering isn't important here, because we do one final link
1043         -- step to resolve everything.
1044         mapM_ loadObj objs
1045
1046         maybePutStr dflags "linking ... "
1047         ok <- resolveObjs
1048         if succeeded ok then maybePutStrLn dflags "done."
1049               else throwDyn (InstallationError ("unable to load package `" ++ display (package pkg) ++ "'"))
1050
1051 load_dyn :: [FilePath] -> FilePath -> IO ()
1052 load_dyn dirs dll = do r <- loadDynamic dirs dll
1053                        case r of
1054                          Nothing  -> return ()
1055                          Just err -> throwDyn (CmdLineError ("can't load .so/.DLL for: " 
1056                                                               ++ dll ++ " (" ++ err ++ ")" ))
1057
1058 loadFrameworks :: InstalledPackageInfo_ ModuleName -> IO ()
1059 loadFrameworks pkg
1060  | isDarwinTarget = mapM_ load frameworks
1061  | otherwise = return ()
1062   where
1063     fw_dirs    = Packages.frameworkDirs pkg
1064     frameworks = Packages.frameworks pkg
1065
1066     load fw = do  r <- loadFramework fw_dirs fw
1067                   case r of
1068                     Nothing  -> return ()
1069                     Just err -> throwDyn (CmdLineError ("can't load framework: " 
1070                                                         ++ fw ++ " (" ++ err ++ ")" ))
1071
1072 -- Try to find an object file for a given library in the given paths.
1073 -- If it isn't present, we assume it's a dynamic library.
1074 locateOneObj :: [FilePath] -> String -> IO LibrarySpec
1075 locateOneObj dirs lib
1076  | not picIsOn
1077     -- When the GHC package was not compiled as dynamic library 
1078     -- (=__PIC__ not set), we search for .o libraries first.
1079   = do  { mb_obj_path <- findFile mk_obj_path dirs 
1080         ; case mb_obj_path of
1081             Just obj_path -> return (Object obj_path)
1082             Nothing       -> 
1083                 do { mb_lib_path <- findFile mk_dyn_lib_path dirs
1084                    ; case mb_lib_path of
1085                        Just _  -> return (DLL (lib ++ "-ghc" ++ cProjectVersion))
1086                        Nothing -> return (DLL lib) }} -- We assume
1087  | otherwise
1088     -- When the GHC package was compiled as dynamic library (=__PIC__ set),
1089     -- we search for .so libraries first.
1090   = do  { mb_lib_path <- findFile mk_dyn_lib_path dirs
1091         ; case mb_lib_path of
1092             Just _ -> return (DLL (lib ++ "-ghc" ++ cProjectVersion))
1093             Nothing       ->
1094                 do { mb_obj_path <- findFile mk_obj_path dirs
1095                    ; case mb_obj_path of
1096                        Just obj_path -> return (Object obj_path)
1097                        Nothing       -> return (DLL lib) }}             -- We assume
1098    where
1099      mk_obj_path dir = dir </> (lib <.> "o")
1100      mk_dyn_lib_path dir = dir </> mkSOName (lib ++ "-ghc" ++ cProjectVersion)
1101
1102 -- ----------------------------------------------------------------------------
1103 -- Loading a dyanmic library (dlopen()-ish on Unix, LoadLibrary-ish on Win32)
1104
1105 -- return Nothing == success, else Just error message from dlopen
1106 loadDynamic :: [FilePath] -> FilePath -> IO (Maybe String)
1107 loadDynamic paths rootname
1108   = do  { mb_dll <- findFile mk_dll_path paths
1109         ; case mb_dll of
1110             Just dll -> loadDLL dll
1111             Nothing  -> loadDLL (mkSOName rootname) }
1112                         -- Tried all our known library paths, so let 
1113                         -- dlopen() search its own builtin paths now.
1114   where
1115     mk_dll_path dir = dir </> mkSOName rootname
1116
1117 mkSOName :: FilePath -> FilePath
1118 mkSOName root
1119  | isDarwinTarget  = ("lib" ++ root) <.> "dylib"
1120  | isWindowsTarget = -- Win32 DLLs have no .dll extension here, because
1121                      -- addDLL tries both foo.dll and foo.drv
1122                      root
1123  | otherwise       = ("lib" ++ root) <.> "so"
1124
1125 -- Darwin / MacOS X only: load a framework
1126 -- a framework is a dynamic library packaged inside a directory of the same
1127 -- name. They are searched for in different paths than normal libraries.
1128 loadFramework :: [FilePath] -> FilePath -> IO (Maybe String)
1129 loadFramework extraPaths rootname
1130    = do { either_dir <- Control.Exception.try getHomeDirectory
1131         ; let homeFrameworkPath = case either_dir of
1132                                   Left _ -> []
1133                                   Right dir -> [dir ++ "/Library/Frameworks"]
1134               ps = extraPaths ++ homeFrameworkPath ++ defaultFrameworkPaths
1135         ; mb_fwk <- findFile mk_fwk ps
1136         ; case mb_fwk of
1137             Just fwk_path -> loadDLL fwk_path
1138             Nothing       -> return (Just "not found") }
1139                 -- Tried all our known library paths, but dlopen()
1140                 -- has no built-in paths for frameworks: give up
1141    where
1142      mk_fwk dir = dir </> (rootname ++ ".framework/" ++ rootname)
1143         -- sorry for the hardcoded paths, I hope they won't change anytime soon:
1144      defaultFrameworkPaths = ["/Library/Frameworks", "/System/Library/Frameworks"]
1145 \end{code}
1146
1147 %************************************************************************
1148 %*                                                                      *
1149                 Helper functions
1150 %*                                                                      *
1151 %************************************************************************
1152
1153 \begin{code}
1154 findFile :: (FilePath -> FilePath)      -- Maps a directory path to a file path
1155          -> [FilePath]                  -- Directories to look in
1156          -> IO (Maybe FilePath)         -- The first file path to match
1157 findFile _ [] 
1158   = return Nothing
1159 findFile mk_file_path (dir:dirs)
1160   = do  { let file_path = mk_file_path dir
1161         ; b <- doesFileExist file_path
1162         ; if b then 
1163              return (Just file_path)
1164           else
1165              findFile mk_file_path dirs }
1166 \end{code}
1167
1168 \begin{code}
1169 maybePutStr :: DynFlags -> String -> IO ()
1170 maybePutStr dflags s | verbosity dflags > 0 = putStr s
1171                      | otherwise            = return ()
1172
1173 maybePutStrLn :: DynFlags -> String -> IO ()
1174 maybePutStrLn dflags s | verbosity dflags > 0 = putStrLn s
1175                        | otherwise            = return ()
1176 \end{code}