lib/Archive/ArchiveReader.cpp

   1 //===-- ArchiveReader.cpp - Read LLVM archive files -------------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // Builds up standard unix archive files (.a) containing LLVM bitcode.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "ArchiveInternals.h"
  15 #include "llvm/Bitcode/ReaderWriter.h"
  16 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  17 #include "llvm/System/MappedFile.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include <memory>
  20 using namespace llvm;
  21
  22 /// Read a variable-bit-rate encoded unsigned integer
  23 inline unsigned readInteger(const char*&At, const char*End){
  24   unsigned Shift = 0;
  25   unsigned Result = 0;
  26
  27   do {
  28     if (At == End)
  29       return Result;
  30     Result |= (unsigned)((*At++) & 0x7F) << Shift;
  31     Shift += 7;
  32   } while (At[-1] & 0x80);
  33   return Result;
  34 }
  35
  36 // Completely parse the Archive's symbol table and populate symTab member var.
  37 bool
  38 Archive::parseSymbolTable(const void* data, unsigned size, std::string* error) {
  39   const char* At = (const char*) data;
  40   const char* End = At + size;
  41   while (At < End) {
  42     unsigned offset = readInteger(At, End);
  43     if (At == End) {
  44       if (error)
  45         *error = "Ran out of data reading vbr_uint for symtab offset!";
  46       return false;
  47     }
  48     unsigned length = readInteger(At, End);
  49     if (At == End) {
  50       if (error)
  51         *error = "Ran out of data reading vbr_uint for symtab length!";
  52       return false;
  53     }
  54     if (At + length > End) {
  55       if (error)
  56         *error = "Malformed symbol table: length not consistent with size";
  57       return false;
  58     }
  59     // we don't care if it can't be inserted (duplicate entry)
  60     symTab.insert(std::make_pair(std::string(At, length), offset));
  61     At += length;
  62   }
  63   symTabSize = size;
  64   return true;
  65 }
  66
  67 // This member parses an ArchiveMemberHeader that is presumed to be pointed to
  68 // by At. The At pointer is updated to the byte just after the header, which
  69 // can be variable in size.
  70 ArchiveMember*
  71 Archive::parseMemberHeader(const char*& At, const char* End, std::string* error)
  72 {
  73   if (At + sizeof(ArchiveMemberHeader) >= End) {
  74     if (error)
  75       *error = "Unexpected end of file";
  76     return 0;
  77   }
  78
  79   // Cast archive member header
  80   ArchiveMemberHeader* Hdr = (ArchiveMemberHeader*)At;
  81   At += sizeof(ArchiveMemberHeader);
  82
  83   // Extract the size and determine if the file is
  84   // compressed or not (negative length).
  85   int flags = 0;
  86   int MemberSize = atoi(Hdr->size);
  87   if (MemberSize < 0) {
  88     flags |= ArchiveMember::CompressedFlag;
  89     MemberSize = -MemberSize;
  90   }
  91
  92   // Check the size of the member for sanity
  93   if (At + MemberSize > End) {
  94     if (error)
  95       *error = "invalid member length in archive file";
  96     return 0;
  97   }
  98
  99   // Check the member signature
 100   if (!Hdr->checkSignature()) {
 101     if (error)
 102       *error = "invalid file member signature";
 103     return 0;
 104   }
 105
 106   // Convert and check the member name
 107   // The empty name ( '/' and 15 blanks) is for a foreign (non-LLVM) symbol
 108   // table. The special name "//" and 14 blanks is for a string table, used
 109   // for long file names. This library doesn't generate either of those but
 110   // it will accept them. If the name starts with #1/ and the remainder is
 111   // digits, then those digits specify the length of the name that is
 112   // stored immediately following the header. The special name
 113   // __LLVM_SYM_TAB__ identifies the symbol table for LLVM bitcode.
 114   // Anything else is a regular, short filename that is terminated with
 115   // a '/' and blanks.
 116
 117   std::string pathname;
 118   switch (Hdr->name[0]) {
 119     case '#':
 120       if (Hdr->name[1] == '1' && Hdr->name[2] == '/') {
 121         if (isdigit(Hdr->name[3])) {
 122           unsigned len = atoi(&Hdr->name[3]);
 123           pathname.assign(At, len);
 124           At += len;
 125           MemberSize -= len;
 126           flags |= ArchiveMember::HasLongFilenameFlag;
 127         } else {
 128           if (error)
 129             *error = "invalid long filename";
 130           return 0;
 131         }
 132       } else if (Hdr->name[1] == '_' &&
 133                  (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_LLVM_SYMTAB_NAME, 16))) {
 134         // The member is using a long file name (>15 chars) format.
 135         // This format is standard for 4.4BSD and Mac OSX operating
 136         // systems. LLVM uses it similarly. In this format, the
 137         // remainder of the name field (after #1/) specifies the
 138         // length of the file name which occupy the first bytes of
 139         // the member's data. The pathname already has the #1/ stripped.
 140         pathname.assign(ARFILE_LLVM_SYMTAB_NAME);
 141         flags |= ArchiveMember::LLVMSymbolTableFlag;
 142       }
 143       break;
 144     case '/':
 145       if (Hdr->name[1]== '/') {
 146         if (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_STRTAB_NAME, 16)) {
 147           pathname.assign(ARFILE_STRTAB_NAME);
 148           flags |= ArchiveMember::StringTableFlag;
 149         } else {
 150           if (error)
 151             *error = "invalid string table name";
 152           return 0;
 153         }
 154       } else if (Hdr->name[1] == ' ') {
 155         if (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_SVR4_SYMTAB_NAME, 16)) {
 156           pathname.assign(ARFILE_SVR4_SYMTAB_NAME);
 157           flags |= ArchiveMember::SVR4SymbolTableFlag;
 158         } else {
 159           if (error)
 160             *error = "invalid SVR4 symbol table name";
 161           return 0;
 162         }
 163       } else if (isdigit(Hdr->name[1])) {
 164         unsigned index = atoi(&Hdr->name[1]);
 165         if (index < strtab.length()) {
 166           const char* namep = strtab.c_str() + index;
 167           const char* endp = strtab.c_str() + strtab.length();
 168           const char* p = namep;
 169           const char* last_p = p;
 170           while (p < endp) {
 171             if (*p == '\n' && *last_p == '/') {
 172               pathname.assign(namep, last_p - namep);
 173               flags |= ArchiveMember::HasLongFilenameFlag;
 174               break;
 175             }
 176             last_p = p;
 177             p++;
 178           }
 179           if (p >= endp) {
 180             if (error)
 181               *error = "missing name termiantor in string table";
 182             return 0;
 183           }
 184         } else {
 185           if (error)
 186             *error = "name index beyond string table";
 187           return 0;
 188         }
 189       }
 190       break;
 191     case '_':
 192       if (Hdr->name[1] == '_' &&
 193           (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_BSD4_SYMTAB_NAME, 16))) {
 194         pathname.assign(ARFILE_BSD4_SYMTAB_NAME);
 195         flags |= ArchiveMember::BSD4SymbolTableFlag;
 196         break;
 197       }
 198       /* FALL THROUGH */
 199
 200     default:
 201       char* slash = (char*) memchr(Hdr->name, '/', 16);
 202       if (slash == 0)
 203         slash = Hdr->name + 16;
 204       pathname.assign(Hdr->name, slash - Hdr->name);
 205       break;
 206   }
 207
 208   // Determine if this is a bitcode file
 209   switch (sys::IdentifyFileType(At, 4)) {
 210     case sys::Bitcode_FileType:
 211       flags |= ArchiveMember::BitcodeFlag;
 212       break;
 213     default:
 214       flags &= ~ArchiveMember::BitcodeFlag;
 215       break;
 216   }
 217
 218   // Instantiate the ArchiveMember to be filled
 219   ArchiveMember* member = new ArchiveMember(this);
 220
 221   // Fill in fields of the ArchiveMember
 222   member->next = 0;
 223   member->prev = 0;
 224   member->parent = this;
 225   member->path.set(pathname);
 226   member->info.fileSize = MemberSize;
 227   member->info.modTime.fromEpochTime(atoi(Hdr->date));
 228   unsigned int mode;
 229   sscanf(Hdr->mode, "%o", &mode);
 230   member->info.mode = mode;
 231   member->info.user = atoi(Hdr->uid);
 232   member->info.group = atoi(Hdr->gid);
 233   member->flags = flags;
 234   member->data = At;
 235
 236   return member;
 237 }
 238
 239 bool
 240 Archive::checkSignature(std::string* error) {
 241   // Check the magic string at file's header
 242   if (mapfile->size() < 8 || memcmp(base, ARFILE_MAGIC, 8)) {
 243     if (error)
 244       *error = "invalid signature for an archive file";
 245     return false;
 246   }
 247   return true;
 248 }
 249
 250 // This function loads the entire archive and fully populates its ilist with
 251 // the members of the archive file. This is typically used in preparation for
 252 // editing the contents of the archive.
 253 bool
 254 Archive::loadArchive(std::string* error) {
 255
 256   // Set up parsing
 257   members.clear();
 258   symTab.clear();
 259   const char *At = base;
 260   const char *End = base + mapfile->size();
 261
 262   if (!checkSignature(error))
 263     return false;
 264
 265   At += 8;  // Skip the magic string.
 266
 267   bool seenSymbolTable = false;
 268   bool foundFirstFile = false;
 269   while (At < End) {
 270     // parse the member header
 271     const char* Save = At;
 272     ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(At, End, error);
 273     if (!mbr)
 274       return false;
 275
 276     // check if this is the foreign symbol table
 277     if (mbr->isSVR4SymbolTable() || mbr->isBSD4SymbolTable()) {
 278       // We just save this but don't do anything special
 279       // with it. It doesn't count as the "first file".
 280       if (foreignST) {
 281         // What? Multiple foreign symbol tables? Just chuck it
 282         // and retain the last one found.
 283         delete foreignST;
 284       }
 285       foreignST = mbr;
 286       At += mbr->getSize();
 287       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 288         At++;
 289     } else if (mbr->isStringTable()) {
 290       // Simply suck the entire string table into a string
 291       // variable. This will be used to get the names of the
 292       // members that use the "/ddd" format for their names
 293       // (SVR4 style long names).
 294       strtab.assign(At, mbr->getSize());
 295       At += mbr->getSize();
 296       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 297         At++;
 298       delete mbr;
 299     } else if (mbr->isLLVMSymbolTable()) {
 300       // This is the LLVM symbol table for the archive. If we've seen it
 301       // already, its an error. Otherwise, parse the symbol table and move on.
 302       if (seenSymbolTable) {
 303         if (error)
 304           *error = "invalid archive: multiple symbol tables";
 305         return false;
 306       }
 307       if (!parseSymbolTable(mbr->getData(), mbr->getSize(), error))
 308         return false;
 309       seenSymbolTable = true;
 310       At += mbr->getSize();
 311       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 312         At++;
 313       delete mbr; // We don't need this member in the list of members.
 314     } else {
 315       // This is just a regular file. If its the first one, save its offset.
 316       // Otherwise just push it on the list and move on to the next file.
 317       if (!foundFirstFile) {
 318         firstFileOffset = Save - base;
 319         foundFirstFile = true;
 320       }
 321       members.push_back(mbr);
 322       At += mbr->getSize();
 323       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 324         At++;
 325     }
 326   }
 327   return true;
 328 }
 329
 330 // Open and completely load the archive file.
 331 Archive*
 332 Archive::OpenAndLoad(const sys::Path& file, std::string* ErrorMessage)
 333 {
 334   std::auto_ptr<Archive> result ( new Archive(file));
 335   if (result->mapToMemory(ErrorMessage))
 336     return 0;
 337   if (!result->loadArchive(ErrorMessage))
 338     return 0;
 339   return result.release();
 340 }
 341
 342 // Get all the bitcode modules from the archive
 343 bool
 344 Archive::getAllModules(std::vector<Module*>& Modules, std::string* ErrMessage) {
 345
 346   for (iterator I=begin(), E=end(); I != E; ++I) {
 347     if (I->isBitcode()) {
 348       std::string FullMemberName = archPath.toString() +
 349         "(" + I->getPath().toString() + ")";
 350       MemoryBuffer *Buffer =
 351         MemoryBuffer::getNewMemBuffer(I->getSize(), FullMemberName.c_str());
 352       memcpy((char*)Buffer->getBufferStart(), I->getData(), I->getSize());
 353
 354       Module *M = ParseBitcodeFile(Buffer, ErrMessage);
 355       delete Buffer;
 356       if (!M)
 357         return true;
 358
 359       Modules.push_back(M);
 360     }
 361   }
 362   return false;
 363 }
 364
 365 // Load just the symbol table from the archive file
 366 bool
 367 Archive::loadSymbolTable(std::string* ErrorMsg) {
 368
 369   // Set up parsing
 370   members.clear();
 371   symTab.clear();
 372   const char *At = base;
 373   const char *End = base + mapfile->size();
 374
 375   // Make sure we're dealing with an archive
 376   if (!checkSignature(ErrorMsg))
 377     return false;
 378
 379   At += 8; // Skip signature
 380
 381   // Parse the first file member header
 382   const char* FirstFile = At;
 383   ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(At, End, ErrorMsg);
 384   if (!mbr)
 385     return false;
 386
 387   if (mbr->isSVR4SymbolTable() || mbr->isBSD4SymbolTable()) {
 388     // Skip the foreign symbol table, we don't do anything with it
 389     At += mbr->getSize();
 390     if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 391       At++;
 392     delete mbr;
 393
 394     // Read the next one
 395     FirstFile = At;
 396     mbr = parseMemberHeader(At, End, ErrorMsg);
 397     if (!mbr) {
 398       delete mbr;
 399       return false;
 400     }
 401   }
 402
 403   if (mbr->isStringTable()) {
 404     // Process the string table entry
 405     strtab.assign((const char*)mbr->getData(), mbr->getSize());
 406     At += mbr->getSize();
 407     if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 408       At++;
 409     delete mbr;
 410     // Get the next one
 411     FirstFile = At;
 412     mbr = parseMemberHeader(At, End, ErrorMsg);
 413     if (!mbr) {
 414       delete mbr;
 415       return false;
 416     }
 417   }
 418
 419   // See if its the symbol table
 420   if (mbr->isLLVMSymbolTable()) {
 421     if (!parseSymbolTable(mbr->getData(), mbr->getSize(), ErrorMsg)) {
 422       delete mbr;
 423       return false;
 424     }
 425
 426     At += mbr->getSize();
 427     if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 428       At++;
 429     delete mbr;
 430     // Can't be any more symtab headers so just advance
 431     FirstFile = At;
 432   } else {
 433     // There's no symbol table in the file. We have to rebuild it from scratch
 434     // because the intent of this method is to get the symbol table loaded so
 435     // it can be searched efficiently.
 436     // Add the member to the members list
 437     members.push_back(mbr);
 438   }
 439
 440   firstFileOffset = FirstFile - base;
 441   return true;
 442 }
 443
 444 // Open the archive and load just the symbol tables
 445 Archive*
 446 Archive::OpenAndLoadSymbols(const sys::Path& file, std::string* ErrorMessage) {
 447   std::auto_ptr<Archive> result ( new Archive(file) );
 448   if (result->mapToMemory(ErrorMessage))
 449     return 0;
 450   if (!result->loadSymbolTable(ErrorMessage))
 451     return 0;
 452   return result.release();
 453 }
 454
 455 // Look up one symbol in the symbol table and return a ModuleProvider for the
 456 // module that defines that symbol.
 457 ModuleProvider*
 458 Archive::findModuleDefiningSymbol(const std::string& symbol,
 459                                   std::string* ErrMsg) {
 460   SymTabType::iterator SI = symTab.find(symbol);
 461   if (SI == symTab.end())
 462     return 0;
 463
 464   // The symbol table was previously constructed assuming that the members were
 465   // written without the symbol table header. Because VBR encoding is used, the
 466   // values could not be adjusted to account for the offset of the symbol table
 467   // because that could affect the size of the symbol table due to VBR encoding.
 468   // We now have to account for this by adjusting the offset by the size of the
 469   // symbol table and its header.
 470   unsigned fileOffset =
 471     SI->second +                // offset in symbol-table-less file
 472     firstFileOffset;            // add offset to first "real" file in archive
 473
 474   // See if the module is already loaded
 475   ModuleMap::iterator MI = modules.find(fileOffset);
 476   if (MI != modules.end())
 477     return MI->second.first;
 478
 479   // Module hasn't been loaded yet, we need to load it
 480   const char* modptr = base + fileOffset;
 481   ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(modptr, base + mapfile->size(),ErrMsg);
 482   if (!mbr)
 483     return 0;
 484
 485   // Now, load the bitcode module to get the ModuleProvider
 486   std::string FullMemberName = archPath.toString() + "(" +
 487     mbr->getPath().toString() + ")";
 488   MemoryBuffer *Buffer =MemoryBuffer::getNewMemBuffer(mbr->getSize(),
 489                                                       FullMemberName.c_str());
 490   memcpy((char*)Buffer->getBufferStart(), mbr->getData(), mbr->getSize());
 491
 492   ModuleProvider *mp = getBitcodeModuleProvider(Buffer, ErrMsg);
 493   if (!mp)
 494     return 0;
 495
 496   modules.insert(std::make_pair(fileOffset, std::make_pair(mp, mbr)));
 497
 498   return mp;
 499 }
 500
 501 // Look up multiple symbols in the symbol table and return a set of
 502 // ModuleProviders that define those symbols.
 503 bool
 504 Archive::findModulesDefiningSymbols(std::set<std::string>& symbols,
 505                                     std::set<ModuleProvider*>& result,
 506                                     std::string* error) {
 507   if (!mapfile || !base) {
 508     if (error)
 509       *error = "Empty archive invalid for finding modules defining symbols";
 510     return false;
 511   }
 512
 513   if (symTab.empty()) {
 514     // We don't have a symbol table, so we must build it now but lets also
 515     // make sure that we populate the modules table as we do this to ensure
 516     // that we don't load them twice when findModuleDefiningSymbol is called
 517     // below.
 518
 519     // Get a pointer to the first file
 520     const char* At  = ((const char*)base) + firstFileOffset;
 521     const char* End = ((const char*)base) + mapfile->size();
 522
 523     while ( At < End) {
 524       // Compute the offset to be put in the symbol table
 525       unsigned offset = At - base - firstFileOffset;
 526
 527       // Parse the file's header
 528       ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(At, End, error);
 529       if (!mbr)
 530         return false;
 531
 532       // If it contains symbols
 533       if (mbr->isBitcode()) {
 534         // Get the symbols
 535         std::vector<std::string> symbols;
 536         std::string FullMemberName = archPath.toString() + "(" +
 537           mbr->getPath().toString() + ")";
 538         ModuleProvider* MP =
 539           GetBitcodeSymbols((const unsigned char*)At, mbr->getSize(),
 540                             FullMemberName, symbols, error);
 541
 542         if (MP) {
 543           // Insert the module's symbols into the symbol table
 544           for (std::vector<std::string>::iterator I = symbols.begin(),
 545                E=symbols.end(); I != E; ++I ) {
 546             symTab.insert(std::make_pair(*I, offset));
 547           }
 548           // Insert the ModuleProvider and the ArchiveMember into the table of
 549           // modules.
 550           modules.insert(std::make_pair(offset, std::make_pair(MP, mbr)));
 551         } else {
 552           if (error)
 553             *error = "Can't parse bitcode member: " +
 554               mbr->getPath().toString() + ": " + *error;
 555           delete mbr;
 556           return false;
 557         }
 558       }
 559
 560       // Go to the next file location
 561       At += mbr->getSize();
 562       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 563         At++;
 564     }
 565   }
 566
 567   // At this point we have a valid symbol table (one way or another) so we
 568   // just use it to quickly find the symbols requested.
 569
 570   for (std::set<std::string>::iterator I=symbols.begin(),
 571        E=symbols.end(); I != E;) {
 572     // See if this symbol exists
 573     ModuleProvider* mp = findModuleDefiningSymbol(*I,error);
 574     if (mp) {
 575       // The symbol exists, insert the ModuleProvider into our result,
 576       // duplicates wil be ignored
 577       result.insert(mp);
 578
 579       // Remove the symbol now that its been resolved, being careful to
 580       // post-increment the iterator.
 581       symbols.erase(I++);
 582     } else {
 583       ++I;
 584     }
 585   }
 586   return true;
 587 }
 588
 589 bool Archive::isBitcodeArchive() {
 590   // Make sure the symTab has been loaded. In most cases this should have been
 591   // done when the archive was constructed, but still,  this is just in case.
 592   if (symTab.empty())
 593     if (!loadSymbolTable(0))
 594       return false;
 595
 596   // Now that we know it's been loaded, return true
 597   // if it has a size
 598   if (symTab.size()) return true;
 599
 600   // We still can't be sure it isn't a bitcode archive
 601   if (!loadArchive(0))
 602     return false;
 603
 604   std::vector<Module *> Modules;
 605   std::string ErrorMessage;
 606
 607   // Scan the archive, trying to load a bitcode member.  We only load one to
 608   // see if this works.
 609   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 610     if (!I->isBitcode())
 611       continue;
 612
 613     std::string FullMemberName =
 614       archPath.toString() + "(" + I->getPath().toString() + ")";
 615
 616     MemoryBuffer *Buffer =
 617       MemoryBuffer::getNewMemBuffer(I->getSize(), FullMemberName.c_str());
 618     memcpy((char*)Buffer->getBufferStart(), I->getData(), I->getSize());
 619     Module *M = ParseBitcodeFile(Buffer);
 620     delete Buffer;
 621     if (!M)
 622       return false;  // Couldn't parse bitcode, not a bitcode archive.
 623     delete M;
 624     return true;
 625   }
 626
 627   return false;
 628 }