lib/ExecutionEngine/JIT/JITEmitter.cpp

   1 //===-- JITEmitter.cpp - Write machine code to executable memory ----------===//
   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 // This file defines a MachineCodeEmitter object that is used by the JIT to
  11 // write machine code to memory and remember where relocatable values are.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "jit"
  16 #include "JIT.h"
  17 #include "JITDebugRegisterer.h"
  18 #include "JITDwarfEmitter.h"
  19 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
  20 #include "llvm/Constants.h"
  21 #include "llvm/Module.h"
  22 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineRelocation.h"
  29 #include "llvm/ExecutionEngine/GenericValue.h"
  30 #include "llvm/ExecutionEngine/JITEventListener.h"
  31 #include "llvm/ExecutionEngine/JITMemoryManager.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeInfo.h"
  33 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetJITInfo.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  37 #include "llvm/Support/Debug.h"
  38 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  39 #include "llvm/Support/MutexGuard.h"
  40 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  41 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  42 #include "llvm/System/Disassembler.h"
  43 #include "llvm/System/Memory.h"
  44 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  45 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  46 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  47 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  48 #include <algorithm>
  49 #ifndef NDEBUG
  50 #include <iomanip>
  51 #endif
  52 using namespace llvm;
  53
  54 STATISTIC(NumBytes, "Number of bytes of machine code compiled");
  55 STATISTIC(NumRelos, "Number of relocations applied");
  56 STATISTIC(NumRetries, "Number of retries with more memory");
  57 static JIT *TheJIT = 0;
  58
  59
  60 //===----------------------------------------------------------------------===//
  61 // JIT lazy compilation code.
  62 //
  63 namespace {
  64   class JITResolverState {
  65   public:
  66     typedef std::map<AssertingVH<Function>, void*> FunctionToStubMapTy;
  67     typedef std::map<void*, Function*> StubToFunctionMapTy;
  68     typedef std::map<AssertingVH<GlobalValue>, void*> GlobalToIndirectSymMapTy;
  69   private:
  70     /// FunctionToStubMap - Keep track of the stub created for a particular
  71     /// function so that we can reuse them if necessary.
  72     FunctionToStubMapTy FunctionToStubMap;
  73
  74     /// StubToFunctionMap - Keep track of the function that each stub
  75     /// corresponds to.
  76     StubToFunctionMapTy StubToFunctionMap;
  77
  78     /// GlobalToIndirectSymMap - Keep track of the indirect symbol created for a
  79     /// particular GlobalVariable so that we can reuse them if necessary.
  80     GlobalToIndirectSymMapTy GlobalToIndirectSymMap;
  81
  82   public:
  83     FunctionToStubMapTy& getFunctionToStubMap(const MutexGuard& locked) {
  84       assert(locked.holds(TheJIT->lock));
  85       return FunctionToStubMap;
  86     }
  87
  88     StubToFunctionMapTy& getStubToFunctionMap(const MutexGuard& locked) {
  89       assert(locked.holds(TheJIT->lock));
  90       return StubToFunctionMap;
  91     }
  92
  93     GlobalToIndirectSymMapTy& getGlobalToIndirectSymMap(const MutexGuard& locked) {
  94       assert(locked.holds(TheJIT->lock));
  95       return GlobalToIndirectSymMap;
  96     }
  97   };
  98
  99   /// JITResolver - Keep track of, and resolve, call sites for functions that
 100   /// have not yet been compiled.
 101   class JITResolver {
 102     typedef JITResolverState::FunctionToStubMapTy FunctionToStubMapTy;
 103     typedef JITResolverState::StubToFunctionMapTy StubToFunctionMapTy;
 104     typedef JITResolverState::GlobalToIndirectSymMapTy GlobalToIndirectSymMapTy;
 105
 106     /// LazyResolverFn - The target lazy resolver function that we actually
 107     /// rewrite instructions to use.
 108     TargetJITInfo::LazyResolverFn LazyResolverFn;
 109
 110     JITResolverState state;
 111
 112     /// ExternalFnToStubMap - This is the equivalent of FunctionToStubMap for
 113     /// external functions.
 114     std::map<void*, void*> ExternalFnToStubMap;
 115
 116     /// revGOTMap - map addresses to indexes in the GOT
 117     std::map<void*, unsigned> revGOTMap;
 118     unsigned nextGOTIndex;
 119
 120     static JITResolver *TheJITResolver;
 121   public:
 122     explicit JITResolver(JIT &jit) : nextGOTIndex(0) {
 123       TheJIT = &jit;
 124
 125       LazyResolverFn = jit.getJITInfo().getLazyResolverFunction(JITCompilerFn);
 126       assert(TheJITResolver == 0 && "Multiple JIT resolvers?");
 127       TheJITResolver = this;
 128     }
 129
 130     ~JITResolver() {
 131       TheJITResolver = 0;
 132     }
 133
 134     /// getFunctionStubIfAvailable - This returns a pointer to a function stub
 135     /// if it has already been created.
 136     void *getFunctionStubIfAvailable(Function *F);
 137
 138     /// getFunctionStub - This returns a pointer to a function stub, creating
 139     /// one on demand as needed.  If empty is true, create a function stub
 140     /// pointing at address 0, to be filled in later.
 141     void *getFunctionStub(Function *F);
 142
 143     /// getExternalFunctionStub - Return a stub for the function at the
 144     /// specified address, created lazily on demand.
 145     void *getExternalFunctionStub(void *FnAddr);
 146
 147     /// getGlobalValueIndirectSym - Return an indirect symbol containing the
 148     /// specified GV address.
 149     void *getGlobalValueIndirectSym(GlobalValue *V, void *GVAddress);
 150
 151     /// AddCallbackAtLocation - If the target is capable of rewriting an
 152     /// instruction without the use of a stub, record the location of the use so
 153     /// we know which function is being used at the location.
 154     void *AddCallbackAtLocation(Function *F, void *Location) {
 155       MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 156       /// Get the target-specific JIT resolver function.
 157       state.getStubToFunctionMap(locked)[Location] = F;
 158       return (void*)(intptr_t)LazyResolverFn;
 159     }
 160
 161     void getRelocatableGVs(SmallVectorImpl<GlobalValue*> &GVs,
 162                            SmallVectorImpl<void*> &Ptrs);
 163
 164     GlobalValue *invalidateStub(void *Stub);
 165
 166     /// getGOTIndexForAddress - Return a new or existing index in the GOT for
 167     /// an address.  This function only manages slots, it does not manage the
 168     /// contents of the slots or the memory associated with the GOT.
 169     unsigned getGOTIndexForAddr(void *addr);
 170
 171     /// JITCompilerFn - This function is called to resolve a stub to a compiled
 172     /// address.  If the LLVM Function corresponding to the stub has not yet
 173     /// been compiled, this function compiles it first.
 174     static void *JITCompilerFn(void *Stub);
 175   };
 176 }
 177
 178 JITResolver *JITResolver::TheJITResolver = 0;
 179
 180 /// getFunctionStubIfAvailable - This returns a pointer to a function stub
 181 /// if it has already been created.
 182 void *JITResolver::getFunctionStubIfAvailable(Function *F) {
 183   MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 184
 185   // If we already have a stub for this function, recycle it.
 186   void *&Stub = state.getFunctionToStubMap(locked)[F];
 187   return Stub;
 188 }
 189
 190 /// getFunctionStub - This returns a pointer to a function stub, creating
 191 /// one on demand as needed.
 192 void *JITResolver::getFunctionStub(Function *F) {
 193   MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 194
 195   // If we already have a stub for this function, recycle it.
 196   void *&Stub = state.getFunctionToStubMap(locked)[F];
 197   if (Stub) return Stub;
 198
 199   // Call the lazy resolver function unless we are JIT'ing non-lazily, in which
 200   // case we must resolve the symbol now.
 201   void *Actual =  TheJIT->isLazyCompilationDisabled()
 202     ? (void *)0 : (void *)(intptr_t)LazyResolverFn;
 203
 204   // If this is an external declaration, attempt to resolve the address now
 205   // to place in the stub.
 206   if (F->isDeclaration() && !F->hasNotBeenReadFromBitcode()) {
 207     Actual = TheJIT->getPointerToFunction(F);
 208
 209     // If we resolved the symbol to a null address (eg. a weak external)
 210     // don't emit a stub. Return a null pointer to the application.  If dlsym
 211     // stubs are enabled, not being able to resolve the address is not
 212     // meaningful.
 213     if (!Actual && !TheJIT->areDlsymStubsEnabled()) return 0;
 214   }
 215
 216   // Codegen a new stub, calling the lazy resolver or the actual address of the
 217   // external function, if it was resolved.
 218   Stub = TheJIT->getJITInfo().emitFunctionStub(F, Actual,
 219                                                *TheJIT->getCodeEmitter());
 220
 221   if (Actual != (void*)(intptr_t)LazyResolverFn) {
 222     // If we are getting the stub for an external function, we really want the
 223     // address of the stub in the GlobalAddressMap for the JIT, not the address
 224     // of the external function.
 225     TheJIT->updateGlobalMapping(F, Stub);
 226   }
 227
 228   DEBUG(errs() << "JIT: Stub emitted at [" << Stub << "] for function '"
 229         << F->getName() << "'\n");
 230
 231   // Finally, keep track of the stub-to-Function mapping so that the
 232   // JITCompilerFn knows which function to compile!
 233   state.getStubToFunctionMap(locked)[Stub] = F;
 234
 235   // If we are JIT'ing non-lazily but need to call a function that does not
 236   // exist yet, add it to the JIT's work list so that we can fill in the stub
 237   // address later.
 238   if (!Actual && TheJIT->isLazyCompilationDisabled())
 239     if (!F->isDeclaration() || F->hasNotBeenReadFromBitcode())
 240       TheJIT->addPendingFunction(F);
 241
 242   return Stub;
 243 }
 244
 245 /// getGlobalValueIndirectSym - Return a lazy pointer containing the specified
 246 /// GV address.
 247 void *JITResolver::getGlobalValueIndirectSym(GlobalValue *GV, void *GVAddress) {
 248   MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 249
 250   // If we already have a stub for this global variable, recycle it.
 251   void *&IndirectSym = state.getGlobalToIndirectSymMap(locked)[GV];
 252   if (IndirectSym) return IndirectSym;
 253
 254   // Otherwise, codegen a new indirect symbol.
 255   IndirectSym = TheJIT->getJITInfo().emitGlobalValueIndirectSym(GV, GVAddress,
 256                                                      *TheJIT->getCodeEmitter());
 257
 258   DEBUG(errs() << "JIT: Indirect symbol emitted at [" << IndirectSym
 259         << "] for GV '" << GV->getName() << "'\n");
 260
 261   return IndirectSym;
 262 }
 263
 264 /// getExternalFunctionStub - Return a stub for the function at the
 265 /// specified address, created lazily on demand.
 266 void *JITResolver::getExternalFunctionStub(void *FnAddr) {
 267   // If we already have a stub for this function, recycle it.
 268   void *&Stub = ExternalFnToStubMap[FnAddr];
 269   if (Stub) return Stub;
 270
 271   Stub = TheJIT->getJITInfo().emitFunctionStub(0, FnAddr,
 272                                                *TheJIT->getCodeEmitter());
 273
 274   DEBUG(errs() << "JIT: Stub emitted at [" << Stub
 275                << "] for external function at '" << FnAddr << "'\n");
 276   return Stub;
 277 }
 278
 279 unsigned JITResolver::getGOTIndexForAddr(void* addr) {
 280   unsigned idx = revGOTMap[addr];
 281   if (!idx) {
 282     idx = ++nextGOTIndex;
 283     revGOTMap[addr] = idx;
 284     DEBUG(errs() << "JIT: Adding GOT entry " << idx << " for addr ["
 285                  << addr << "]\n");
 286   }
 287   return idx;
 288 }
 289
 290 void JITResolver::getRelocatableGVs(SmallVectorImpl<GlobalValue*> &GVs,
 291                                     SmallVectorImpl<void*> &Ptrs) {
 292   MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 293
 294   FunctionToStubMapTy &FM = state.getFunctionToStubMap(locked);
 295   GlobalToIndirectSymMapTy &GM = state.getGlobalToIndirectSymMap(locked);
 296
 297   for (FunctionToStubMapTy::iterator i = FM.begin(), e = FM.end(); i != e; ++i){
 298     Function *F = i->first;
 299     if (F->isDeclaration() && F->hasExternalLinkage()) {
 300       GVs.push_back(i->first);
 301       Ptrs.push_back(i->second);
 302     }
 303   }
 304   for (GlobalToIndirectSymMapTy::iterator i = GM.begin(), e = GM.end();
 305        i != e; ++i) {
 306     GVs.push_back(i->first);
 307     Ptrs.push_back(i->second);
 308   }
 309 }
 310
 311 GlobalValue *JITResolver::invalidateStub(void *Stub) {
 312   MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 313
 314   FunctionToStubMapTy &FM = state.getFunctionToStubMap(locked);
 315   StubToFunctionMapTy &SM = state.getStubToFunctionMap(locked);
 316   GlobalToIndirectSymMapTy &GM = state.getGlobalToIndirectSymMap(locked);
 317
 318   // Look up the cheap way first, to see if it's a function stub we are
 319   // invalidating.  If so, remove it from both the forward and reverse maps.
 320   if (SM.find(Stub) != SM.end()) {
 321     Function *F = SM[Stub];
 322     SM.erase(Stub);
 323     FM.erase(F);
 324     return F;
 325   }
 326
 327   // Otherwise, it might be an indirect symbol stub.  Find it and remove it.
 328   for (GlobalToIndirectSymMapTy::iterator i = GM.begin(), e = GM.end();
 329        i != e; ++i) {
 330     if (i->second != Stub)
 331       continue;
 332     GlobalValue *GV = i->first;
 333     GM.erase(i);
 334     return GV;
 335   }
 336
 337   // Lastly, check to see if it's in the ExternalFnToStubMap.
 338   for (std::map<void *, void *>::iterator i = ExternalFnToStubMap.begin(),
 339        e = ExternalFnToStubMap.end(); i != e; ++i) {
 340     if (i->second != Stub)
 341       continue;
 342     ExternalFnToStubMap.erase(i);
 343     break;
 344   }
 345
 346   return 0;
 347 }
 348
 349 /// JITCompilerFn - This function is called when a lazy compilation stub has
 350 /// been entered.  It looks up which function this stub corresponds to, compiles
 351 /// it if necessary, then returns the resultant function pointer.
 352 void *JITResolver::JITCompilerFn(void *Stub) {
 353   JITResolver &JR = *TheJITResolver;
 354
 355   Function* F = 0;
 356   void* ActualPtr = 0;
 357
 358   {
 359     // Only lock for getting the Function. The call getPointerToFunction made
 360     // in this function might trigger function materializing, which requires
 361     // JIT lock to be unlocked.
 362     MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 363
 364     // The address given to us for the stub may not be exactly right, it might be
 365     // a little bit after the stub.  As such, use upper_bound to find it.
 366     StubToFunctionMapTy::iterator I =
 367       JR.state.getStubToFunctionMap(locked).upper_bound(Stub);
 368     assert(I != JR.state.getStubToFunctionMap(locked).begin() &&
 369            "This is not a known stub!");
 370     F = (--I)->second;
 371     ActualPtr = I->first;
 372   }
 373
 374   // If we have already code generated the function, just return the address.
 375   void *Result = TheJIT->getPointerToGlobalIfAvailable(F);
 376
 377   if (!Result) {
 378     // Otherwise we don't have it, do lazy compilation now.
 379
 380     // If lazy compilation is disabled, emit a useful error message and abort.
 381     if (TheJIT->isLazyCompilationDisabled()) {
 382       llvm_report_error("LLVM JIT requested to do lazy compilation of function '"
 383                         + F->getName() + "' when lazy compiles are disabled!");
 384     }
 385
 386     // We might like to remove the stub from the StubToFunction map.
 387     // We can't do that! Multiple threads could be stuck, waiting to acquire the
 388     // lock above. As soon as the 1st function finishes compiling the function,
 389     // the next one will be released, and needs to be able to find the function
 390     // it needs to call.
 391     //JR.state.getStubToFunctionMap(locked).erase(I);
 392
 393     DEBUG(errs() << "JIT: Lazily resolving function '" << F->getName()
 394           << "' In stub ptr = " << Stub << " actual ptr = "
 395           << ActualPtr << "\n");
 396
 397     Result = TheJIT->getPointerToFunction(F);
 398   }
 399
 400   // Reacquire the lock to erase the stub in the map.
 401   MutexGuard locked(TheJIT->lock);
 402
 403   // We don't need to reuse this stub in the future, as F is now compiled.
 404   JR.state.getFunctionToStubMap(locked).erase(F);
 405
 406   // FIXME: We could rewrite all references to this stub if we knew them.
 407
 408   // What we will do is set the compiled function address to map to the
 409   // same GOT entry as the stub so that later clients may update the GOT
 410   // if they see it still using the stub address.
 411   // Note: this is done so the Resolver doesn't have to manage GOT memory
 412   // Do this without allocating map space if the target isn't using a GOT
 413   if(JR.revGOTMap.find(Stub) != JR.revGOTMap.end())
 414     JR.revGOTMap[Result] = JR.revGOTMap[Stub];
 415
 416   return Result;
 417 }
 418
 419 //===----------------------------------------------------------------------===//
 420 // JITEmitter code.
 421 //
 422 namespace {
 423   /// JITEmitter - The JIT implementation of the MachineCodeEmitter, which is
 424   /// used to output functions to memory for execution.
 425   class JITEmitter : public JITCodeEmitter {
 426     JITMemoryManager *MemMgr;
 427
 428     // When outputting a function stub in the context of some other function, we
 429     // save BufferBegin/BufferEnd/CurBufferPtr here.
 430     uint8_t *SavedBufferBegin, *SavedBufferEnd, *SavedCurBufferPtr;
 431
 432     // When reattempting to JIT a function after running out of space, we store
 433     // the estimated size of the function we're trying to JIT here, so we can
 434     // ask the memory manager for at least this much space.  When we
 435     // successfully emit the function, we reset this back to zero.
 436     uintptr_t SizeEstimate;
 437
 438     /// Relocations - These are the relocations that the function needs, as
 439     /// emitted.
 440     std::vector<MachineRelocation> Relocations;
 441
 442     /// MBBLocations - This vector is a mapping from MBB ID's to their address.
 443     /// It is filled in by the StartMachineBasicBlock callback and queried by
 444     /// the getMachineBasicBlockAddress callback.
 445     std::vector<uintptr_t> MBBLocations;
 446
 447     /// ConstantPool - The constant pool for the current function.
 448     ///
 449     MachineConstantPool *ConstantPool;
 450
 451     /// ConstantPoolBase - A pointer to the first entry in the constant pool.
 452     ///
 453     void *ConstantPoolBase;
 454
 455     /// ConstPoolAddresses - Addresses of individual constant pool entries.
 456     ///
 457     SmallVector<uintptr_t, 8> ConstPoolAddresses;
 458
 459     /// JumpTable - The jump tables for the current function.
 460     ///
 461     MachineJumpTableInfo *JumpTable;
 462
 463     /// JumpTableBase - A pointer to the first entry in the jump table.
 464     ///
 465     void *JumpTableBase;
 466
 467     /// Resolver - This contains info about the currently resolved functions.
 468     JITResolver Resolver;
 469
 470     /// DE - The dwarf emitter for the jit.
 471     OwningPtr<JITDwarfEmitter> DE;
 472
 473     /// DR - The debug registerer for the jit.
 474     OwningPtr<JITDebugRegisterer> DR;
 475
 476     /// LabelLocations - This vector is a mapping from Label ID's to their
 477     /// address.
 478     std::vector<uintptr_t> LabelLocations;
 479
 480     /// MMI - Machine module info for exception informations
 481     MachineModuleInfo* MMI;
 482
 483     // GVSet - a set to keep track of which globals have been seen
 484     SmallPtrSet<const GlobalVariable*, 8> GVSet;
 485
 486     // CurFn - The llvm function being emitted.  Only valid during
 487     // finishFunction().
 488     const Function *CurFn;
 489
 490     /// Information about emitted code, which is passed to the
 491     /// JITEventListeners.  This is reset in startFunction and used in
 492     /// finishFunction.
 493     JITEvent_EmittedFunctionDetails EmissionDetails;
 494
 495     // CurFnStubUses - For a given Function, a vector of stubs that it
 496     // references.  This facilitates the JIT detecting that a stub is no
 497     // longer used, so that it may be deallocated.
 498     DenseMap<const Function *, SmallVector<void*, 1> > CurFnStubUses;
 499
 500     // StubFnRefs - For a given pointer to a stub, a set of Functions which
 501     // reference the stub.  When the count of a stub's references drops to zero,
 502     // the stub is unused.
 503     DenseMap<void *, SmallPtrSet<const Function*, 1> > StubFnRefs;
 504
 505     // ExtFnStubs - A map of external function names to stubs which have entries
 506     // in the JITResolver's ExternalFnToStubMap.
 507     StringMap<void *> ExtFnStubs;
 508
 509     DebugLocTuple PrevDLT;
 510
 511   public:
 512     JITEmitter(JIT &jit, JITMemoryManager *JMM, TargetMachine &TM)
 513         : SizeEstimate(0), Resolver(jit), MMI(0), CurFn(0) {
 514       MemMgr = JMM ? JMM : JITMemoryManager::CreateDefaultMemManager();
 515       if (jit.getJITInfo().needsGOT()) {
 516         MemMgr->AllocateGOT();
 517         DEBUG(errs() << "JIT is managing a GOT\n");
 518       }
 519
 520       if (DwarfExceptionHandling || JITEmitDebugInfo) {
 521         DE.reset(new JITDwarfEmitter(jit));
 522       }
 523       if (JITEmitDebugInfo) {
 524         DR.reset(new JITDebugRegisterer(TM));
 525       }
 526     }
 527     ~JITEmitter() {
 528       delete MemMgr;
 529     }
 530
 531     /// classof - Methods for support type inquiry through isa, cast, and
 532     /// dyn_cast:
 533     ///
 534     static inline bool classof(const JITEmitter*) { return true; }
 535     static inline bool classof(const MachineCodeEmitter*) { return true; }
 536
 537     JITResolver &getJITResolver() { return Resolver; }
 538
 539     virtual void startFunction(MachineFunction &F);
 540     virtual bool finishFunction(MachineFunction &F);
 541
 542     void emitConstantPool(MachineConstantPool *MCP);
 543     void initJumpTableInfo(MachineJumpTableInfo *MJTI);
 544     void emitJumpTableInfo(MachineJumpTableInfo *MJTI);
 545
 546     virtual void startGVStub(const GlobalValue* GV, unsigned StubSize,
 547                                    unsigned Alignment = 1);
 548     virtual void startGVStub(const GlobalValue* GV, void *Buffer,
 549                              unsigned StubSize);
 550     virtual void* finishGVStub(const GlobalValue *GV);
 551
 552     /// allocateSpace - Reserves space in the current block if any, or
 553     /// allocate a new one of the given size.
 554     virtual void *allocateSpace(uintptr_t Size, unsigned Alignment);
 555
 556     /// allocateGlobal - Allocate memory for a global.  Unlike allocateSpace,
 557     /// this method does not allocate memory in the current output buffer,
 558     /// because a global may live longer than the current function.
 559     virtual void *allocateGlobal(uintptr_t Size, unsigned Alignment);
 560
 561     virtual void addRelocation(const MachineRelocation &MR) {
 562       Relocations.push_back(MR);
 563     }
 564
 565     virtual void StartMachineBasicBlock(MachineBasicBlock *MBB) {
 566       if (MBBLocations.size() <= (unsigned)MBB->getNumber())
 567         MBBLocations.resize((MBB->getNumber()+1)*2);
 568       MBBLocations[MBB->getNumber()] = getCurrentPCValue();
 569       DEBUG(errs() << "JIT: Emitting BB" << MBB->getNumber() << " at ["
 570                    << (void*) getCurrentPCValue() << "]\n");
 571     }
 572
 573     virtual uintptr_t getConstantPoolEntryAddress(unsigned Entry) const;
 574     virtual uintptr_t getJumpTableEntryAddress(unsigned Entry) const;
 575
 576     virtual uintptr_t getMachineBasicBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) const {
 577       assert(MBBLocations.size() > (unsigned)MBB->getNumber() &&
 578              MBBLocations[MBB->getNumber()] && "MBB not emitted!");
 579       return MBBLocations[MBB->getNumber()];
 580     }
 581
 582     /// retryWithMoreMemory - Log a retry and deallocate all memory for the
 583     /// given function.  Increase the minimum allocation size so that we get
 584     /// more memory next time.
 585     void retryWithMoreMemory(MachineFunction &F);
 586
 587     /// deallocateMemForFunction - Deallocate all memory for the specified
 588     /// function body.
 589     void deallocateMemForFunction(const Function *F);
 590
 591     /// AddStubToCurrentFunction - Mark the current function being JIT'd as
 592     /// using the stub at the specified address. Allows
 593     /// deallocateMemForFunction to also remove stubs no longer referenced.
 594     void AddStubToCurrentFunction(void *Stub);
 595
 596     /// getExternalFnStubs - Accessor for the JIT to find stubs emitted for
 597     /// MachineRelocations that reference external functions by name.
 598     const StringMap<void*> &getExternalFnStubs() const { return ExtFnStubs; }
 599
 600     virtual void processDebugLoc(DebugLoc DL, bool BeforePrintingInsn);
 601
 602     virtual void emitLabel(uint64_t LabelID) {
 603       if (LabelLocations.size() <= LabelID)
 604         LabelLocations.resize((LabelID+1)*2);
 605       LabelLocations[LabelID] = getCurrentPCValue();
 606     }
 607
 608     virtual uintptr_t getLabelAddress(uint64_t LabelID) const {
 609       assert(LabelLocations.size() > (unsigned)LabelID &&
 610              LabelLocations[LabelID] && "Label not emitted!");
 611       return LabelLocations[LabelID];
 612     }
 613
 614     virtual void setModuleInfo(MachineModuleInfo* Info) {
 615       MMI = Info;
 616       if (DE.get()) DE->setModuleInfo(Info);
 617     }
 618
 619     void setMemoryExecutable() {
 620       MemMgr->setMemoryExecutable();
 621     }
 622
 623     JITMemoryManager *getMemMgr() const { return MemMgr; }
 624
 625   private:
 626     void *getPointerToGlobal(GlobalValue *GV, void *Reference, bool NoNeedStub);
 627     void *getPointerToGVIndirectSym(GlobalValue *V, void *Reference,
 628                                     bool NoNeedStub);
 629     unsigned addSizeOfGlobal(const GlobalVariable *GV, unsigned Size);
 630     unsigned addSizeOfGlobalsInConstantVal(const Constant *C, unsigned Size);
 631     unsigned addSizeOfGlobalsInInitializer(const Constant *Init, unsigned Size);
 632     unsigned GetSizeOfGlobalsInBytes(MachineFunction &MF);
 633   };
 634 }
 635
 636 void *JITEmitter::getPointerToGlobal(GlobalValue *V, void *Reference,
 637                                      bool DoesntNeedStub) {
 638   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
 639     return TheJIT->getOrEmitGlobalVariable(GV);
 640
 641   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V))
 642     return TheJIT->getPointerToGlobal(GA->resolveAliasedGlobal(false));
 643
 644   // If we have already compiled the function, return a pointer to its body.
 645   Function *F = cast<Function>(V);
 646   void *ResultPtr;
 647   if (!DoesntNeedStub) {
 648     // Return the function stub if it's already created.
 649     ResultPtr = Resolver.getFunctionStubIfAvailable(F);
 650     if (ResultPtr)
 651       AddStubToCurrentFunction(ResultPtr);
 652   } else {
 653     ResultPtr = TheJIT->getPointerToGlobalIfAvailable(F);
 654   }
 655   if (ResultPtr) return ResultPtr;
 656
 657   // If this is an external function pointer, we can force the JIT to
 658   // 'compile' it, which really just adds it to the map.  In dlsym mode,
 659   // external functions are forced through a stub, regardless of reloc type.
 660   if (F->isDeclaration() && !F->hasNotBeenReadFromBitcode() &&
 661       DoesntNeedStub && !TheJIT->areDlsymStubsEnabled())
 662     return TheJIT->getPointerToFunction(F);
 663
 664   // Okay, the function has not been compiled yet, if the target callback
 665   // mechanism is capable of rewriting the instruction directly, prefer to do
 666   // that instead of emitting a stub.  This uses the lazy resolver, so is not
 667   // legal if lazy compilation is disabled.
 668   if (DoesntNeedStub && !TheJIT->isLazyCompilationDisabled())
 669     return Resolver.AddCallbackAtLocation(F, Reference);
 670
 671   // Otherwise, we have to emit a stub.
 672   void *StubAddr = Resolver.getFunctionStub(F);
 673
 674   // Add the stub to the current function's list of referenced stubs, so we can
 675   // deallocate them if the current function is ever freed.  It's possible to
 676   // return null from getFunctionStub in the case of a weak extern that fails
 677   // to resolve.
 678   if (StubAddr)
 679     AddStubToCurrentFunction(StubAddr);
 680
 681   return StubAddr;
 682 }
 683
 684 void *JITEmitter::getPointerToGVIndirectSym(GlobalValue *V, void *Reference,
 685                                             bool NoNeedStub) {
 686   // Make sure GV is emitted first, and create a stub containing the fully
 687   // resolved address.
 688   void *GVAddress = getPointerToGlobal(V, Reference, true);
 689   void *StubAddr = Resolver.getGlobalValueIndirectSym(V, GVAddress);
 690
 691   // Add the stub to the current function's list of referenced stubs, so we can
 692   // deallocate them if the current function is ever freed.
 693   AddStubToCurrentFunction(StubAddr);
 694
 695   return StubAddr;
 696 }
 697
 698 void JITEmitter::AddStubToCurrentFunction(void *StubAddr) {
 699   if (!TheJIT->areDlsymStubsEnabled())
 700     return;
 701
 702   assert(CurFn && "Stub added to current function, but current function is 0!");
 703
 704   SmallVectorImpl<void*> &StubsUsed = CurFnStubUses[CurFn];
 705   StubsUsed.push_back(StubAddr);
 706
 707   SmallPtrSet<const Function *, 1> &FnRefs = StubFnRefs[StubAddr];
 708   FnRefs.insert(CurFn);
 709 }
 710
 711 void JITEmitter::processDebugLoc(DebugLoc DL, bool BeforePrintingInsn) {
 712   if (!DL.isUnknown()) {
 713     DebugLocTuple CurDLT = EmissionDetails.MF->getDebugLocTuple(DL);
 714
 715     if (BeforePrintingInsn) {
 716       if (CurDLT.CompileUnit != 0 && PrevDLT != CurDLT) {
 717         JITEvent_EmittedFunctionDetails::LineStart NextLine;
 718         NextLine.Address = getCurrentPCValue();
 719         NextLine.Loc = DL;
 720         EmissionDetails.LineStarts.push_back(NextLine);
 721       }
 722
 723       PrevDLT = CurDLT;
 724     }
 725   }
 726 }
 727
 728 static unsigned GetConstantPoolSizeInBytes(MachineConstantPool *MCP,
 729                                            const TargetData *TD) {
 730   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &Constants = MCP->getConstants();
 731   if (Constants.empty()) return 0;
 732
 733   unsigned Size = 0;
 734   for (unsigned i = 0, e = Constants.size(); i != e; ++i) {
 735     MachineConstantPoolEntry CPE = Constants[i];
 736     unsigned AlignMask = CPE.getAlignment() - 1;
 737     Size = (Size + AlignMask) & ~AlignMask;
 738     const Type *Ty = CPE.getType();
 739     Size += TD->getTypeAllocSize(Ty);
 740   }
 741   return Size;
 742 }
 743
 744 static unsigned GetJumpTableSizeInBytes(MachineJumpTableInfo *MJTI) {
 745   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
 746   if (JT.empty()) return 0;
 747
 748   unsigned NumEntries = 0;
 749   for (unsigned i = 0, e = JT.size(); i != e; ++i)
 750     NumEntries += JT[i].MBBs.size();
 751
 752   unsigned EntrySize = MJTI->getEntrySize();
 753
 754   return NumEntries * EntrySize;
 755 }
 756
 757 static uintptr_t RoundUpToAlign(uintptr_t Size, unsigned Alignment) {
 758   if (Alignment == 0) Alignment = 1;
 759   // Since we do not know where the buffer will be allocated, be pessimistic.
 760   return Size + Alignment;
 761 }
 762
 763 /// addSizeOfGlobal - add the size of the global (plus any alignment padding)
 764 /// into the running total Size.
 765
 766 unsigned JITEmitter::addSizeOfGlobal(const GlobalVariable *GV, unsigned Size) {
 767   const Type *ElTy = GV->getType()->getElementType();
 768   size_t GVSize = (size_t)TheJIT->getTargetData()->getTypeAllocSize(ElTy);
 769   size_t GVAlign =
 770       (size_t)TheJIT->getTargetData()->getPreferredAlignment(GV);
 771   DEBUG(errs() << "JIT: Adding in size " << GVSize << " alignment " << GVAlign);
 772   DEBUG(GV->dump());
 773   // Assume code section ends with worst possible alignment, so first
 774   // variable needs maximal padding.
 775   if (Size==0)
 776     Size = 1;
 777   Size = ((Size+GVAlign-1)/GVAlign)*GVAlign;
 778   Size += GVSize;
 779   return Size;
 780 }
 781
 782 /// addSizeOfGlobalsInConstantVal - find any globals that we haven't seen yet
 783 /// but are referenced from the constant; put them in GVSet and add their
 784 /// size into the running total Size.
 785
 786 unsigned JITEmitter::addSizeOfGlobalsInConstantVal(const Constant *C,
 787                                               unsigned Size) {
 788   // If its undefined, return the garbage.
 789   if (isa<UndefValue>(C))
 790     return Size;
 791
 792   // If the value is a ConstantExpr
 793   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 794     Constant *Op0 = CE->getOperand(0);
 795     switch (CE->getOpcode()) {
 796     case Instruction::GetElementPtr:
 797     case Instruction::Trunc:
 798     case Instruction::ZExt:
 799     case Instruction::SExt:
 800     case Instruction::FPTrunc:
 801     case Instruction::FPExt:
 802     case Instruction::UIToFP:
 803     case Instruction::SIToFP:
 804     case Instruction::FPToUI:
 805     case Instruction::FPToSI:
 806     case Instruction::PtrToInt:
 807     case Instruction::IntToPtr:
 808     case Instruction::BitCast: {
 809       Size = addSizeOfGlobalsInConstantVal(Op0, Size);
 810       break;
 811     }
 812     case Instruction::Add:
 813     case Instruction::FAdd:
 814     case Instruction::Sub:
 815     case Instruction::FSub:
 816     case Instruction::Mul:
 817     case Instruction::FMul:
 818     case Instruction::UDiv:
 819     case Instruction::SDiv:
 820     case Instruction::URem:
 821     case Instruction::SRem:
 822     case Instruction::And:
 823     case Instruction::Or:
 824     case Instruction::Xor: {
 825       Size = addSizeOfGlobalsInConstantVal(Op0, Size);
 826       Size = addSizeOfGlobalsInConstantVal(CE->getOperand(1), Size);
 827       break;
 828     }
 829     default: {
 830        std::string msg;
 831        raw_string_ostream Msg(msg);
 832        Msg << "ConstantExpr not handled: " << *CE;
 833        llvm_report_error(Msg.str());
 834     }
 835     }
 836   }
 837
 838   if (C->getType()->getTypeID() == Type::PointerTyID)
 839     if (const GlobalVariable* GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 840       if (GVSet.insert(GV))
 841         Size = addSizeOfGlobal(GV, Size);
 842
 843   return Size;
 844 }
 845
 846 /// addSizeOfGLobalsInInitializer - handle any globals that we haven't seen yet
 847 /// but are referenced from the given initializer.
 848
 849 unsigned JITEmitter::addSizeOfGlobalsInInitializer(const Constant *Init,
 850                                               unsigned Size) {
 851   if (!isa<UndefValue>(Init) &&
 852       !isa<ConstantVector>(Init) &&
 853       !isa<ConstantAggregateZero>(Init) &&
 854       !isa<ConstantArray>(Init) &&
 855       !isa<ConstantStruct>(Init) &&
 856       Init->getType()->isFirstClassType())
 857     Size = addSizeOfGlobalsInConstantVal(Init, Size);
 858   return Size;
 859 }
 860
 861 /// GetSizeOfGlobalsInBytes - walk the code for the function, looking for
 862 /// globals; then walk the initializers of those globals looking for more.
 863 /// If their size has not been considered yet, add it into the running total
 864 /// Size.
 865
 866 unsigned JITEmitter::GetSizeOfGlobalsInBytes(MachineFunction &MF) {
 867   unsigned Size = 0;
 868   GVSet.clear();
 869
 870   for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end();
 871        MBB != E; ++MBB) {
 872     for (MachineBasicBlock::const_iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
 873          I != E; ++I) {
 874       const TargetInstrDesc &Desc = I->getDesc();
 875       const MachineInstr &MI = *I;
 876       unsigned NumOps = Desc.getNumOperands();
 877       for (unsigned CurOp = 0; CurOp < NumOps; CurOp++) {
 878         const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp);
 879         if (MO.isGlobal()) {
 880           GlobalValue* V = MO.getGlobal();
 881           const GlobalVariable *GV = dyn_cast<const GlobalVariable>(V);
 882           if (!GV)
 883             continue;
 884           // If seen in previous function, it will have an entry here.
 885           if (TheJIT->getPointerToGlobalIfAvailable(GV))
 886             continue;
 887           // If seen earlier in this function, it will have an entry here.
 888           // FIXME: it should be possible to combine these tables, by
 889           // assuming the addresses of the new globals in this module
 890           // start at 0 (or something) and adjusting them after codegen
 891           // complete.  Another possibility is to grab a marker bit in GV.
 892           if (GVSet.insert(GV))
 893             // A variable as yet unseen.  Add in its size.
 894             Size = addSizeOfGlobal(GV, Size);
 895         }
 896       }
 897     }
 898   }
 899   DEBUG(errs() << "JIT: About to look through initializers\n");
 900   // Look for more globals that are referenced only from initializers.
 901   // GVSet.end is computed each time because the set can grow as we go.
 902   for (SmallPtrSet<const GlobalVariable *, 8>::iterator I = GVSet.begin();
 903        I != GVSet.end(); I++) {
 904     const GlobalVariable* GV = *I;
 905     if (GV->hasInitializer())
 906       Size = addSizeOfGlobalsInInitializer(GV->getInitializer(), Size);
 907   }
 908
 909   return Size;
 910 }
 911
 912 void JITEmitter::startFunction(MachineFunction &F) {
 913   DEBUG(errs() << "JIT: Starting CodeGen of Function "
 914         << F.getFunction()->getName() << "\n");
 915
 916   uintptr_t ActualSize = 0;
 917   // Set the memory writable, if it's not already
 918   MemMgr->setMemoryWritable();
 919   if (MemMgr->NeedsExactSize()) {
 920     DEBUG(errs() << "JIT: ExactSize\n");
 921     const TargetInstrInfo* TII = F.getTarget().getInstrInfo();
 922     MachineJumpTableInfo *MJTI = F.getJumpTableInfo();
 923     MachineConstantPool *MCP = F.getConstantPool();
 924
 925     // Ensure the constant pool/jump table info is at least 4-byte aligned.
 926     ActualSize = RoundUpToAlign(ActualSize, 16);
 927
 928     // Add the alignment of the constant pool
 929     ActualSize = RoundUpToAlign(ActualSize, MCP->getConstantPoolAlignment());
 930
 931     // Add the constant pool size
 932     ActualSize += GetConstantPoolSizeInBytes(MCP, TheJIT->getTargetData());
 933
 934     // Add the aligment of the jump table info
 935     ActualSize = RoundUpToAlign(ActualSize, MJTI->getAlignment());
 936
 937     // Add the jump table size
 938     ActualSize += GetJumpTableSizeInBytes(MJTI);
 939
 940     // Add the alignment for the function
 941     ActualSize = RoundUpToAlign(ActualSize,
 942                                 std::max(F.getFunction()->getAlignment(), 8U));
 943
 944     // Add the function size
 945     ActualSize += TII->GetFunctionSizeInBytes(F);
 946
 947     DEBUG(errs() << "JIT: ActualSize before globals " << ActualSize << "\n");
 948     // Add the size of the globals that will be allocated after this function.
 949     // These are all the ones referenced from this function that were not
 950     // previously allocated.
 951     ActualSize += GetSizeOfGlobalsInBytes(F);
 952     DEBUG(errs() << "JIT: ActualSize after globals " << ActualSize << "\n");
 953   } else if (SizeEstimate > 0) {
 954     // SizeEstimate will be non-zero on reallocation attempts.
 955     ActualSize = SizeEstimate;
 956   }
 957
 958   BufferBegin = CurBufferPtr = MemMgr->startFunctionBody(F.getFunction(),
 959                                                          ActualSize);
 960   BufferEnd = BufferBegin+ActualSize;
 961
 962   // Ensure the constant pool/jump table info is at least 4-byte aligned.
 963   emitAlignment(16);
 964
 965   emitConstantPool(F.getConstantPool());
 966   initJumpTableInfo(F.getJumpTableInfo());
 967
 968   // About to start emitting the machine code for the function.
 969   emitAlignment(std::max(F.getFunction()->getAlignment(), 8U));
 970   TheJIT->updateGlobalMapping(F.getFunction(), CurBufferPtr);
 971
 972   MBBLocations.clear();
 973
 974   EmissionDetails.MF = &F;
 975   EmissionDetails.LineStarts.clear();
 976 }
 977
 978 bool JITEmitter::finishFunction(MachineFunction &F) {
 979   if (CurBufferPtr == BufferEnd) {
 980     // We must call endFunctionBody before retrying, because
 981     // deallocateMemForFunction requires it.
 982     MemMgr->endFunctionBody(F.getFunction(), BufferBegin, CurBufferPtr);
 983     retryWithMoreMemory(F);
 984     return true;
 985   }
 986
 987   emitJumpTableInfo(F.getJumpTableInfo());
 988
 989   // FnStart is the start of the text, not the start of the constant pool and
 990   // other per-function data.
 991   uint8_t *FnStart =
 992     (uint8_t *)TheJIT->getPointerToGlobalIfAvailable(F.getFunction());
 993
 994   // FnEnd is the end of the function's machine code.
 995   uint8_t *FnEnd = CurBufferPtr;
 996
 997   if (!Relocations.empty()) {
 998     CurFn = F.getFunction();
 999     NumRelos += Relocations.size();
1000
1001     // Resolve the relocations to concrete pointers.
1002     for (unsigned i = 0, e = Relocations.size(); i != e; ++i) {
1003       MachineRelocation &MR = Relocations[i];
1004       void *ResultPtr = 0;
1005       if (!MR.letTargetResolve()) {
1006         if (MR.isExternalSymbol()) {
1007           ResultPtr = TheJIT->getPointerToNamedFunction(MR.getExternalSymbol(),
1008                                                         false);
1009           DEBUG(errs() << "JIT: Map \'" << MR.getExternalSymbol() << "\' to ["
1010                        << ResultPtr << "]\n");
1011
1012           // If the target REALLY wants a stub for this function, emit it now.
1013           if (!MR.doesntNeedStub()) {
1014             if (!TheJIT->areDlsymStubsEnabled()) {
1015               ResultPtr = Resolver.getExternalFunctionStub(ResultPtr);
1016             } else {
1017               void *&Stub = ExtFnStubs[MR.getExternalSymbol()];
1018               if (!Stub) {
1019                 Stub = Resolver.getExternalFunctionStub((void *)&Stub);
1020                 AddStubToCurrentFunction(Stub);
1021               }
1022               ResultPtr = Stub;
1023             }
1024           }
1025         } else if (MR.isGlobalValue()) {
1026           ResultPtr = getPointerToGlobal(MR.getGlobalValue(),
1027                                          BufferBegin+MR.getMachineCodeOffset(),
1028                                          MR.doesntNeedStub());
1029         } else if (MR.isIndirectSymbol()) {
1030           ResultPtr = getPointerToGVIndirectSym(MR.getGlobalValue(),
1031                                           BufferBegin+MR.getMachineCodeOffset(),
1032                                           MR.doesntNeedStub());
1033         } else if (MR.isBasicBlock()) {
1034           ResultPtr = (void*)getMachineBasicBlockAddress(MR.getBasicBlock());
1035         } else if (MR.isConstantPoolIndex()) {
1036           ResultPtr = (void*)getConstantPoolEntryAddress(MR.getConstantPoolIndex());
1037         } else {
1038           assert(MR.isJumpTableIndex());
1039           ResultPtr=(void*)getJumpTableEntryAddress(MR.getJumpTableIndex());
1040         }
1041
1042         MR.setResultPointer(ResultPtr);
1043       }
1044
1045       // if we are managing the GOT and the relocation wants an index,
1046       // give it one
1047       if (MR.isGOTRelative() && MemMgr->isManagingGOT()) {
1048         unsigned idx = Resolver.getGOTIndexForAddr(ResultPtr);
1049         MR.setGOTIndex(idx);
1050         if (((void**)MemMgr->getGOTBase())[idx] != ResultPtr) {
1051           DEBUG(errs() << "JIT: GOT was out of date for " << ResultPtr
1052                        << " pointing at " << ((void**)MemMgr->getGOTBase())[idx]
1053                        << "\n");
1054           ((void**)MemMgr->getGOTBase())[idx] = ResultPtr;
1055         }
1056       }
1057     }
1058
1059     CurFn = 0;
1060     TheJIT->getJITInfo().relocate(BufferBegin, &Relocations[0],
1061                                   Relocations.size(), MemMgr->getGOTBase());
1062   }
1063
1064   // Update the GOT entry for F to point to the new code.
1065   if (MemMgr->isManagingGOT()) {
1066     unsigned idx = Resolver.getGOTIndexForAddr((void*)BufferBegin);
1067     if (((void**)MemMgr->getGOTBase())[idx] != (void*)BufferBegin) {
1068       DEBUG(errs() << "JIT: GOT was out of date for " << (void*)BufferBegin
1069                    << " pointing at " << ((void**)MemMgr->getGOTBase())[idx]
1070                    << "\n");
1071       ((void**)MemMgr->getGOTBase())[idx] = (void*)BufferBegin;
1072     }
1073   }
1074
1075   // CurBufferPtr may have moved beyond FnEnd, due to memory allocation for
1076   // global variables that were referenced in the relocations.
1077   MemMgr->endFunctionBody(F.getFunction(), BufferBegin, CurBufferPtr);
1078
1079   if (CurBufferPtr == BufferEnd) {
1080     retryWithMoreMemory(F);
1081     return true;
1082   } else {
1083     // Now that we've succeeded in emitting the function, reset the
1084     // SizeEstimate back down to zero.
1085     SizeEstimate = 0;
1086   }
1087
1088   BufferBegin = CurBufferPtr = 0;
1089   NumBytes += FnEnd-FnStart;
1090
1091   // Invalidate the icache if necessary.
1092   sys::Memory::InvalidateInstructionCache(FnStart, FnEnd-FnStart);
1093
1094   TheJIT->NotifyFunctionEmitted(*F.getFunction(), FnStart, FnEnd-FnStart,
1095                                 EmissionDetails);
1096
1097   DEBUG(errs() << "JIT: Finished CodeGen of [" << (void*)FnStart
1098         << "] Function: " << F.getFunction()->getName()
1099         << ": " << (FnEnd-FnStart) << " bytes of text, "
1100         << Relocations.size() << " relocations\n");
1101
1102   Relocations.clear();
1103   ConstPoolAddresses.clear();
1104
1105   // Mark code region readable and executable if it's not so already.
1106   MemMgr->setMemoryExecutable();
1107
1108   DEBUG(
1109     if (sys::hasDisassembler()) {
1110       errs() << "JIT: Disassembled code:\n";
1111       errs() << sys::disassembleBuffer(FnStart, FnEnd-FnStart,
1112                                        (uintptr_t)FnStart);
1113     } else {
1114       errs() << "JIT: Binary code:\n";
1115       uint8_t* q = FnStart;
1116       for (int i = 0; q < FnEnd; q += 4, ++i) {
1117         if (i == 4)
1118           i = 0;
1119         if (i == 0)
1120           errs() << "JIT: " << (long)(q - FnStart) << ": ";
1121         bool Done = false;
1122         for (int j = 3; j >= 0; --j) {
1123           if (q + j >= FnEnd)
1124             Done = true;
1125           else
1126             errs() << (unsigned short)q[j];
1127         }
1128         if (Done)
1129           break;
1130         errs() << ' ';
1131         if (i == 3)
1132           errs() << '\n';
1133       }
1134       errs()<< '\n';
1135     }
1136         );
1137
1138   if (DwarfExceptionHandling || JITEmitDebugInfo) {
1139     uintptr_t ActualSize = 0;
1140     SavedBufferBegin = BufferBegin;
1141     SavedBufferEnd = BufferEnd;
1142     SavedCurBufferPtr = CurBufferPtr;
1143
1144     if (MemMgr->NeedsExactSize()) {
1145       ActualSize = DE->GetDwarfTableSizeInBytes(F, *this, FnStart, FnEnd);
1146     }
1147
1148     BufferBegin = CurBufferPtr = MemMgr->startExceptionTable(F.getFunction(),
1149                                                              ActualSize);
1150     BufferEnd = BufferBegin+ActualSize;
1151     uint8_t *EhStart;
1152     uint8_t *FrameRegister = DE->EmitDwarfTable(F, *this, FnStart, FnEnd,
1153                                                 EhStart);
1154     MemMgr->endExceptionTable(F.getFunction(), BufferBegin, CurBufferPtr,
1155                               FrameRegister);
1156     uint8_t *EhEnd = CurBufferPtr;
1157     BufferBegin = SavedBufferBegin;
1158     BufferEnd = SavedBufferEnd;
1159     CurBufferPtr = SavedCurBufferPtr;
1160
1161     if (DwarfExceptionHandling) {
1162       TheJIT->RegisterTable(FrameRegister);
1163     }
1164
1165     if (JITEmitDebugInfo) {
1166       DebugInfo I;
1167       I.FnStart = FnStart;
1168       I.FnEnd = FnEnd;
1169       I.EhStart = EhStart;
1170       I.EhEnd = EhEnd;
1171       DR->RegisterFunction(F.getFunction(), I);
1172     }
1173   }
1174
1175   if (MMI)
1176     MMI->EndFunction();
1177
1178   return false;
1179 }
1180
1181 void JITEmitter::retryWithMoreMemory(MachineFunction &F) {
1182   DEBUG(errs() << "JIT: Ran out of space for native code.  Reattempting.\n");
1183   Relocations.clear();  // Clear the old relocations or we'll reapply them.
1184   ConstPoolAddresses.clear();
1185   ++NumRetries;
1186   deallocateMemForFunction(F.getFunction());
1187   // Try again with at least twice as much free space.
1188   SizeEstimate = (uintptr_t)(2 * (BufferEnd - BufferBegin));
1189 }
1190
1191 /// deallocateMemForFunction - Deallocate all memory for the specified
1192 /// function body.  Also drop any references the function has to stubs.
1193 void JITEmitter::deallocateMemForFunction(const Function *F) {
1194   MemMgr->deallocateMemForFunction(F);
1195
1196   // TODO: Do we need to unregister exception handling information from libgcc
1197   // here?
1198
1199   if (JITEmitDebugInfo) {
1200     DR->UnregisterFunction(F);
1201   }
1202
1203   // If the function did not reference any stubs, return.
1204   if (CurFnStubUses.find(F) == CurFnStubUses.end())
1205     return;
1206
1207   // For each referenced stub, erase the reference to this function, and then
1208   // erase the list of referenced stubs.
1209   SmallVectorImpl<void *> &StubList = CurFnStubUses[F];
1210   for (unsigned i = 0, e = StubList.size(); i != e; ++i) {
1211     void *Stub = StubList[i];
1212
1213     // If we already invalidated this stub for this function, continue.
1214     if (StubFnRefs.count(Stub) == 0)
1215       continue;
1216
1217     SmallPtrSet<const Function *, 1> &FnRefs = StubFnRefs[Stub];
1218     FnRefs.erase(F);
1219
1220     // If this function was the last reference to the stub, invalidate the stub
1221     // in the JITResolver.  Were there a memory manager deallocateStub routine,
1222     // we could call that at this point too.
1223     if (FnRefs.empty()) {
1224       DEBUG(errs() << "\nJIT: Invalidated Stub at [" << Stub << "]\n");
1225       StubFnRefs.erase(Stub);
1226
1227       // Invalidate the stub.  If it is a GV stub, update the JIT's global
1228       // mapping for that GV to zero, otherwise, search the string map of
1229       // external function names to stubs and remove the entry for this stub.
1230       GlobalValue *GV = Resolver.invalidateStub(Stub);
1231       if (GV) {
1232         TheJIT->updateGlobalMapping(GV, 0);
1233       } else {
1234         for (StringMapIterator<void*> i = ExtFnStubs.begin(),
1235              e = ExtFnStubs.end(); i != e; ++i) {
1236           if (i->second == Stub) {
1237             ExtFnStubs.erase(i);
1238             break;
1239           }
1240         }
1241       }
1242     }
1243   }
1244   CurFnStubUses.erase(F);
1245 }
1246
1247
1248 void* JITEmitter::allocateSpace(uintptr_t Size, unsigned Alignment) {
1249   if (BufferBegin)
1250     return JITCodeEmitter::allocateSpace(Size, Alignment);
1251
1252   // create a new memory block if there is no active one.
1253   // care must be taken so that BufferBegin is invalidated when a
1254   // block is trimmed
1255   BufferBegin = CurBufferPtr = MemMgr->allocateSpace(Size, Alignment);
1256   BufferEnd = BufferBegin+Size;
1257   return CurBufferPtr;
1258 }
1259
1260 void* JITEmitter::allocateGlobal(uintptr_t Size, unsigned Alignment) {
1261   // Delegate this call through the memory manager.
1262   return MemMgr->allocateGlobal(Size, Alignment);
1263 }
1264
1265 void JITEmitter::emitConstantPool(MachineConstantPool *MCP) {
1266   if (TheJIT->getJITInfo().hasCustomConstantPool())
1267     return;
1268
1269   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &Constants = MCP->getConstants();
1270   if (Constants.empty()) return;
1271
1272   unsigned Size = GetConstantPoolSizeInBytes(MCP, TheJIT->getTargetData());
1273   unsigned Align = MCP->getConstantPoolAlignment();
1274   ConstantPoolBase = allocateSpace(Size, Align);
1275   ConstantPool = MCP;
1276
1277   if (ConstantPoolBase == 0) return;  // Buffer overflow.
1278
1279   DEBUG(errs() << "JIT: Emitted constant pool at [" << ConstantPoolBase
1280                << "] (size: " << Size << ", alignment: " << Align << ")\n");
1281
1282   // Initialize the memory for all of the constant pool entries.
1283   unsigned Offset = 0;
1284   for (unsigned i = 0, e = Constants.size(); i != e; ++i) {
1285     MachineConstantPoolEntry CPE = Constants[i];
1286     unsigned AlignMask = CPE.getAlignment() - 1;
1287     Offset = (Offset + AlignMask) & ~AlignMask;
1288
1289     uintptr_t CAddr = (uintptr_t)ConstantPoolBase + Offset;
1290     ConstPoolAddresses.push_back(CAddr);
1291     if (CPE.isMachineConstantPoolEntry()) {
1292       // FIXME: add support to lower machine constant pool values into bytes!
1293       llvm_report_error("Initialize memory with machine specific constant pool"
1294                         "entry has not been implemented!");
1295     }
1296     TheJIT->InitializeMemory(CPE.Val.ConstVal, (void*)CAddr);
1297     DEBUG(errs() << "JIT:   CP" << i << " at [0x";
1298           errs().write_hex(CAddr) << "]\n");
1299
1300     const Type *Ty = CPE.Val.ConstVal->getType();
1301     Offset += TheJIT->getTargetData()->getTypeAllocSize(Ty);
1302   }
1303 }
1304
1305 void JITEmitter::initJumpTableInfo(MachineJumpTableInfo *MJTI) {
1306   if (TheJIT->getJITInfo().hasCustomJumpTables())
1307     return;
1308
1309   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
1310   if (JT.empty()) return;
1311
1312   unsigned NumEntries = 0;
1313   for (unsigned i = 0, e = JT.size(); i != e; ++i)
1314     NumEntries += JT[i].MBBs.size();
1315
1316   unsigned EntrySize = MJTI->getEntrySize();
1317
1318   // Just allocate space for all the jump tables now.  We will fix up the actual
1319   // MBB entries in the tables after we emit the code for each block, since then
1320   // we will know the final locations of the MBBs in memory.
1321   JumpTable = MJTI;
1322   JumpTableBase = allocateSpace(NumEntries * EntrySize, MJTI->getAlignment());
1323 }
1324
1325 void JITEmitter::emitJumpTableInfo(MachineJumpTableInfo *MJTI) {
1326   if (TheJIT->getJITInfo().hasCustomJumpTables())
1327     return;
1328
1329   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
1330   if (JT.empty() || JumpTableBase == 0) return;
1331
1332   if (TargetMachine::getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {
1333     assert(MJTI->getEntrySize() == 4 && "Cross JIT'ing?");
1334     // For each jump table, place the offset from the beginning of the table
1335     // to the target address.
1336     int *SlotPtr = (int*)JumpTableBase;
1337
1338     for (unsigned i = 0, e = JT.size(); i != e; ++i) {
1339       const std::vector<MachineBasicBlock*> &MBBs = JT[i].MBBs;
1340       // Store the offset of the basic block for this jump table slot in the
1341       // memory we allocated for the jump table in 'initJumpTableInfo'
1342       uintptr_t Base = (uintptr_t)SlotPtr;
1343       for (unsigned mi = 0, me = MBBs.size(); mi != me; ++mi) {
1344         uintptr_t MBBAddr = getMachineBasicBlockAddress(MBBs[mi]);
1345         *SlotPtr++ = TheJIT->getJITInfo().getPICJumpTableEntry(MBBAddr, Base);
1346       }
1347     }
1348   } else {
1349     assert(MJTI->getEntrySize() == sizeof(void*) && "Cross JIT'ing?");
1350
1351     // For each jump table, map each target in the jump table to the address of
1352     // an emitted MachineBasicBlock.
1353     intptr_t *SlotPtr = (intptr_t*)JumpTableBase;
1354
1355     for (unsigned i = 0, e = JT.size(); i != e; ++i) {
1356       const std::vector<MachineBasicBlock*> &MBBs = JT[i].MBBs;
1357       // Store the address of the basic block for this jump table slot in the
1358       // memory we allocated for the jump table in 'initJumpTableInfo'
1359       for (unsigned mi = 0, me = MBBs.size(); mi != me; ++mi)
1360         *SlotPtr++ = getMachineBasicBlockAddress(MBBs[mi]);
1361     }
1362   }
1363 }
1364
1365 void JITEmitter::startGVStub(const GlobalValue* GV, unsigned StubSize,
1366                              unsigned Alignment) {
1367   SavedBufferBegin = BufferBegin;
1368   SavedBufferEnd = BufferEnd;
1369   SavedCurBufferPtr = CurBufferPtr;
1370
1371   BufferBegin = CurBufferPtr = MemMgr->allocateStub(GV, StubSize, Alignment);
1372   BufferEnd = BufferBegin+StubSize+1;
1373 }
1374
1375 void JITEmitter::startGVStub(const GlobalValue* GV, void *Buffer,
1376                              unsigned StubSize) {
1377   SavedBufferBegin = BufferBegin;
1378   SavedBufferEnd = BufferEnd;
1379   SavedCurBufferPtr = CurBufferPtr;
1380
1381   BufferBegin = CurBufferPtr = (uint8_t *)Buffer;
1382   BufferEnd = BufferBegin+StubSize+1;
1383 }
1384
1385 void *JITEmitter::finishGVStub(const GlobalValue* GV) {
1386   NumBytes += getCurrentPCOffset();
1387   std::swap(SavedBufferBegin, BufferBegin);
1388   BufferEnd = SavedBufferEnd;
1389   CurBufferPtr = SavedCurBufferPtr;
1390   return SavedBufferBegin;
1391 }
1392
1393 // getConstantPoolEntryAddress - Return the address of the 'ConstantNum' entry
1394 // in the constant pool that was last emitted with the 'emitConstantPool'
1395 // method.
1396 //
1397 uintptr_t JITEmitter::getConstantPoolEntryAddress(unsigned ConstantNum) const {
1398   assert(ConstantNum < ConstantPool->getConstants().size() &&
1399          "Invalid ConstantPoolIndex!");
1400   return ConstPoolAddresses[ConstantNum];
1401 }
1402
1403 // getJumpTableEntryAddress - Return the address of the JumpTable with index
1404 // 'Index' in the jumpp table that was last initialized with 'initJumpTableInfo'
1405 //
1406 uintptr_t JITEmitter::getJumpTableEntryAddress(unsigned Index) const {
1407   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = JumpTable->getJumpTables();
1408   assert(Index < JT.size() && "Invalid jump table index!");
1409
1410   unsigned Offset = 0;
1411   unsigned EntrySize = JumpTable->getEntrySize();
1412
1413   for (unsigned i = 0; i < Index; ++i)
1414     Offset += JT[i].MBBs.size();
1415
1416    Offset *= EntrySize;
1417
1418   return (uintptr_t)((char *)JumpTableBase + Offset);
1419 }
1420
1421 //===----------------------------------------------------------------------===//
1422 //  Public interface to this file
1423 //===----------------------------------------------------------------------===//
1424
1425 JITCodeEmitter *JIT::createEmitter(JIT &jit, JITMemoryManager *JMM,
1426                                    TargetMachine &tm) {
1427   return new JITEmitter(jit, JMM, tm);
1428 }
1429
1430 // getPointerToNamedFunction - This function is used as a global wrapper to
1431 // JIT::getPointerToNamedFunction for the purpose of resolving symbols when
1432 // bugpoint is debugging the JIT. In that scenario, we are loading an .so and
1433 // need to resolve function(s) that are being mis-codegenerated, so we need to
1434 // resolve their addresses at runtime, and this is the way to do it.
1435 extern "C" {
1436   void *getPointerToNamedFunction(const char *Name) {
1437     if (Function *F = TheJIT->FindFunctionNamed(Name))
1438       return TheJIT->getPointerToFunction(F);
1439     return TheJIT->getPointerToNamedFunction(Name);
1440   }
1441 }
1442
1443 // getPointerToFunctionOrStub - If the specified function has been
1444 // code-gen'd, return a pointer to the function.  If not, compile it, or use
1445 // a stub to implement lazy compilation if available.
1446 //
1447 void *JIT::getPointerToFunctionOrStub(Function *F) {
1448   // If we have already code generated the function, just return the address.
1449   if (void *Addr = getPointerToGlobalIfAvailable(F))
1450     return Addr;
1451
1452   // Get a stub if the target supports it.
1453   assert(isa<JITEmitter>(JCE) && "Unexpected MCE?");
1454   JITEmitter *JE = cast<JITEmitter>(getCodeEmitter());
1455   return JE->getJITResolver().getFunctionStub(F);
1456 }
1457
1458 void JIT::updateFunctionStub(Function *F) {
1459   // Get the empty stub we generated earlier.
1460   assert(isa<JITEmitter>(JCE) && "Unexpected MCE?");
1461   JITEmitter *JE = cast<JITEmitter>(getCodeEmitter());
1462   void *Stub = JE->getJITResolver().getFunctionStub(F);
1463
1464   // Tell the target jit info to rewrite the stub at the specified address,
1465   // rather than creating a new one.
1466   void *Addr = getPointerToGlobalIfAvailable(F);
1467   getJITInfo().emitFunctionStubAtAddr(F, Addr, Stub, *getCodeEmitter());
1468 }
1469
1470 /// updateDlsymStubTable - Emit the data necessary to relocate the stubs
1471 /// that were emitted during code generation.
1472 ///
1473 void JIT::updateDlsymStubTable() {
1474   assert(isa<JITEmitter>(JCE) && "Unexpected MCE?");
1475   JITEmitter *JE = cast<JITEmitter>(getCodeEmitter());
1476
1477   SmallVector<GlobalValue*, 8> GVs;
1478   SmallVector<void*, 8> Ptrs;
1479   const StringMap<void *> &ExtFns = JE->getExternalFnStubs();
1480
1481   JE->getJITResolver().getRelocatableGVs(GVs, Ptrs);
1482
1483   unsigned nStubs = GVs.size() + ExtFns.size();
1484
1485   // If there are no relocatable stubs, return.
1486   if (nStubs == 0)
1487     return;
1488
1489   // If there are no new relocatable stubs, return.
1490   void *CurTable = JE->getMemMgr()->getDlsymTable();
1491   if (CurTable && (*(unsigned *)CurTable == nStubs))
1492     return;
1493
1494   // Calculate the size of the stub info
1495   unsigned offset = 4 + 4 * nStubs + sizeof(intptr_t) * nStubs;
1496
1497   SmallVector<unsigned, 8> Offsets;
1498   for (unsigned i = 0; i != GVs.size(); ++i) {
1499     Offsets.push_back(offset);
1500     offset += GVs[i]->getName().size() + 1;
1501   }
1502   for (StringMapConstIterator<void*> i = ExtFns.begin(), e = ExtFns.end();
1503        i != e; ++i) {
1504     Offsets.push_back(offset);
1505     offset += strlen(i->first()) + 1;
1506   }
1507
1508   // Allocate space for the new "stub", which contains the dlsym table.
1509   JE->startGVStub(0, offset, 4);
1510
1511   // Emit the number of records
1512   JE->emitInt32(nStubs);
1513
1514   // Emit the string offsets
1515   for (unsigned i = 0; i != nStubs; ++i)
1516     JE->emitInt32(Offsets[i]);
1517
1518   // Emit the pointers.  Verify that they are at least 2-byte aligned, and set
1519   // the low bit to 0 == GV, 1 == Function, so that the client code doing the
1520   // relocation can write the relocated pointer at the appropriate place in
1521   // the stub.
1522   for (unsigned i = 0; i != GVs.size(); ++i) {
1523     intptr_t Ptr = (intptr_t)Ptrs[i];
1524     assert((Ptr & 1) == 0 && "Stub pointers must be at least 2-byte aligned!");
1525
1526     if (isa<Function>(GVs[i]))
1527       Ptr |= (intptr_t)1;
1528
1529     if (sizeof(Ptr) == 8)
1530       JE->emitInt64(Ptr);
1531     else
1532       JE->emitInt32(Ptr);
1533   }
1534   for (StringMapConstIterator<void*> i = ExtFns.begin(), e = ExtFns.end();
1535        i != e; ++i) {
1536     intptr_t Ptr = (intptr_t)i->second | 1;
1537
1538     if (sizeof(Ptr) == 8)
1539       JE->emitInt64(Ptr);
1540     else
1541       JE->emitInt32(Ptr);
1542   }
1543
1544   // Emit the strings.
1545   for (unsigned i = 0; i != GVs.size(); ++i)
1546     JE->emitString(GVs[i]->getName());
1547   for (StringMapConstIterator<void*> i = ExtFns.begin(), e = ExtFns.end();
1548        i != e; ++i)
1549     JE->emitString(i->first());
1550
1551   // Tell the JIT memory manager where it is.  The JIT Memory Manager will
1552   // deallocate space for the old one, if one existed.
1553   JE->getMemMgr()->SetDlsymTable(JE->finishGVStub(0));
1554 }
1555
1556 /// freeMachineCodeForFunction - release machine code memory for given Function.
1557 ///
1558 void JIT::freeMachineCodeForFunction(Function *F) {
1559
1560   // Delete translation for this from the ExecutionEngine, so it will get
1561   // retranslated next time it is used.
1562   void *OldPtr = updateGlobalMapping(F, 0);
1563
1564   if (OldPtr)
1565     TheJIT->NotifyFreeingMachineCode(*F, OldPtr);
1566
1567   // Free the actual memory for the function body and related stuff.
1568   assert(isa<JITEmitter>(JCE) && "Unexpected MCE?");
1569   cast<JITEmitter>(JCE)->deallocateMemForFunction(F);
1570 }