lib/ExecutionEngine/MCJIT/MCJIT.h

   1 //===-- MCJIT.h - Class definition for the MCJIT ----------------*- 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 #ifndef LLVM_LIB_EXECUTIONENGINE_MCJIT_H
  11 #define LLVM_LIB_EXECUTIONENGINE_MCJIT_H
  12
  13 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  14 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  15 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  16 #include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
  17 #include "llvm/ExecutionEngine/ObjectCache.h"
  18 #include "llvm/ExecutionEngine/ObjectImage.h"
  19 #include "llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyld.h"
  20 #include "llvm/IR/Module.h"
  21
  22 namespace llvm {
  23 class MCJIT;
  24
  25 // This is a helper class that the MCJIT execution engine uses for linking
  26 // functions across modules that it owns.  It aggregates the memory manager
  27 // that is passed in to the MCJIT constructor and defers most functionality
  28 // to that object.
  29 class LinkingMemoryManager : public RTDyldMemoryManager {
  30 public:
  31   LinkingMemoryManager(MCJIT *Parent, RTDyldMemoryManager *MM)
  32     : ParentEngine(Parent), ClientMM(MM) {}
  33
  34   virtual uint64_t getSymbolAddress(const std::string &Name);
  35
  36   // Functions deferred to client memory manager
  37   virtual uint8_t *allocateCodeSection(uintptr_t Size, unsigned Alignment,
  38                                        unsigned SectionID, StringRef SectionName) {
  39     return ClientMM->allocateCodeSection(Size, Alignment, SectionID, SectionName);
  40   }
  41
  42   virtual uint8_t *allocateDataSection(uintptr_t Size, unsigned Alignment,
  43                                        unsigned SectionID, StringRef SectionName,
  44                                        bool IsReadOnly) {
  45     return ClientMM->allocateDataSection(Size, Alignment,
  46                                          SectionID, SectionName, IsReadOnly);
  47   }
  48
  49   virtual void reserveAllocationSpace(
  50     uintptr_t CodeSize, uintptr_t DataSizeRO, uintptr_t DataSizeRW) {
  51     return ClientMM->reserveAllocationSpace(CodeSize, DataSizeRO, DataSizeRW);
  52   }
  53
  54   virtual bool needsToReserveAllocationSpace() {
  55     return ClientMM->needsToReserveAllocationSpace();
  56   }
  57
  58   virtual void notifyObjectLoaded(ExecutionEngine *EE,
  59                                   const ObjectImage *Obj) {
  60     ClientMM->notifyObjectLoaded(EE, Obj);
  61   }
  62
  63   virtual void registerEHFrames(uint8_t *Addr, uint64_t LoadAddr, size_t Size) {
  64     ClientMM->registerEHFrames(Addr, LoadAddr, Size);
  65   }
  66
  67   virtual void deregisterEHFrames(uint8_t *Addr,
  68                                   uint64_t LoadAddr,
  69                                   size_t Size) {
  70     ClientMM->deregisterEHFrames(Addr, LoadAddr, Size);
  71   }
  72
  73   virtual bool finalizeMemory(std::string *ErrMsg = 0) {
  74     return ClientMM->finalizeMemory(ErrMsg);
  75   }
  76
  77 private:
  78   MCJIT *ParentEngine;
  79   std::unique_ptr<RTDyldMemoryManager> ClientMM;
  80 };
  81
  82 // About Module states: added->loaded->finalized.
  83 //
  84 // The purpose of the "added" state is having modules in standby. (added=known
  85 // but not compiled). The idea is that you can add a module to provide function
  86 // definitions but if nothing in that module is referenced by a module in which
  87 // a function is executed (note the wording here because it's not exactly the
  88 // ideal case) then the module never gets compiled. This is sort of lazy
  89 // compilation.
  90 //
  91 // The purpose of the "loaded" state (loaded=compiled and required sections
  92 // copied into local memory but not yet ready for execution) is to have an
  93 // intermediate state wherein clients can remap the addresses of sections, using
  94 // MCJIT::mapSectionAddress, (in preparation for later copying to a new location
  95 // or an external process) before relocations and page permissions are applied.
  96 //
  97 // It might not be obvious at first glance, but the "remote-mcjit" case in the
  98 // lli tool does this.  In that case, the intermediate action is taken by the
  99 // RemoteMemoryManager in response to the notifyObjectLoaded function being
 100 // called.
 101
 102 class MCJIT : public ExecutionEngine {
 103   MCJIT(Module *M, TargetMachine *tm, RTDyldMemoryManager *MemMgr,
 104         bool AllocateGVsWithCode);
 105
 106   typedef llvm::SmallPtrSet<Module *, 4> ModulePtrSet;
 107
 108   class OwningModuleContainer {
 109   public:
 110     OwningModuleContainer() {
 111     }
 112     ~OwningModuleContainer() {
 113       freeModulePtrSet(AddedModules);
 114       freeModulePtrSet(LoadedModules);
 115       freeModulePtrSet(FinalizedModules);
 116     }
 117
 118     ModulePtrSet::iterator begin_added() { return AddedModules.begin(); }
 119     ModulePtrSet::iterator end_added() { return AddedModules.end(); }
 120
 121     ModulePtrSet::iterator begin_loaded() { return LoadedModules.begin(); }
 122     ModulePtrSet::iterator end_loaded() { return LoadedModules.end(); }
 123
 124     ModulePtrSet::iterator begin_finalized() { return FinalizedModules.begin(); }
 125     ModulePtrSet::iterator end_finalized() { return FinalizedModules.end(); }
 126
 127     void addModule(Module *M) {
 128       AddedModules.insert(M);
 129     }
 130
 131     bool removeModule(Module *M) {
 132       return AddedModules.erase(M) || LoadedModules.erase(M) ||
 133              FinalizedModules.erase(M);
 134     }
 135
 136     bool hasModuleBeenAddedButNotLoaded(Module *M) {
 137       return AddedModules.count(M) != 0;
 138     }
 139
 140     bool hasModuleBeenLoaded(Module *M) {
 141       // If the module is in either the "loaded" or "finalized" sections it
 142       // has been loaded.
 143       return (LoadedModules.count(M) != 0 ) || (FinalizedModules.count(M) != 0);
 144     }
 145
 146     bool hasModuleBeenFinalized(Module *M) {
 147       return FinalizedModules.count(M) != 0;
 148     }
 149
 150     bool ownsModule(Module* M) {
 151       return (AddedModules.count(M) != 0) || (LoadedModules.count(M) != 0) ||
 152              (FinalizedModules.count(M) != 0);
 153     }
 154
 155     void markModuleAsLoaded(Module *M) {
 156       // This checks against logic errors in the MCJIT implementation.
 157       // This function should never be called with either a Module that MCJIT
 158       // does not own or a Module that has already been loaded and/or finalized.
 159       assert(AddedModules.count(M) &&
 160              "markModuleAsLoaded: Module not found in AddedModules");
 161
 162       // Remove the module from the "Added" set.
 163       AddedModules.erase(M);
 164
 165       // Add the Module to the "Loaded" set.
 166       LoadedModules.insert(M);
 167     }
 168
 169     void markModuleAsFinalized(Module *M) {
 170       // This checks against logic errors in the MCJIT implementation.
 171       // This function should never be called with either a Module that MCJIT
 172       // does not own, a Module that has not been loaded or a Module that has
 173       // already been finalized.
 174       assert(LoadedModules.count(M) &&
 175              "markModuleAsFinalized: Module not found in LoadedModules");
 176
 177       // Remove the module from the "Loaded" section of the list.
 178       LoadedModules.erase(M);
 179
 180       // Add the Module to the "Finalized" section of the list by inserting it
 181       // before the 'end' iterator.
 182       FinalizedModules.insert(M);
 183     }
 184
 185     void markAllLoadedModulesAsFinalized() {
 186       for (ModulePtrSet::iterator I = LoadedModules.begin(),
 187                                   E = LoadedModules.end();
 188            I != E; ++I) {
 189         Module *M = *I;
 190         FinalizedModules.insert(M);
 191       }
 192       LoadedModules.clear();
 193     }
 194
 195   private:
 196     ModulePtrSet AddedModules;
 197     ModulePtrSet LoadedModules;
 198     ModulePtrSet FinalizedModules;
 199
 200     void freeModulePtrSet(ModulePtrSet& MPS) {
 201       // Go through the module set and delete everything.
 202       for (ModulePtrSet::iterator I = MPS.begin(), E = MPS.end(); I != E; ++I) {
 203         Module *M = *I;
 204         delete M;
 205       }
 206       MPS.clear();
 207     }
 208   };
 209
 210   TargetMachine *TM;
 211   MCContext *Ctx;
 212   LinkingMemoryManager MemMgr;
 213   RuntimeDyld Dyld;
 214   SmallVector<JITEventListener*, 2> EventListeners;
 215
 216   OwningModuleContainer OwnedModules;
 217
 218   SmallVector<object::Archive*, 2> Archives;
 219
 220   typedef SmallVector<ObjectImage *, 2> LoadedObjectList;
 221   LoadedObjectList  LoadedObjects;
 222
 223   // An optional ObjectCache to be notified of compiled objects and used to
 224   // perform lookup of pre-compiled code to avoid re-compilation.
 225   ObjectCache *ObjCache;
 226
 227   Function *FindFunctionNamedInModulePtrSet(const char *FnName,
 228                                             ModulePtrSet::iterator I,
 229                                             ModulePtrSet::iterator E);
 230
 231   void runStaticConstructorsDestructorsInModulePtrSet(bool isDtors,
 232                                                       ModulePtrSet::iterator I,
 233                                                       ModulePtrSet::iterator E);
 234
 235 public:
 236   ~MCJIT();
 237
 238   /// @name ExecutionEngine interface implementation
 239   /// @{
 240   virtual void addModule(Module *M);
 241   virtual void addObjectFile(object::ObjectFile *O);
 242   virtual void addArchive(object::Archive *O);
 243   virtual bool removeModule(Module *M);
 244
 245   /// FindFunctionNamed - Search all of the active modules to find the one that
 246   /// defines FnName.  This is very slow operation and shouldn't be used for
 247   /// general code.
 248   virtual Function *FindFunctionNamed(const char *FnName);
 249
 250   /// Sets the object manager that MCJIT should use to avoid compilation.
 251   virtual void setObjectCache(ObjectCache *manager);
 252
 253   virtual void generateCodeForModule(Module *M);
 254
 255   /// finalizeObject - ensure the module is fully processed and is usable.
 256   ///
 257   /// It is the user-level function for completing the process of making the
 258   /// object usable for execution. It should be called after sections within an
 259   /// object have been relocated using mapSectionAddress.  When this method is
 260   /// called the MCJIT execution engine will reapply relocations for a loaded
 261   /// object.
 262   /// Is it OK to finalize a set of modules, add modules and finalize again.
 263   // FIXME: Do we really need both of these?
 264   virtual void finalizeObject();
 265   virtual void finalizeModule(Module *);
 266   void finalizeLoadedModules();
 267
 268   /// runStaticConstructorsDestructors - This method is used to execute all of
 269   /// the static constructors or destructors for a program.
 270   ///
 271   /// \param isDtors - Run the destructors instead of constructors.
 272   void runStaticConstructorsDestructors(bool isDtors);
 273
 274   virtual void *getPointerToBasicBlock(BasicBlock *BB);
 275
 276   virtual void *getPointerToFunction(Function *F);
 277
 278   virtual void *recompileAndRelinkFunction(Function *F);
 279
 280   virtual void freeMachineCodeForFunction(Function *F);
 281
 282   virtual GenericValue runFunction(Function *F,
 283                                    const std::vector<GenericValue> &ArgValues);
 284
 285   /// getPointerToNamedFunction - This method returns the address of the
 286   /// specified function by using the dlsym function call.  As such it is only
 287   /// useful for resolving library symbols, not code generated symbols.
 288   ///
 289   /// If AbortOnFailure is false and no function with the given name is
 290   /// found, this function silently returns a null pointer. Otherwise,
 291   /// it prints a message to stderr and aborts.
 292   ///
 293   virtual void *getPointerToNamedFunction(const std::string &Name,
 294                                           bool AbortOnFailure = true);
 295
 296   /// mapSectionAddress - map a section to its target address space value.
 297   /// Map the address of a JIT section as returned from the memory manager
 298   /// to the address in the target process as the running code will see it.
 299   /// This is the address which will be used for relocation resolution.
 300   virtual void mapSectionAddress(const void *LocalAddress,
 301                                  uint64_t TargetAddress) {
 302     Dyld.mapSectionAddress(LocalAddress, TargetAddress);
 303   }
 304   virtual void RegisterJITEventListener(JITEventListener *L);
 305   virtual void UnregisterJITEventListener(JITEventListener *L);
 306
 307   // If successful, these function will implicitly finalize all loaded objects.
 308   // To get a function address within MCJIT without causing a finalize, use
 309   // getSymbolAddress.
 310   virtual uint64_t getGlobalValueAddress(const std::string &Name);
 311   virtual uint64_t getFunctionAddress(const std::string &Name);
 312
 313   virtual TargetMachine *getTargetMachine() { return TM; }
 314
 315   /// @}
 316   /// @name (Private) Registration Interfaces
 317   /// @{
 318
 319   static void Register() {
 320     MCJITCtor = createJIT;
 321   }
 322
 323   static ExecutionEngine *createJIT(Module *M,
 324                                     std::string *ErrorStr,
 325                                     RTDyldMemoryManager *MemMgr,
 326                                     bool GVsWithCode,
 327                                     TargetMachine *TM);
 328
 329   // @}
 330
 331   // This is not directly exposed via the ExecutionEngine API, but it is
 332   // used by the LinkingMemoryManager.
 333   uint64_t getSymbolAddress(const std::string &Name,
 334                           bool CheckFunctionsOnly);
 335
 336 protected:
 337   /// emitObject -- Generate a JITed object in memory from the specified module
 338   /// Currently, MCJIT only supports a single module and the module passed to
 339   /// this function call is expected to be the contained module.  The module
 340   /// is passed as a parameter here to prepare for multiple module support in
 341   /// the future.
 342   ObjectBufferStream* emitObject(Module *M);
 343
 344   void NotifyObjectEmitted(const ObjectImage& Obj);
 345   void NotifyFreeingObject(const ObjectImage& Obj);
 346
 347   uint64_t getExistingSymbolAddress(const std::string &Name);
 348   Module *findModuleForSymbol(const std::string &Name,
 349                               bool CheckFunctionsOnly);
 350 };
 351
 352 } // End llvm namespace
 353
 354 #endif