lib/MC/MCAssembler.cpp

   1 //===- lib/MC/MCAssembler.cpp - Assembler Backend Implementation ----------===//
   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 #define DEBUG_TYPE "assembler"
  11 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  12 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  13 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  14 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  15 #include "llvm/MC/MCValue.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  17 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  18 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  19 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  20 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  21 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  22 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  23 #include "llvm/Support/MachO.h"
  24 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26
  27 // FIXME: Gross.
  28 #include "../Target/X86/X86FixupKinds.h"
  29
  30 #include <vector>
  31 using namespace llvm;
  32
  33 class MachObjectWriter;
  34
  35 STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments");
  36
  37 // FIXME FIXME FIXME: There are number of places in this file where we convert
  38 // what is a 64-bit assembler value used for computation into a value in the
  39 // object file, which may truncate it. We should detect that truncation where
  40 // invalid and report errors back.
  41
  42 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCSectionData &SD,
  43                           MachObjectWriter &MOW);
  44
  45 static uint64_t WriteNopData(uint64_t Count, MachObjectWriter &MOW);
  46
  47 /// isVirtualSection - Check if this is a section which does not actually exist
  48 /// in the object file.
  49 static bool isVirtualSection(const MCSection &Section) {
  50   // FIXME: Lame.
  51   const MCSectionMachO &SMO = static_cast<const MCSectionMachO&>(Section);
  52   unsigned Type = SMO.getTypeAndAttributes() & MCSectionMachO::SECTION_TYPE;
  53   return (Type == MCSectionMachO::S_ZEROFILL);
  54 }
  55
  56 static unsigned getFixupKindLog2Size(unsigned Kind) {
  57   switch (Kind) {
  58   default: llvm_unreachable("invalid fixup kind!");
  59   case X86::reloc_pcrel_1byte:
  60   case FK_Data_1: return 0;
  61   case FK_Data_2: return 1;
  62   case X86::reloc_pcrel_4byte:
  63   case X86::reloc_riprel_4byte:
  64   case FK_Data_4: return 2;
  65   case FK_Data_8: return 3;
  66   }
  67 }
  68
  69 static bool isFixupKindPCRel(unsigned Kind) {
  70   switch (Kind) {
  71   default:
  72     return false;
  73   case X86::reloc_pcrel_1byte:
  74   case X86::reloc_pcrel_4byte:
  75   case X86::reloc_riprel_4byte:
  76     return true;
  77   }
  78 }
  79
  80 class MachObjectWriter {
  81   // See <mach-o/loader.h>.
  82   enum {
  83     Header_Magic32 = 0xFEEDFACE,
  84     Header_Magic64 = 0xFEEDFACF
  85   };
  86
  87   static const unsigned Header32Size = 28;
  88   static const unsigned Header64Size = 32;
  89   static const unsigned SegmentLoadCommand32Size = 56;
  90   static const unsigned Section32Size = 68;
  91   static const unsigned SymtabLoadCommandSize = 24;
  92   static const unsigned DysymtabLoadCommandSize = 80;
  93   static const unsigned Nlist32Size = 12;
  94   static const unsigned RelocationInfoSize = 8;
  95
  96   enum HeaderFileType {
  97     HFT_Object = 0x1
  98   };
  99
 100   enum HeaderFlags {
 101     HF_SubsectionsViaSymbols = 0x2000
 102   };
 103
 104   enum LoadCommandType {
 105     LCT_Segment = 0x1,
 106     LCT_Symtab = 0x2,
 107     LCT_Dysymtab = 0xb
 108   };
 109
 110   // See <mach-o/nlist.h>.
 111   enum SymbolTypeType {
 112     STT_Undefined = 0x00,
 113     STT_Absolute  = 0x02,
 114     STT_Section   = 0x0e
 115   };
 116
 117   enum SymbolTypeFlags {
 118     // If any of these bits are set, then the entry is a stab entry number (see
 119     // <mach-o/stab.h>. Otherwise the other masks apply.
 120     STF_StabsEntryMask = 0xe0,
 121
 122     STF_TypeMask       = 0x0e,
 123     STF_External       = 0x01,
 124     STF_PrivateExtern  = 0x10
 125   };
 126
 127   /// IndirectSymbolFlags - Flags for encoding special values in the indirect
 128   /// symbol entry.
 129   enum IndirectSymbolFlags {
 130     ISF_Local    = 0x80000000,
 131     ISF_Absolute = 0x40000000
 132   };
 133
 134   /// RelocationFlags - Special flags for addresses.
 135   enum RelocationFlags {
 136     RF_Scattered = 0x80000000
 137   };
 138
 139   enum RelocationInfoType {
 140     RIT_Vanilla             = 0,
 141     RIT_Pair                = 1,
 142     RIT_Difference          = 2,
 143     RIT_PreboundLazyPointer = 3,
 144     RIT_LocalDifference     = 4
 145   };
 146
 147   /// MachSymbolData - Helper struct for containing some precomputed information
 148   /// on symbols.
 149   struct MachSymbolData {
 150     MCSymbolData *SymbolData;
 151     uint64_t StringIndex;
 152     uint8_t SectionIndex;
 153
 154     // Support lexicographic sorting.
 155     bool operator<(const MachSymbolData &RHS) const {
 156       const std::string &Name = SymbolData->getSymbol().getName();
 157       return Name < RHS.SymbolData->getSymbol().getName();
 158     }
 159   };
 160
 161   raw_ostream &OS;
 162   bool IsLSB;
 163
 164 public:
 165   MachObjectWriter(raw_ostream &_OS, bool _IsLSB = true)
 166     : OS(_OS), IsLSB(_IsLSB) {
 167   }
 168
 169   /// @name Helper Methods
 170   /// @{
 171
 172   void Write8(uint8_t Value) {
 173     OS << char(Value);
 174   }
 175
 176   void Write16(uint16_t Value) {
 177     if (IsLSB) {
 178       Write8(uint8_t(Value >> 0));
 179       Write8(uint8_t(Value >> 8));
 180     } else {
 181       Write8(uint8_t(Value >> 8));
 182       Write8(uint8_t(Value >> 0));
 183     }
 184   }
 185
 186   void Write32(uint32_t Value) {
 187     if (IsLSB) {
 188       Write16(uint16_t(Value >> 0));
 189       Write16(uint16_t(Value >> 16));
 190     } else {
 191       Write16(uint16_t(Value >> 16));
 192       Write16(uint16_t(Value >> 0));
 193     }
 194   }
 195
 196   void Write64(uint64_t Value) {
 197     if (IsLSB) {
 198       Write32(uint32_t(Value >> 0));
 199       Write32(uint32_t(Value >> 32));
 200     } else {
 201       Write32(uint32_t(Value >> 32));
 202       Write32(uint32_t(Value >> 0));
 203     }
 204   }
 205
 206   void WriteZeros(unsigned N) {
 207     const char Zeros[16] = { 0 };
 208
 209     for (unsigned i = 0, e = N / 16; i != e; ++i)
 210       OS << StringRef(Zeros, 16);
 211
 212     OS << StringRef(Zeros, N % 16);
 213   }
 214
 215   void WriteString(StringRef Str, unsigned ZeroFillSize = 0) {
 216     OS << Str;
 217     if (ZeroFillSize)
 218       WriteZeros(ZeroFillSize - Str.size());
 219   }
 220
 221   /// @}
 222
 223   void WriteHeader32(unsigned NumLoadCommands, unsigned LoadCommandsSize,
 224                      bool SubsectionsViaSymbols) {
 225     uint32_t Flags = 0;
 226
 227     if (SubsectionsViaSymbols)
 228       Flags |= HF_SubsectionsViaSymbols;
 229
 230     // struct mach_header (28 bytes)
 231
 232     uint64_t Start = OS.tell();
 233     (void) Start;
 234
 235     Write32(Header_Magic32);
 236
 237     // FIXME: Support cputype.
 238     Write32(MachO::CPUTypeI386);
 239     // FIXME: Support cpusubtype.
 240     Write32(MachO::CPUSubType_I386_ALL);
 241     Write32(HFT_Object);
 242     Write32(NumLoadCommands);    // Object files have a single load command, the
 243                                  // segment.
 244     Write32(LoadCommandsSize);
 245     Write32(Flags);
 246
 247     assert(OS.tell() - Start == Header32Size);
 248   }
 249
 250   /// WriteSegmentLoadCommand32 - Write a 32-bit segment load command.
 251   ///
 252   /// \arg NumSections - The number of sections in this segment.
 253   /// \arg SectionDataSize - The total size of the sections.
 254   void WriteSegmentLoadCommand32(unsigned NumSections,
 255                                  uint64_t VMSize,
 256                                  uint64_t SectionDataStartOffset,
 257                                  uint64_t SectionDataSize) {
 258     // struct segment_command (56 bytes)
 259
 260     uint64_t Start = OS.tell();
 261     (void) Start;
 262
 263     Write32(LCT_Segment);
 264     Write32(SegmentLoadCommand32Size + NumSections * Section32Size);
 265
 266     WriteString("", 16);
 267     Write32(0); // vmaddr
 268     Write32(VMSize); // vmsize
 269     Write32(SectionDataStartOffset); // file offset
 270     Write32(SectionDataSize); // file size
 271     Write32(0x7); // maxprot
 272     Write32(0x7); // initprot
 273     Write32(NumSections);
 274     Write32(0); // flags
 275
 276     assert(OS.tell() - Start == SegmentLoadCommand32Size);
 277   }
 278
 279   void WriteSection32(const MCSectionData &SD, uint64_t FileOffset,
 280                       uint64_t RelocationsStart, unsigned NumRelocations) {
 281     // The offset is unused for virtual sections.
 282     if (isVirtualSection(SD.getSection())) {
 283       assert(SD.getFileSize() == 0 && "Invalid file size!");
 284       FileOffset = 0;
 285     }
 286
 287     // struct section (68 bytes)
 288
 289     uint64_t Start = OS.tell();
 290     (void) Start;
 291
 292     // FIXME: cast<> support!
 293     const MCSectionMachO &Section =
 294       static_cast<const MCSectionMachO&>(SD.getSection());
 295     WriteString(Section.getSectionName(), 16);
 296     WriteString(Section.getSegmentName(), 16);
 297     Write32(SD.getAddress()); // address
 298     Write32(SD.getSize()); // size
 299     Write32(FileOffset);
 300
 301     unsigned Flags = Section.getTypeAndAttributes();
 302     if (SD.hasInstructions())
 303       Flags |= MCSectionMachO::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS;
 304
 305     assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
 306     Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
 307     Write32(NumRelocations ? RelocationsStart : 0);
 308     Write32(NumRelocations);
 309     Write32(Flags);
 310     Write32(0); // reserved1
 311     Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 312
 313     assert(OS.tell() - Start == Section32Size);
 314   }
 315
 316   void WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset, uint32_t NumSymbols,
 317                               uint32_t StringTableOffset,
 318                               uint32_t StringTableSize) {
 319     // struct symtab_command (24 bytes)
 320
 321     uint64_t Start = OS.tell();
 322     (void) Start;
 323
 324     Write32(LCT_Symtab);
 325     Write32(SymtabLoadCommandSize);
 326     Write32(SymbolOffset);
 327     Write32(NumSymbols);
 328     Write32(StringTableOffset);
 329     Write32(StringTableSize);
 330
 331     assert(OS.tell() - Start == SymtabLoadCommandSize);
 332   }
 333
 334   void WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 335                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 336                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 337                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 338                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 339                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 340                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 341                                 uint32_t NumIndirectSymbols) {
 342     // struct dysymtab_command (80 bytes)
 343
 344     uint64_t Start = OS.tell();
 345     (void) Start;
 346
 347     Write32(LCT_Dysymtab);
 348     Write32(DysymtabLoadCommandSize);
 349     Write32(FirstLocalSymbol);
 350     Write32(NumLocalSymbols);
 351     Write32(FirstExternalSymbol);
 352     Write32(NumExternalSymbols);
 353     Write32(FirstUndefinedSymbol);
 354     Write32(NumUndefinedSymbols);
 355     Write32(0); // tocoff
 356     Write32(0); // ntoc
 357     Write32(0); // modtaboff
 358     Write32(0); // nmodtab
 359     Write32(0); // extrefsymoff
 360     Write32(0); // nextrefsyms
 361     Write32(IndirectSymbolOffset);
 362     Write32(NumIndirectSymbols);
 363     Write32(0); // extreloff
 364     Write32(0); // nextrel
 365     Write32(0); // locreloff
 366     Write32(0); // nlocrel
 367
 368     assert(OS.tell() - Start == DysymtabLoadCommandSize);
 369   }
 370
 371   void WriteNlist32(MachSymbolData &MSD) {
 372     MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
 373     const MCSymbol &Symbol = Data.getSymbol();
 374     uint8_t Type = 0;
 375     uint16_t Flags = Data.getFlags();
 376     uint32_t Address = 0;
 377
 378     // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
 379     //
 380     // FIXME: Are the prebound or indirect fields possible here?
 381     if (Symbol.isUndefined())
 382       Type = STT_Undefined;
 383     else if (Symbol.isAbsolute())
 384       Type = STT_Absolute;
 385     else
 386       Type = STT_Section;
 387
 388     // FIXME: Set STAB bits.
 389
 390     if (Data.isPrivateExtern())
 391       Type |= STF_PrivateExtern;
 392
 393     // Set external bit.
 394     if (Data.isExternal() || Symbol.isUndefined())
 395       Type |= STF_External;
 396
 397     // Compute the symbol address.
 398     if (Symbol.isDefined()) {
 399       if (Symbol.isAbsolute()) {
 400         llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
 401       } else {
 402         Address = Data.getFragment()->getAddress() + Data.getOffset();
 403       }
 404     } else if (Data.isCommon()) {
 405       // Common symbols are encoded with the size in the address
 406       // field, and their alignment in the flags.
 407       Address = Data.getCommonSize();
 408
 409       // Common alignment is packed into the 'desc' bits.
 410       if (unsigned Align = Data.getCommonAlignment()) {
 411         unsigned Log2Size = Log2_32(Align);
 412         assert((1U << Log2Size) == Align && "Invalid 'common' alignment!");
 413         if (Log2Size > 15)
 414           llvm_report_error("invalid 'common' alignment '" +
 415                             Twine(Align) + "'");
 416         // FIXME: Keep this mask with the SymbolFlags enumeration.
 417         Flags = (Flags & 0xF0FF) | (Log2Size << 8);
 418       }
 419     }
 420
 421     // struct nlist (12 bytes)
 422
 423     Write32(MSD.StringIndex);
 424     Write8(Type);
 425     Write8(MSD.SectionIndex);
 426
 427     // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
 428     // value.
 429     Write16(Flags);
 430     Write32(Address);
 431   }
 432
 433   struct MachRelocationEntry {
 434     uint32_t Word0;
 435     uint32_t Word1;
 436   };
 437   void ComputeScatteredRelocationInfo(MCAssembler &Asm, MCFragment &Fragment,
 438                                       MCAsmFixup &Fixup,
 439                                       const MCValue &Target,
 440                              DenseMap<const MCSymbol*,MCSymbolData*> &SymbolMap,
 441                                      std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs) {
 442     uint32_t Address = Fragment.getOffset() + Fixup.Offset;
 443     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.Kind);
 444     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.Kind);
 445     unsigned Type = RIT_Vanilla;
 446
 447     // See <reloc.h>.
 448     const MCSymbol *A = Target.getSymA();
 449     MCSymbolData *A_SD = SymbolMap.lookup(A);
 450
 451     if (!A_SD->getFragment())
 452       llvm_report_error("symbol '" + A->getName() +
 453                         "' can not be undefined in a subtraction expression");
 454
 455     uint32_t Value = A_SD->getFragment()->getAddress() + A_SD->getOffset();
 456     uint32_t Value2 = 0;
 457
 458     if (const MCSymbol *B = Target.getSymB()) {
 459       MCSymbolData *B_SD = SymbolMap.lookup(B);
 460
 461       if (!B_SD->getFragment())
 462         llvm_report_error("symbol '" + B->getName() +
 463                           "' can not be undefined in a subtraction expression");
 464
 465       // FIXME: This change of type based on the external bit doesn't make much
 466       // sense, it seems to be redundant with the other information in the
 467       // relocation entry.
 468       Type = A_SD->isExternal() ? RIT_Difference : RIT_LocalDifference;
 469       Value2 = B_SD->getFragment()->getAddress() + B_SD->getOffset();
 470     }
 471
 472     // The value which goes in the fixup is current value of the expression.
 473     Fixup.FixedValue = Value - Value2 + Target.getConstant();
 474     if (IsPCRel)
 475       Fixup.FixedValue -= Address;
 476
 477     // If this fixup is a vanilla PC relative relocation for a local label, we
 478     // don't need a relocation.
 479     //
 480     // FIXME: Implement proper atom support.
 481     if (IsPCRel && Target.getSymA() && Target.getSymA()->isTemporary() &&
 482         !Target.getSymB())
 483       return;
 484
 485     MachRelocationEntry MRE;
 486     MRE.Word0 = ((Address   <<  0) |
 487                  (Type      << 24) |
 488                  (Log2Size  << 28) |
 489                  (IsPCRel   << 30) |
 490                  RF_Scattered);
 491     MRE.Word1 = Value;
 492     Relocs.push_back(MRE);
 493
 494     if (Type == RIT_Difference || Type == RIT_LocalDifference) {
 495       MachRelocationEntry MRE;
 496       MRE.Word0 = ((0         <<  0) |
 497                    (RIT_Pair  << 24) |
 498                    (Log2Size  << 28) |
 499                    (IsPCRel   << 30) |
 500                    RF_Scattered);
 501       MRE.Word1 = Value2;
 502       Relocs.push_back(MRE);
 503     }
 504   }
 505
 506   void ComputeRelocationInfo(MCAssembler &Asm, MCDataFragment &Fragment,
 507                              MCAsmFixup &Fixup,
 508                              DenseMap<const MCSymbol*,MCSymbolData*> &SymbolMap,
 509                              std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs) {
 510     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.Kind);
 511     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.Kind);
 512
 513     MCValue Target;
 514     if (!Fixup.Value->EvaluateAsRelocatable(Target))
 515       llvm_report_error("expected relocatable expression");
 516
 517     // If this is a difference or a defined symbol plus an offset, then we need
 518     // a scattered relocation entry.
 519     uint32_t Offset = Target.getConstant();
 520     if (IsPCRel)
 521       Offset += 1 << Log2Size;
 522     if (Target.getSymB() ||
 523         (Target.getSymA() && !Target.getSymA()->isUndefined() &&
 524          Offset))
 525       return ComputeScatteredRelocationInfo(Asm, Fragment, Fixup, Target,
 526                                             SymbolMap, Relocs);
 527
 528     // See <reloc.h>.
 529     uint32_t Address = Fragment.getOffset() + Fixup.Offset;
 530     uint32_t Value = 0;
 531     unsigned Index = 0;
 532     unsigned IsExtern = 0;
 533     unsigned Type = 0;
 534
 535     if (Target.isAbsolute()) { // constant
 536       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
 537       //
 538       // FIXME: When is this generated?
 539       Type = RIT_Vanilla;
 540       Value = 0;
 541       llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
 542     } else {
 543       const MCSymbol *Symbol = Target.getSymA();
 544       MCSymbolData *SD = SymbolMap.lookup(Symbol);
 545
 546       if (Symbol->isUndefined()) {
 547         IsExtern = 1;
 548         Index = SD->getIndex();
 549         Value = 0;
 550       } else {
 551         // The index is the section ordinal.
 552         //
 553         // FIXME: O(N)
 554         Index = 1;
 555         MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end();
 556         for (; it != ie; ++it, ++Index)
 557           if (&*it == SD->getFragment()->getParent())
 558             break;
 559         assert(it != ie && "Unable to find section index!");
 560         Value = SD->getFragment()->getAddress() + SD->getOffset();
 561       }
 562
 563       Type = RIT_Vanilla;
 564     }
 565
 566     // The value which goes in the fixup is current value of the expression.
 567     Fixup.FixedValue = Value + Target.getConstant();
 568     if (IsPCRel)
 569       Fixup.FixedValue -= Address;
 570
 571     // If this fixup is a vanilla PC relative relocation for a local label, we
 572     // don't need a relocation.
 573     //
 574     // FIXME: Implement proper atom support.
 575     if (IsPCRel && Target.getSymA() && Target.getSymA()->isTemporary())
 576       return;
 577
 578     // struct relocation_info (8 bytes)
 579     MachRelocationEntry MRE;
 580     MRE.Word0 = Address;
 581     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 582                  (IsPCRel   << 24) |
 583                  (Log2Size  << 25) |
 584                  (IsExtern  << 27) |
 585                  (Type      << 28));
 586     Relocs.push_back(MRE);
 587   }
 588
 589   void BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm,
 590                            DenseMap<const MCSymbol*,MCSymbolData*> &SymbolMap) {
 591     // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
 592     // (in the following two passes). It would be easier for us to do this
 593     // sooner when we see the attribute, but that makes getting the order in the
 594     // symbol table much more complicated than it is worth.
 595     //
 596     // FIXME: Revisit this when the dust settles.
 597
 598     // Bind non lazy symbol pointers first.
 599     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 600            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 601       // FIXME: cast<> support!
 602       const MCSectionMachO &Section =
 603         static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 604
 605       unsigned Type =
 606         Section.getTypeAndAttributes() & MCSectionMachO::SECTION_TYPE;
 607       if (Type != MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS)
 608         continue;
 609
 610       MCSymbolData *&Entry = SymbolMap[it->Symbol];
 611       if (!Entry)
 612         Entry = new MCSymbolData(*it->Symbol, 0, 0, &Asm);
 613     }
 614
 615     // Then lazy symbol pointers and symbol stubs.
 616     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 617            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 618       // FIXME: cast<> support!
 619       const MCSectionMachO &Section =
 620         static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 621
 622       unsigned Type =
 623         Section.getTypeAndAttributes() & MCSectionMachO::SECTION_TYPE;
 624       if (Type != MCSectionMachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 625           Type != MCSectionMachO::S_SYMBOL_STUBS)
 626         continue;
 627
 628       MCSymbolData *&Entry = SymbolMap[it->Symbol];
 629       if (!Entry) {
 630         Entry = new MCSymbolData(*it->Symbol, 0, 0, &Asm);
 631
 632         // Set the symbol type to undefined lazy, but only on construction.
 633         //
 634         // FIXME: Do not hardcode.
 635         Entry->setFlags(Entry->getFlags() | 0x0001);
 636       }
 637     }
 638   }
 639
 640   /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
 641   ///
 642   /// \param StringTable [out] - The string table data.
 643   /// \param StringIndexMap [out] - Map from symbol names to offsets in the
 644   /// string table.
 645   void ComputeSymbolTable(MCAssembler &Asm, SmallString<256> &StringTable,
 646                           std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
 647                           std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
 648                           std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData) {
 649     // Build section lookup table.
 650     DenseMap<const MCSection*, uint8_t> SectionIndexMap;
 651     unsigned Index = 1;
 652     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 653            ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
 654       SectionIndexMap[&it->getSection()] = Index;
 655     assert(Index <= 256 && "Too many sections!");
 656
 657     // Index 0 is always the empty string.
 658     StringMap<uint64_t> StringIndexMap;
 659     StringTable += '\x00';
 660
 661     // Build the symbol arrays and the string table, but only for non-local
 662     // symbols.
 663     //
 664     // The particular order that we collect the symbols and create the string
 665     // table, then sort the symbols is chosen to match 'as'. Even though it
 666     // doesn't matter for correctness, this is important for letting us diff .o
 667     // files.
 668     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
 669            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
 670       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
 671
 672       // Ignore assembler temporaries.
 673       if (it->getSymbol().isTemporary())
 674         continue;
 675
 676       if (!it->isExternal() && !Symbol.isUndefined())
 677         continue;
 678
 679       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
 680       if (!Entry) {
 681         Entry = StringTable.size();
 682         StringTable += Symbol.getName();
 683         StringTable += '\x00';
 684       }
 685
 686       MachSymbolData MSD;
 687       MSD.SymbolData = it;
 688       MSD.StringIndex = Entry;
 689
 690       if (Symbol.isUndefined()) {
 691         MSD.SectionIndex = 0;
 692         UndefinedSymbolData.push_back(MSD);
 693       } else if (Symbol.isAbsolute()) {
 694         MSD.SectionIndex = 0;
 695         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 696       } else {
 697         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 698         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 699         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 700       }
 701     }
 702
 703     // Now add the data for local symbols.
 704     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
 705            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
 706       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
 707
 708       // Ignore assembler temporaries.
 709       if (it->getSymbol().isTemporary())
 710         continue;
 711
 712       if (it->isExternal() || Symbol.isUndefined())
 713         continue;
 714
 715       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
 716       if (!Entry) {
 717         Entry = StringTable.size();
 718         StringTable += Symbol.getName();
 719         StringTable += '\x00';
 720       }
 721
 722       MachSymbolData MSD;
 723       MSD.SymbolData = it;
 724       MSD.StringIndex = Entry;
 725
 726       if (Symbol.isAbsolute()) {
 727         MSD.SectionIndex = 0;
 728         LocalSymbolData.push_back(MSD);
 729       } else {
 730         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 731         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 732         LocalSymbolData.push_back(MSD);
 733       }
 734     }
 735
 736     // External and undefined symbols are required to be in lexicographic order.
 737     std::sort(ExternalSymbolData.begin(), ExternalSymbolData.end());
 738     std::sort(UndefinedSymbolData.begin(), UndefinedSymbolData.end());
 739
 740     // Set the symbol indices.
 741     Index = 0;
 742     for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 743       LocalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 744     for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 745       ExternalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 746     for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
 747       UndefinedSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 748
 749     // The string table is padded to a multiple of 4.
 750     while (StringTable.size() % 4)
 751       StringTable += '\x00';
 752   }
 753
 754   void WriteObject(MCAssembler &Asm) {
 755     unsigned NumSections = Asm.size();
 756
 757     // Compute the symbol -> symbol data map.
 758     //
 759     // FIXME: This should not be here.
 760     DenseMap<const MCSymbol*, MCSymbolData *> SymbolMap;
 761     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
 762            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it)
 763       SymbolMap[&it->getSymbol()] = it;
 764
 765     // Create symbol data for any indirect symbols.
 766     BindIndirectSymbols(Asm, SymbolMap);
 767
 768     // Compute symbol table information.
 769     SmallString<256> StringTable;
 770     std::vector<MachSymbolData> LocalSymbolData;
 771     std::vector<MachSymbolData> ExternalSymbolData;
 772     std::vector<MachSymbolData> UndefinedSymbolData;
 773     unsigned NumSymbols = Asm.symbol_size();
 774
 775     // No symbol table command is written if there are no symbols.
 776     if (NumSymbols)
 777       ComputeSymbolTable(Asm, StringTable, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
 778                          UndefinedSymbolData);
 779
 780     // The section data starts after the header, the segment load command (and
 781     // section headers) and the symbol table.
 782     unsigned NumLoadCommands = 1;
 783     uint64_t LoadCommandsSize =
 784       SegmentLoadCommand32Size + NumSections * Section32Size;
 785
 786     // Add the symbol table load command sizes, if used.
 787     if (NumSymbols) {
 788       NumLoadCommands += 2;
 789       LoadCommandsSize += SymtabLoadCommandSize + DysymtabLoadCommandSize;
 790     }
 791
 792     // Compute the total size of the section data, as well as its file size and
 793     // vm size.
 794     uint64_t SectionDataStart = Header32Size + LoadCommandsSize;
 795     uint64_t SectionDataSize = 0;
 796     uint64_t SectionDataFileSize = 0;
 797     uint64_t VMSize = 0;
 798     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 799            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 800       MCSectionData &SD = *it;
 801
 802       VMSize = std::max(VMSize, SD.getAddress() + SD.getSize());
 803
 804       if (isVirtualSection(SD.getSection()))
 805         continue;
 806
 807       SectionDataSize = std::max(SectionDataSize,
 808                                  SD.getAddress() + SD.getSize());
 809       SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize,
 810                                      SD.getAddress() + SD.getFileSize());
 811     }
 812
 813     // The section data is padded to 4 bytes.
 814     //
 815     // FIXME: Is this machine dependent?
 816     unsigned SectionDataPadding = OffsetToAlignment(SectionDataFileSize, 4);
 817     SectionDataFileSize += SectionDataPadding;
 818
 819     // Write the prolog, starting with the header and load command...
 820     WriteHeader32(NumLoadCommands, LoadCommandsSize,
 821                   Asm.getSubsectionsViaSymbols());
 822     WriteSegmentLoadCommand32(NumSections, VMSize,
 823                               SectionDataStart, SectionDataSize);
 824
 825     // ... and then the section headers.
 826     //
 827     // We also compute the section relocations while we do this. Note that
 828     // computing relocation info will also update the fixup to have the correct
 829     // value; this will overwrite the appropriate data in the fragment when it
 830     // is written.
 831     std::vector<MachRelocationEntry> RelocInfos;
 832     uint64_t RelocTableEnd = SectionDataStart + SectionDataFileSize;
 833     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 834            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 835       MCSectionData &SD = *it;
 836
 837       // The assembler writes relocations in the reverse order they were seen.
 838       //
 839       // FIXME: It is probably more complicated than this.
 840       unsigned NumRelocsStart = RelocInfos.size();
 841       for (MCSectionData::reverse_iterator it2 = SD.rbegin(),
 842              ie2 = SD.rend(); it2 != ie2; ++it2)
 843         if (MCDataFragment *DF = dyn_cast<MCDataFragment>(&*it2))
 844           for (unsigned i = 0, e = DF->fixup_size(); i != e; ++i)
 845             ComputeRelocationInfo(Asm, *DF, DF->getFixups()[e - i - 1],
 846                                   SymbolMap, RelocInfos);
 847
 848       unsigned NumRelocs = RelocInfos.size() - NumRelocsStart;
 849       uint64_t SectionStart = SectionDataStart + SD.getAddress();
 850       WriteSection32(SD, SectionStart, RelocTableEnd, NumRelocs);
 851       RelocTableEnd += NumRelocs * RelocationInfoSize;
 852     }
 853
 854     // Write the symbol table load command, if used.
 855     if (NumSymbols) {
 856       unsigned FirstLocalSymbol = 0;
 857       unsigned NumLocalSymbols = LocalSymbolData.size();
 858       unsigned FirstExternalSymbol = FirstLocalSymbol + NumLocalSymbols;
 859       unsigned NumExternalSymbols = ExternalSymbolData.size();
 860       unsigned FirstUndefinedSymbol = FirstExternalSymbol + NumExternalSymbols;
 861       unsigned NumUndefinedSymbols = UndefinedSymbolData.size();
 862       unsigned NumIndirectSymbols = Asm.indirect_symbol_size();
 863       unsigned NumSymTabSymbols =
 864         NumLocalSymbols + NumExternalSymbols + NumUndefinedSymbols;
 865       uint64_t IndirectSymbolSize = NumIndirectSymbols * 4;
 866       uint64_t IndirectSymbolOffset = 0;
 867
 868       // If used, the indirect symbols are written after the section data.
 869       if (NumIndirectSymbols)
 870         IndirectSymbolOffset = RelocTableEnd;
 871
 872       // The symbol table is written after the indirect symbol data.
 873       uint64_t SymbolTableOffset = RelocTableEnd + IndirectSymbolSize;
 874
 875       // The string table is written after symbol table.
 876       uint64_t StringTableOffset =
 877         SymbolTableOffset + NumSymTabSymbols * Nlist32Size;
 878       WriteSymtabLoadCommand(SymbolTableOffset, NumSymTabSymbols,
 879                              StringTableOffset, StringTable.size());
 880
 881       WriteDysymtabLoadCommand(FirstLocalSymbol, NumLocalSymbols,
 882                                FirstExternalSymbol, NumExternalSymbols,
 883                                FirstUndefinedSymbol, NumUndefinedSymbols,
 884                                IndirectSymbolOffset, NumIndirectSymbols);
 885     }
 886
 887     // Write the actual section data.
 888     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
 889       WriteFileData(OS, *it, *this);
 890
 891     // Write the extra padding.
 892     WriteZeros(SectionDataPadding);
 893
 894     // Write the relocation entries.
 895     for (unsigned i = 0, e = RelocInfos.size(); i != e; ++i) {
 896       Write32(RelocInfos[i].Word0);
 897       Write32(RelocInfos[i].Word1);
 898     }
 899
 900     // Write the symbol table data, if used.
 901     if (NumSymbols) {
 902       // Write the indirect symbol entries.
 903       for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator
 904              it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 905              ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 906         // Indirect symbols in the non lazy symbol pointer section have some
 907         // special handling.
 908         const MCSectionMachO &Section =
 909           static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 910         unsigned Type =
 911           Section.getTypeAndAttributes() & MCSectionMachO::SECTION_TYPE;
 912         if (Type == MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS) {
 913           // If this symbol is defined and internal, mark it as such.
 914           if (it->Symbol->isDefined() &&
 915               !SymbolMap.lookup(it->Symbol)->isExternal()) {
 916             uint32_t Flags = ISF_Local;
 917             if (it->Symbol->isAbsolute())
 918               Flags |= ISF_Absolute;
 919             Write32(Flags);
 920             continue;
 921           }
 922         }
 923
 924         Write32(SymbolMap[it->Symbol]->getIndex());
 925       }
 926
 927       // FIXME: Check that offsets match computed ones.
 928
 929       // Write the symbol table entries.
 930       for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 931         WriteNlist32(LocalSymbolData[i]);
 932       for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 933         WriteNlist32(ExternalSymbolData[i]);
 934       for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
 935         WriteNlist32(UndefinedSymbolData[i]);
 936
 937       // Write the string table.
 938       OS << StringTable.str();
 939     }
 940   }
 941
 942   void ApplyFixup(const MCAsmFixup &Fixup, MCDataFragment &DF) {
 943     unsigned Size = 1 << getFixupKindLog2Size(Fixup.Kind);
 944
 945     // FIXME: Endianness assumption.
 946     assert(Fixup.Offset + Size <= DF.getContents().size() &&
 947            "Invalid fixup offset!");
 948     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i)
 949       DF.getContents()[Fixup.Offset + i] = uint8_t(Fixup.FixedValue >> (i * 8));
 950   }
 951 };
 952
 953 /* *** */
 954
 955 MCFragment::MCFragment() : Kind(FragmentType(~0)) {
 956 }
 957
 958 MCFragment::MCFragment(FragmentType _Kind, MCSectionData *_Parent)
 959   : Kind(_Kind),
 960     Parent(_Parent),
 961     FileSize(~UINT64_C(0))
 962 {
 963   if (Parent)
 964     Parent->getFragmentList().push_back(this);
 965 }
 966
 967 MCFragment::~MCFragment() {
 968 }
 969
 970 uint64_t MCFragment::getAddress() const {
 971   assert(getParent() && "Missing Section!");
 972   return getParent()->getAddress() + Offset;
 973 }
 974
 975 /* *** */
 976
 977 MCSectionData::MCSectionData() : Section(0) {}
 978
 979 MCSectionData::MCSectionData(const MCSection &_Section, MCAssembler *A)
 980   : Section(&_Section),
 981     Alignment(1),
 982     Address(~UINT64_C(0)),
 983     Size(~UINT64_C(0)),
 984     FileSize(~UINT64_C(0)),
 985     HasInstructions(false)
 986 {
 987   if (A)
 988     A->getSectionList().push_back(this);
 989 }
 990
 991 /* *** */
 992
 993 MCSymbolData::MCSymbolData() : Symbol(0) {}
 994
 995 MCSymbolData::MCSymbolData(const MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
 996                            uint64_t _Offset, MCAssembler *A)
 997   : Symbol(&_Symbol), Fragment(_Fragment), Offset(_Offset),
 998     IsExternal(false), IsPrivateExtern(false),
 999     CommonSize(0), CommonAlign(0), Flags(0), Index(0)
1000 {
1001   if (A)
1002     A->getSymbolList().push_back(this);
1003 }
1004
1005 /* *** */
1006
1007 MCAssembler::MCAssembler(MCContext &_Context, raw_ostream &_OS)
1008   : Context(_Context), OS(_OS), SubsectionsViaSymbols(false)
1009 {
1010 }
1011
1012 MCAssembler::~MCAssembler() {
1013 }
1014
1015 void MCAssembler::LayoutSection(MCSectionData &SD) {
1016   uint64_t Address = SD.getAddress();
1017
1018   for (MCSectionData::iterator it = SD.begin(), ie = SD.end(); it != ie; ++it) {
1019     MCFragment &F = *it;
1020
1021     F.setOffset(Address - SD.getAddress());
1022
1023     // Evaluate fragment size.
1024     switch (F.getKind()) {
1025     case MCFragment::FT_Align: {
1026       MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
1027
1028       uint64_t Size = OffsetToAlignment(Address, AF.getAlignment());
1029       if (Size > AF.getMaxBytesToEmit())
1030         AF.setFileSize(0);
1031       else
1032         AF.setFileSize(Size);
1033       break;
1034     }
1035
1036     case MCFragment::FT_Data:
1037     case MCFragment::FT_Fill:
1038       F.setFileSize(F.getMaxFileSize());
1039       break;
1040
1041     case MCFragment::FT_Org: {
1042       MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
1043
1044       MCValue Target;
1045       if (!OF.getOffset().EvaluateAsRelocatable(Target))
1046         llvm_report_error("expected relocatable expression");
1047
1048       if (!Target.isAbsolute())
1049         llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
1050       uint64_t OrgOffset = Target.getConstant();
1051       uint64_t Offset = Address - SD.getAddress();
1052
1053       // FIXME: We need a way to communicate this error.
1054       if (OrgOffset < Offset)
1055         llvm_report_error("invalid .org offset '" + Twine(OrgOffset) +
1056                           "' (at offset '" + Twine(Offset) + "'");
1057
1058       F.setFileSize(OrgOffset - Offset);
1059       break;
1060     }
1061
1062     case MCFragment::FT_ZeroFill: {
1063       MCZeroFillFragment &ZFF = cast<MCZeroFillFragment>(F);
1064
1065       // Align the fragment offset; it is safe to adjust the offset freely since
1066       // this is only in virtual sections.
1067       Address = RoundUpToAlignment(Address, ZFF.getAlignment());
1068       F.setOffset(Address - SD.getAddress());
1069
1070       // FIXME: This is misnamed.
1071       F.setFileSize(ZFF.getSize());
1072       break;
1073     }
1074     }
1075
1076     Address += F.getFileSize();
1077   }
1078
1079   // Set the section sizes.
1080   SD.setSize(Address - SD.getAddress());
1081   if (isVirtualSection(SD.getSection()))
1082     SD.setFileSize(0);
1083   else
1084     SD.setFileSize(Address - SD.getAddress());
1085 }
1086
1087 /// WriteNopData - Write optimal nops to the output file for the \arg Count
1088 /// bytes.  This returns the number of bytes written.  It may return 0 if
1089 /// the \arg Count is more than the maximum optimal nops.
1090 ///
1091 /// FIXME this is X86 32-bit specific and should move to a better place.
1092 static uint64_t WriteNopData(uint64_t Count, MachObjectWriter &MOW) {
1093   static const uint8_t Nops[16][16] = {
1094     // nop
1095     {0x90},
1096     // xchg %ax,%ax
1097     {0x66, 0x90},
1098     // nopl (%[re]ax)
1099     {0x0f, 0x1f, 0x00},
1100     // nopl 0(%[re]ax)
1101     {0x0f, 0x1f, 0x40, 0x00},
1102     // nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
1103     {0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
1104     // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
1105     {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
1106     // nopl 0L(%[re]ax)
1107     {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
1108     // nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
1109     {0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
1110     // nopw 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
1111     {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
1112     // nopw %cs:0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
1113     {0x66, 0x2e, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
1114     // nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
1115     // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
1116     {0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
1117      0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
1118     // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
1119     // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
1120     {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
1121      0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
1122     // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
1123     // nopl 0L(%[re]ax) */
1124     {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
1125      0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
1126     // nopl 0L(%[re]ax)
1127     // nopl 0L(%[re]ax)
1128     {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
1129      0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
1130     // nopl 0L(%[re]ax)
1131     // nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
1132     {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
1133      0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}
1134   };
1135
1136   if (Count > 15)
1137     return 0;
1138
1139   for (uint64_t i = 0; i < Count; i++)
1140     MOW.Write8 (uint8_t(Nops[Count - 1][i]));
1141
1142   return Count;
1143 }
1144
1145 /// WriteFileData - Write the \arg F data to the output file.
1146 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCFragment &F,
1147                           MachObjectWriter &MOW) {
1148   uint64_t Start = OS.tell();
1149   (void) Start;
1150
1151   ++EmittedFragments;
1152
1153   // FIXME: Embed in fragments instead?
1154   switch (F.getKind()) {
1155   case MCFragment::FT_Align: {
1156     MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
1157     uint64_t Count = AF.getFileSize() / AF.getValueSize();
1158
1159     // FIXME: This error shouldn't actually occur (the front end should emit
1160     // multiple .align directives to enforce the semantics it wants), but is
1161     // severe enough that we want to report it. How to handle this?
1162     if (Count * AF.getValueSize() != AF.getFileSize())
1163       llvm_report_error("undefined .align directive, value size '" +
1164                         Twine(AF.getValueSize()) +
1165                         "' is not a divisor of padding size '" +
1166                         Twine(AF.getFileSize()) + "'");
1167
1168     // See if we are aligning with nops, and if so do that first to try to fill
1169     // the Count bytes.  Then if that did not fill any bytes or there are any
1170     // bytes left to fill use the the Value and ValueSize to fill the rest.
1171     if (AF.getEmitNops()) {
1172       uint64_t NopByteCount = WriteNopData(Count, MOW);
1173       Count -= NopByteCount;
1174     }
1175
1176     for (uint64_t i = 0; i != Count; ++i) {
1177       switch (AF.getValueSize()) {
1178       default:
1179         assert(0 && "Invalid size!");
1180       case 1: MOW.Write8 (uint8_t (AF.getValue())); break;
1181       case 2: MOW.Write16(uint16_t(AF.getValue())); break;
1182       case 4: MOW.Write32(uint32_t(AF.getValue())); break;
1183       case 8: MOW.Write64(uint64_t(AF.getValue())); break;
1184       }
1185     }
1186     break;
1187   }
1188
1189   case MCFragment::FT_Data: {
1190     MCDataFragment &DF = cast<MCDataFragment>(F);
1191
1192     // Apply the fixups.
1193     //
1194     // FIXME: Move elsewhere.
1195     for (MCDataFragment::const_fixup_iterator it = DF.fixup_begin(),
1196            ie = DF.fixup_end(); it != ie; ++it)
1197       MOW.ApplyFixup(*it, DF);
1198
1199     OS << cast<MCDataFragment>(F).getContents().str();
1200     break;
1201   }
1202
1203   case MCFragment::FT_Fill: {
1204     MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
1205     for (uint64_t i = 0, e = FF.getCount(); i != e; ++i) {
1206       switch (FF.getValueSize()) {
1207       default:
1208         assert(0 && "Invalid size!");
1209       case 1: MOW.Write8 (uint8_t (FF.getValue())); break;
1210       case 2: MOW.Write16(uint16_t(FF.getValue())); break;
1211       case 4: MOW.Write32(uint32_t(FF.getValue())); break;
1212       case 8: MOW.Write64(uint64_t(FF.getValue())); break;
1213       }
1214     }
1215     break;
1216   }
1217
1218   case MCFragment::FT_Org: {
1219     MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
1220
1221     for (uint64_t i = 0, e = OF.getFileSize(); i != e; ++i)
1222       MOW.Write8(uint8_t(OF.getValue()));
1223
1224     break;
1225   }
1226
1227   case MCFragment::FT_ZeroFill: {
1228     assert(0 && "Invalid zero fill fragment in concrete section!");
1229     break;
1230   }
1231   }
1232
1233   assert(OS.tell() - Start == F.getFileSize());
1234 }
1235
1236 /// WriteFileData - Write the \arg SD data to the output file.
1237 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCSectionData &SD,
1238                           MachObjectWriter &MOW) {
1239   // Ignore virtual sections.
1240   if (isVirtualSection(SD.getSection())) {
1241     assert(SD.getFileSize() == 0);
1242     return;
1243   }
1244
1245   uint64_t Start = OS.tell();
1246   (void) Start;
1247
1248   for (MCSectionData::const_iterator it = SD.begin(),
1249          ie = SD.end(); it != ie; ++it)
1250     WriteFileData(OS, *it, MOW);
1251
1252   // Add section padding.
1253   assert(SD.getFileSize() >= SD.getSize() && "Invalid section sizes!");
1254   MOW.WriteZeros(SD.getFileSize() - SD.getSize());
1255
1256   assert(OS.tell() - Start == SD.getFileSize());
1257 }
1258
1259 void MCAssembler::Finish() {
1260   DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
1261       llvm::errs() << "assembler backend - pre-layout\n--\n";
1262       dump(); });
1263
1264   // Layout the concrete sections and fragments.
1265   uint64_t Address = 0;
1266   MCSectionData *Prev = 0;
1267   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
1268     MCSectionData &SD = *it;
1269
1270     // Skip virtual sections.
1271     if (isVirtualSection(SD.getSection()))
1272       continue;
1273
1274     // Align this section if necessary by adding padding bytes to the previous
1275     // section.
1276     if (uint64_t Pad = OffsetToAlignment(Address, it->getAlignment())) {
1277       assert(Prev && "Missing prev section!");
1278       Prev->setFileSize(Prev->getFileSize() + Pad);
1279       Address += Pad;
1280     }
1281
1282     // Layout the section fragments and its size.
1283     SD.setAddress(Address);
1284     LayoutSection(SD);
1285     Address += SD.getFileSize();
1286
1287     Prev = &SD;
1288   }
1289
1290   // Layout the virtual sections.
1291   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
1292     MCSectionData &SD = *it;
1293
1294     if (!isVirtualSection(SD.getSection()))
1295       continue;
1296
1297     // Align this section if necessary by adding padding bytes to the previous
1298     // section.
1299     if (uint64_t Pad = OffsetToAlignment(Address, it->getAlignment()))
1300       Address += Pad;
1301
1302     SD.setAddress(Address);
1303     LayoutSection(SD);
1304     Address += SD.getSize();
1305
1306   }
1307
1308   DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
1309       llvm::errs() << "assembler backend - post-layout\n--\n";
1310       dump(); });
1311
1312   // Write the object file.
1313   MachObjectWriter MOW(OS);
1314   MOW.WriteObject(*this);
1315
1316   OS.flush();
1317 }
1318
1319
1320 // Debugging methods
1321
1322 namespace llvm {
1323
1324 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCAsmFixup &AF) {
1325   OS << "<MCAsmFixup" << " Offset:" << AF.Offset << " Value:" << *AF.Value
1326      << " Kind:" << AF.Kind << ">";
1327   return OS;
1328 }
1329
1330 }
1331
1332 void MCFragment::dump() {
1333   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1334
1335   OS << "<MCFragment " << (void*) this << " Offset:" << Offset
1336      << " FileSize:" << FileSize;
1337
1338   OS << ">";
1339 }
1340
1341 void MCAlignFragment::dump() {
1342   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1343
1344   OS << "<MCAlignFragment ";
1345   this->MCFragment::dump();
1346   OS << "\n       ";
1347   OS << " Alignment:" << getAlignment()
1348      << " Value:" << getValue() << " ValueSize:" << getValueSize()
1349      << " MaxBytesToEmit:" << getMaxBytesToEmit() << ">";
1350 }
1351
1352 void MCDataFragment::dump() {
1353   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1354
1355   OS << "<MCDataFragment ";
1356   this->MCFragment::dump();
1357   OS << "\n       ";
1358   OS << " Contents:[";
1359   for (unsigned i = 0, e = getContents().size(); i != e; ++i) {
1360     if (i) OS << ",";
1361     OS << hexdigit((Contents[i] >> 4) & 0xF) << hexdigit(Contents[i] & 0xF);
1362   }
1363   OS << "] (" << getContents().size() << " bytes)";
1364
1365   if (!getFixups().empty()) {
1366     OS << ",\n       ";
1367     OS << " Fixups:[";
1368     for (fixup_iterator it = fixup_begin(), ie = fixup_end(); it != ie; ++it) {
1369       if (it != fixup_begin()) OS << ",\n                ";
1370       OS << *it;
1371     }
1372     OS << "]";
1373   }
1374
1375   OS << ">";
1376 }
1377
1378 void MCFillFragment::dump() {
1379   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1380
1381   OS << "<MCFillFragment ";
1382   this->MCFragment::dump();
1383   OS << "\n       ";
1384   OS << " Value:" << getValue() << " ValueSize:" << getValueSize()
1385      << " Count:" << getCount() << ">";
1386 }
1387
1388 void MCOrgFragment::dump() {
1389   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1390
1391   OS << "<MCOrgFragment ";
1392   this->MCFragment::dump();
1393   OS << "\n       ";
1394   OS << " Offset:" << getOffset() << " Value:" << getValue() << ">";
1395 }
1396
1397 void MCZeroFillFragment::dump() {
1398   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1399
1400   OS << "<MCZeroFillFragment ";
1401   this->MCFragment::dump();
1402   OS << "\n       ";
1403   OS << " Size:" << getSize() << " Alignment:" << getAlignment() << ">";
1404 }
1405
1406 void MCSectionData::dump() {
1407   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1408
1409   OS << "<MCSectionData";
1410   OS << " Alignment:" << getAlignment() << " Address:" << Address
1411      << " Size:" << Size << " FileSize:" << FileSize
1412      << " Fragments:[\n      ";
1413   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
1414     if (it != begin()) OS << ",\n      ";
1415     it->dump();
1416   }
1417   OS << "]>";
1418 }
1419
1420 void MCSymbolData::dump() {
1421   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1422
1423   OS << "<MCSymbolData Symbol:" << getSymbol()
1424      << " Fragment:" << getFragment() << " Offset:" << getOffset()
1425      << " Flags:" << getFlags() << " Index:" << getIndex();
1426   if (isCommon())
1427     OS << " (common, size:" << getCommonSize()
1428        << " align: " << getCommonAlignment() << ")";
1429   if (isExternal())
1430     OS << " (external)";
1431   if (isPrivateExtern())
1432     OS << " (private extern)";
1433   OS << ">";
1434 }
1435
1436 void MCAssembler::dump() {
1437   raw_ostream &OS = llvm::errs();
1438
1439   OS << "<MCAssembler\n";
1440   OS << "  Sections:[\n    ";
1441   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
1442     if (it != begin()) OS << ",\n    ";
1443     it->dump();
1444   }
1445   OS << "],\n";
1446   OS << "  Symbols:[";
1447
1448   for (symbol_iterator it = symbol_begin(), ie = symbol_end(); it != ie; ++it) {
1449     if (it != symbol_begin()) OS << ",\n           ";
1450     it->dump();
1451   }
1452   OS << "]>\n";
1453 }