lib/MC/MCExpr.cpp

   1 //===- MCExpr.cpp - Assembly Level Expression 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 "mcexpr"
  11 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  12 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  13 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
  15 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  16 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  17 #include "llvm/MC/MCObjectFormat.h"
  18 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  19 #include "llvm/MC/MCValue.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
  23 using namespace llvm;
  24
  25 namespace {
  26 namespace stats {
  27 STATISTIC(MCExprEvaluate, "Number of MCExpr evaluations");
  28 }
  29 }
  30
  31 void MCExpr::print(raw_ostream &OS) const {
  32   switch (getKind()) {
  33   case MCExpr::Target:
  34     return cast<MCTargetExpr>(this)->PrintImpl(OS);
  35   case MCExpr::Constant:
  36     OS << cast<MCConstantExpr>(*this).getValue();
  37     return;
  38
  39   case MCExpr::SymbolRef: {
  40     const MCSymbolRefExpr &SRE = cast<MCSymbolRefExpr>(*this);
  41     const MCSymbol &Sym = SRE.getSymbol();
  42
  43     if (SRE.getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_ARM_HI16 ||
  44         SRE.getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_ARM_LO16)
  45       OS << MCSymbolRefExpr::getVariantKindName(SRE.getKind());
  46
  47     // Parenthesize names that start with $ so that they don't look like
  48     // absolute names.
  49     if (Sym.getName()[0] == '$')
  50       OS << '(' << Sym << ')';
  51     else
  52       OS << Sym;
  53
  54     if (SRE.getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_ARM_PLT)
  55       OS << MCSymbolRefExpr::getVariantKindName(SRE.getKind());
  56     else if (SRE.getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None &&
  57              SRE.getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_ARM_HI16 &&
  58              SRE.getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_ARM_LO16)
  59       OS << '@' << MCSymbolRefExpr::getVariantKindName(SRE.getKind());
  60
  61     return;
  62   }
  63
  64   case MCExpr::Unary: {
  65     const MCUnaryExpr &UE = cast<MCUnaryExpr>(*this);
  66     switch (UE.getOpcode()) {
  67     default: assert(0 && "Invalid opcode!");
  68     case MCUnaryExpr::LNot:  OS << '!'; break;
  69     case MCUnaryExpr::Minus: OS << '-'; break;
  70     case MCUnaryExpr::Not:   OS << '~'; break;
  71     case MCUnaryExpr::Plus:  OS << '+'; break;
  72     }
  73     OS << *UE.getSubExpr();
  74     return;
  75   }
  76
  77   case MCExpr::Binary: {
  78     const MCBinaryExpr &BE = cast<MCBinaryExpr>(*this);
  79
  80     // Only print parens around the LHS if it is non-trivial.
  81     if (isa<MCConstantExpr>(BE.getLHS()) || isa<MCSymbolRefExpr>(BE.getLHS())) {
  82       OS << *BE.getLHS();
  83     } else {
  84       OS << '(' << *BE.getLHS() << ')';
  85     }
  86
  87     switch (BE.getOpcode()) {
  88     default: assert(0 && "Invalid opcode!");
  89     case MCBinaryExpr::Add:
  90       // Print "X-42" instead of "X+-42".
  91       if (const MCConstantExpr *RHSC = dyn_cast<MCConstantExpr>(BE.getRHS())) {
  92         if (RHSC->getValue() < 0) {
  93           OS << RHSC->getValue();
  94           return;
  95         }
  96       }
  97
  98       OS <<  '+';
  99       break;
 100     case MCBinaryExpr::And:  OS <<  '&'; break;
 101     case MCBinaryExpr::Div:  OS <<  '/'; break;
 102     case MCBinaryExpr::EQ:   OS << "=="; break;
 103     case MCBinaryExpr::GT:   OS <<  '>'; break;
 104     case MCBinaryExpr::GTE:  OS << ">="; break;
 105     case MCBinaryExpr::LAnd: OS << "&&"; break;
 106     case MCBinaryExpr::LOr:  OS << "||"; break;
 107     case MCBinaryExpr::LT:   OS <<  '<'; break;
 108     case MCBinaryExpr::LTE:  OS << "<="; break;
 109     case MCBinaryExpr::Mod:  OS <<  '%'; break;
 110     case MCBinaryExpr::Mul:  OS <<  '*'; break;
 111     case MCBinaryExpr::NE:   OS << "!="; break;
 112     case MCBinaryExpr::Or:   OS <<  '|'; break;
 113     case MCBinaryExpr::Shl:  OS << "<<"; break;
 114     case MCBinaryExpr::Shr:  OS << ">>"; break;
 115     case MCBinaryExpr::Sub:  OS <<  '-'; break;
 116     case MCBinaryExpr::Xor:  OS <<  '^'; break;
 117     }
 118
 119     // Only print parens around the LHS if it is non-trivial.
 120     if (isa<MCConstantExpr>(BE.getRHS()) || isa<MCSymbolRefExpr>(BE.getRHS())) {
 121       OS << *BE.getRHS();
 122     } else {
 123       OS << '(' << *BE.getRHS() << ')';
 124     }
 125     return;
 126   }
 127   }
 128
 129   assert(0 && "Invalid expression kind!");
 130 }
 131
 132 void MCExpr::dump() const {
 133   print(dbgs());
 134   dbgs() << '\n';
 135 }
 136
 137 /* *** */
 138
 139 const MCBinaryExpr *MCBinaryExpr::Create(Opcode Opc, const MCExpr *LHS,
 140                                          const MCExpr *RHS, MCContext &Ctx) {
 141   return new (Ctx) MCBinaryExpr(Opc, LHS, RHS);
 142 }
 143
 144 const MCUnaryExpr *MCUnaryExpr::Create(Opcode Opc, const MCExpr *Expr,
 145                                        MCContext &Ctx) {
 146   return new (Ctx) MCUnaryExpr(Opc, Expr);
 147 }
 148
 149 const MCConstantExpr *MCConstantExpr::Create(int64_t Value, MCContext &Ctx) {
 150   return new (Ctx) MCConstantExpr(Value);
 151 }
 152
 153 /* *** */
 154
 155 const MCSymbolRefExpr *MCSymbolRefExpr::Create(const MCSymbol *Sym,
 156                                                VariantKind Kind,
 157                                                MCContext &Ctx) {
 158   return new (Ctx) MCSymbolRefExpr(Sym, Kind);
 159 }
 160
 161 const MCSymbolRefExpr *MCSymbolRefExpr::Create(StringRef Name, VariantKind Kind,
 162                                                MCContext &Ctx) {
 163   return Create(Ctx.GetOrCreateSymbol(Name), Kind, Ctx);
 164 }
 165
 166 StringRef MCSymbolRefExpr::getVariantKindName(VariantKind Kind) {
 167   switch (Kind) {
 168   default:
 169   case VK_Invalid: return "<<invalid>>";
 170   case VK_None: return "<<none>>";
 171
 172   case VK_GOT: return "GOT";
 173   case VK_GOTOFF: return "GOTOFF";
 174   case VK_GOTPCREL: return "GOTPCREL";
 175   case VK_GOTTPOFF: return "GOTTPOFF";
 176   case VK_INDNTPOFF: return "INDNTPOFF";
 177   case VK_NTPOFF: return "NTPOFF";
 178   case VK_GOTNTPOFF: return "GOTNTPOFF";
 179   case VK_PLT: return "PLT";
 180   case VK_TLSGD: return "TLSGD";
 181   case VK_TLSLDM: return "TLSLDM";
 182   case VK_TPOFF: return "TPOFF";
 183   case VK_DTPOFF: return "DTPOFF";
 184   case VK_ARM_HI16: return ":upper16:";
 185   case VK_ARM_LO16: return ":lower16:";
 186   case VK_ARM_PLT: return "(PLT)";
 187   case VK_TLVP: return "TLVP";
 188   }
 189 }
 190
 191 MCSymbolRefExpr::VariantKind
 192 MCSymbolRefExpr::getVariantKindForName(StringRef Name) {
 193   return StringSwitch<VariantKind>(Name)
 194     .Case("GOT", VK_GOT)
 195     .Case("GOTOFF", VK_GOTOFF)
 196     .Case("GOTPCREL", VK_GOTPCREL)
 197     .Case("GOTTPOFF", VK_GOTTPOFF)
 198     .Case("INDNTPOFF", VK_INDNTPOFF)
 199     .Case("NTPOFF", VK_NTPOFF)
 200     .Case("GOTNTPOFF", VK_GOTNTPOFF)
 201     .Case("PLT", VK_PLT)
 202     .Case("TLSGD", VK_TLSGD)
 203     .Case("TLSLDM", VK_TLSLDM)
 204     .Case("TPOFF", VK_TPOFF)
 205     .Case("DTPOFF", VK_DTPOFF)
 206     .Case("TLVP", VK_TLVP)
 207     .Default(VK_Invalid);
 208 }
 209
 210 /* *** */
 211
 212 void MCTargetExpr::Anchor() {}
 213
 214 /* *** */
 215
 216 bool MCExpr::EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout *Layout) const {
 217   MCValue Value;
 218
 219   // Fast path constants.
 220   if (const MCConstantExpr *CE = dyn_cast<MCConstantExpr>(this)) {
 221     Res = CE->getValue();
 222     return true;
 223   }
 224
 225   if (!EvaluateAsRelocatable(Value, Layout) || !Value.isAbsolute()) {
 226     // EvaluateAsAbsolute is defined to return the "current value" of
 227     // the expression if we are given a Layout object, even in cases
 228     // when the value is not fixed.
 229     if (Layout) {
 230       Res = Value.getConstant();
 231       if (Value.getSymA()) {
 232         Res += Layout->getSymbolAddress(
 233           &Layout->getAssembler().getSymbolData(Value.getSymA()->getSymbol()));
 234       }
 235       if (Value.getSymB()) {
 236         Res -= Layout->getSymbolAddress(
 237           &Layout->getAssembler().getSymbolData(Value.getSymB()->getSymbol()));
 238       }
 239     }
 240     return false;
 241   }
 242
 243   Res = Value.getConstant();
 244   return true;
 245 }
 246
 247 static bool EvaluateSymbolicAdd(const MCAsmLayout *Layout, bool InSet,
 248                                 const MCValue &LHS,const MCSymbolRefExpr *RHS_A,
 249                                 const MCSymbolRefExpr *RHS_B, int64_t RHS_Cst,
 250                                 MCValue &Res) {
 251   // We can't add or subtract two symbols.
 252   if ((LHS.getSymA() && RHS_A) ||
 253       (LHS.getSymB() && RHS_B))
 254     return false;
 255
 256   const MCSymbolRefExpr *A = LHS.getSymA() ? LHS.getSymA() : RHS_A;
 257   const MCSymbolRefExpr *B = LHS.getSymB() ? LHS.getSymB() : RHS_B;
 258   if (B) {
 259     // If we have a negated symbol, then we must have also have a non-negated
 260     // symbol in order to encode the expression. We can do this check later to
 261     // permit expressions which eventually fold to a representable form -- such
 262     // as (a + (0 - b)) -- if necessary.
 263     if (!A)
 264       return false;
 265   }
 266
 267   // Absolutize symbol differences between defined symbols when we have a
 268   // layout object and the target requests it.
 269
 270   if (Layout && A && B) {
 271     const MCSymbol &SA = A->getSymbol();
 272     const MCSymbol &SB = B->getSymbol();
 273     const MCObjectFormat &F =
 274       Layout->getAssembler().getBackend().getObjectFormat();
 275     if (SA.isDefined() && SB.isDefined() && F.isAbsolute(InSet, SA, SB)) {
 276       const MCAssembler &Asm = Layout->getAssembler();
 277       MCSymbolData &AD = Asm.getSymbolData(A->getSymbol());
 278       MCSymbolData &BD = Asm.getSymbolData(B->getSymbol());
 279       Res = MCValue::get(+ Layout->getSymbolAddress(&AD)
 280                          - Layout->getSymbolAddress(&BD)
 281                          + LHS.getConstant()
 282                          + RHS_Cst);
 283       return true;
 284     }
 285   }
 286
 287
 288   Res = MCValue::get(A, B, LHS.getConstant() + RHS_Cst);
 289   return true;
 290 }
 291
 292 bool MCExpr::EvaluateAsRelocatable(MCValue &Res,
 293                                    const MCAsmLayout *Layout) const {
 294   return EvaluateAsRelocatableImpl(Res, Layout, false);
 295 }
 296
 297 bool MCExpr::EvaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res,
 298                                        const MCAsmLayout *Layout,
 299                                        bool InSet) const {
 300   ++stats::MCExprEvaluate;
 301
 302   switch (getKind()) {
 303   case Target:
 304     return cast<MCTargetExpr>(this)->EvaluateAsRelocatableImpl(Res, Layout);
 305
 306   case Constant:
 307     Res = MCValue::get(cast<MCConstantExpr>(this)->getValue());
 308     return true;
 309
 310   case SymbolRef: {
 311     const MCSymbolRefExpr *SRE = cast<MCSymbolRefExpr>(this);
 312     const MCSymbol &Sym = SRE->getSymbol();
 313
 314     // Evaluate recursively if this is a variable.
 315     if (Sym.isVariable() && SRE->getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_None)
 316       return Sym.getVariableValue()->EvaluateAsRelocatableImpl(Res, Layout,
 317                                                                true);
 318
 319     Res = MCValue::get(SRE, 0, 0);
 320     return true;
 321   }
 322
 323   case Unary: {
 324     const MCUnaryExpr *AUE = cast<MCUnaryExpr>(this);
 325     MCValue Value;
 326
 327     if (!AUE->getSubExpr()->EvaluateAsRelocatableImpl(Value, Layout, InSet))
 328       return false;
 329
 330     switch (AUE->getOpcode()) {
 331     case MCUnaryExpr::LNot:
 332       if (!Value.isAbsolute())
 333         return false;
 334       Res = MCValue::get(!Value.getConstant());
 335       break;
 336     case MCUnaryExpr::Minus:
 337       /// -(a - b + const) ==> (b - a - const)
 338       if (Value.getSymA() && !Value.getSymB())
 339         return false;
 340       Res = MCValue::get(Value.getSymB(), Value.getSymA(),
 341                          -Value.getConstant());
 342       break;
 343     case MCUnaryExpr::Not:
 344       if (!Value.isAbsolute())
 345         return false;
 346       Res = MCValue::get(~Value.getConstant());
 347       break;
 348     case MCUnaryExpr::Plus:
 349       Res = Value;
 350       break;
 351     }
 352
 353     return true;
 354   }
 355
 356   case Binary: {
 357     const MCBinaryExpr *ABE = cast<MCBinaryExpr>(this);
 358     MCValue LHSValue, RHSValue;
 359
 360     if (!ABE->getLHS()->EvaluateAsRelocatableImpl(LHSValue, Layout, InSet) ||
 361         !ABE->getRHS()->EvaluateAsRelocatableImpl(RHSValue, Layout, InSet))
 362       return false;
 363
 364     // We only support a few operations on non-constant expressions, handle
 365     // those first.
 366     if (!LHSValue.isAbsolute() || !RHSValue.isAbsolute()) {
 367       switch (ABE->getOpcode()) {
 368       default:
 369         return false;
 370       case MCBinaryExpr::Sub:
 371         // Negate RHS and add.
 372         return EvaluateSymbolicAdd(Layout, InSet, LHSValue,
 373                                    RHSValue.getSymB(), RHSValue.getSymA(),
 374                                    -RHSValue.getConstant(),
 375                                    Res);
 376
 377       case MCBinaryExpr::Add:
 378         return EvaluateSymbolicAdd(Layout, InSet, LHSValue,
 379                                    RHSValue.getSymA(), RHSValue.getSymB(),
 380                                    RHSValue.getConstant(),
 381                                    Res);
 382       }
 383     }
 384
 385     // FIXME: We need target hooks for the evaluation. It may be limited in
 386     // width, and gas defines the result of comparisons and right shifts
 387     // differently from Apple as.
 388     int64_t LHS = LHSValue.getConstant(), RHS = RHSValue.getConstant();
 389     int64_t Result = 0;
 390     switch (ABE->getOpcode()) {
 391     case MCBinaryExpr::Add:  Result = LHS + RHS; break;
 392     case MCBinaryExpr::And:  Result = LHS & RHS; break;
 393     case MCBinaryExpr::Div:  Result = LHS / RHS; break;
 394     case MCBinaryExpr::EQ:   Result = LHS == RHS; break;
 395     case MCBinaryExpr::GT:   Result = LHS > RHS; break;
 396     case MCBinaryExpr::GTE:  Result = LHS >= RHS; break;
 397     case MCBinaryExpr::LAnd: Result = LHS && RHS; break;
 398     case MCBinaryExpr::LOr:  Result = LHS || RHS; break;
 399     case MCBinaryExpr::LT:   Result = LHS < RHS; break;
 400     case MCBinaryExpr::LTE:  Result = LHS <= RHS; break;
 401     case MCBinaryExpr::Mod:  Result = LHS % RHS; break;
 402     case MCBinaryExpr::Mul:  Result = LHS * RHS; break;
 403     case MCBinaryExpr::NE:   Result = LHS != RHS; break;
 404     case MCBinaryExpr::Or:   Result = LHS | RHS; break;
 405     case MCBinaryExpr::Shl:  Result = LHS << RHS; break;
 406     case MCBinaryExpr::Shr:  Result = LHS >> RHS; break;
 407     case MCBinaryExpr::Sub:  Result = LHS - RHS; break;
 408     case MCBinaryExpr::Xor:  Result = LHS ^ RHS; break;
 409     }
 410
 411     Res = MCValue::get(Result);
 412     return true;
 413   }
 414   }
 415
 416   assert(0 && "Invalid assembly expression kind!");
 417   return false;
 418 }