lib/MC/MCMachOStreamer.cpp

   1 //===- lib/MC/MCMachOStreamer.cpp - Mach-O Object Output ------------===//
   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 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
  11
  12 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  13 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  14 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
  15 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  16 #include "llvm/MC/MCInst.h"
  17 #include "llvm/MC/MCSection.h"
  18 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  19 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  20 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  21 using namespace llvm;
  22
  23 namespace {
  24
  25 class MCMachOStreamer : public MCStreamer {
  26   /// SymbolFlags - We store the value for the 'desc' symbol field in the lowest
  27   /// 16 bits of the implementation defined flags.
  28   enum SymbolFlags { // See <mach-o/nlist.h>.
  29     SF_DescFlagsMask                        = 0xFFFF,
  30
  31     // Reference type flags.
  32     SF_ReferenceTypeMask                    = 0x0007,
  33     SF_ReferenceTypeUndefinedNonLazy        = 0x0000,
  34     SF_ReferenceTypeUndefinedLazy           = 0x0001,
  35     SF_ReferenceTypeDefined                 = 0x0002,
  36     SF_ReferenceTypePrivateDefined          = 0x0003,
  37     SF_ReferenceTypePrivateUndefinedNonLazy = 0x0004,
  38     SF_ReferenceTypePrivateUndefinedLazy    = 0x0005,
  39
  40     // Other 'desc' flags.
  41     SF_NoDeadStrip                          = 0x0020,
  42     SF_WeakReference                        = 0x0040,
  43     SF_WeakDefinition                       = 0x0080
  44   };
  45
  46 private:
  47   MCAssembler Assembler;
  48
  49   MCCodeEmitter *Emitter;
  50
  51   MCSectionData *CurSectionData;
  52
  53   DenseMap<const MCSection*, MCSectionData*> SectionMap;
  54
  55   DenseMap<const MCSymbol*, MCSymbolData*> SymbolMap;
  56
  57 private:
  58   MCFragment *getCurrentFragment() const {
  59     assert(CurSectionData && "No current section!");
  60
  61     if (!CurSectionData->empty())
  62       return &CurSectionData->getFragmentList().back();
  63
  64     return 0;
  65   }
  66
  67   MCSectionData &getSectionData(const MCSection &Section) {
  68     MCSectionData *&Entry = SectionMap[&Section];
  69
  70     if (!Entry)
  71       Entry = new MCSectionData(Section, &Assembler);
  72
  73     return *Entry;
  74   }
  75
  76   MCSymbolData &getSymbolData(const MCSymbol &Symbol) {
  77     MCSymbolData *&Entry = SymbolMap[&Symbol];
  78
  79     if (!Entry)
  80       Entry = new MCSymbolData(Symbol, 0, 0, &Assembler);
  81
  82     return *Entry;
  83   }
  84
  85 public:
  86   MCMachOStreamer(MCContext &Context, raw_ostream &_OS, MCCodeEmitter *_Emitter)
  87     : MCStreamer(Context), Assembler(Context, _OS), Emitter(_Emitter),
  88       CurSectionData(0) {}
  89   ~MCMachOStreamer() {}
  90
  91   const MCValue &AddValueSymbols(const MCValue &Value) {
  92     if (Value.getSymA())
  93       getSymbolData(*const_cast<MCSymbol*>(Value.getSymA()));
  94     if (Value.getSymB())
  95       getSymbolData(*const_cast<MCSymbol*>(Value.getSymB()));
  96     return Value;
  97   }
  98
  99   const MCExpr *AddValueSymbols(const MCExpr *Value) {
 100     switch (Value->getKind()) {
 101     case MCExpr::Constant:
 102       break;
 103
 104     case MCExpr::Binary: {
 105       const MCBinaryExpr *BE = cast<MCBinaryExpr>(Value);
 106       AddValueSymbols(BE->getLHS());
 107       AddValueSymbols(BE->getRHS());
 108       break;
 109     }
 110
 111     case MCExpr::SymbolRef:
 112       getSymbolData(cast<MCSymbolRefExpr>(Value)->getSymbol());
 113       break;
 114
 115     case MCExpr::Unary:
 116       AddValueSymbols(cast<MCUnaryExpr>(Value)->getSubExpr());
 117       break;
 118     }
 119
 120     return Value;
 121   }
 122
 123   /// @name MCStreamer Interface
 124   /// @{
 125
 126   virtual void SwitchSection(const MCSection *Section);
 127
 128   virtual void EmitLabel(MCSymbol *Symbol);
 129
 130   virtual void EmitAssemblerFlag(AssemblerFlag Flag);
 131
 132   virtual void EmitAssignment(MCSymbol *Symbol, const MCValue &Value);
 133
 134   virtual void EmitSymbolAttribute(MCSymbol *Symbol, SymbolAttr Attribute);
 135
 136   virtual void EmitSymbolDesc(MCSymbol *Symbol, unsigned DescValue);
 137
 138   virtual void EmitCommonSymbol(MCSymbol *Symbol, unsigned Size,
 139                                 unsigned ByteAlignment);
 140
 141   virtual void EmitZerofill(const MCSection *Section, MCSymbol *Symbol = 0,
 142                             unsigned Size = 0, unsigned ByteAlignment = 0);
 143
 144   virtual void EmitBytes(const StringRef &Data);
 145
 146   virtual void EmitValue(const MCValue &Value, unsigned Size);
 147
 148   virtual void EmitValueToAlignment(unsigned ByteAlignment, int64_t Value = 0,
 149                                     unsigned ValueSize = 1,
 150                                     unsigned MaxBytesToEmit = 0);
 151
 152   virtual void EmitValueToOffset(const MCValue &Offset,
 153                                  unsigned char Value = 0);
 154
 155   virtual void EmitInstruction(const MCInst &Inst);
 156
 157   virtual void Finish();
 158
 159   /// @}
 160 };
 161
 162 } // end anonymous namespace.
 163
 164 void MCMachOStreamer::SwitchSection(const MCSection *Section) {
 165   assert(Section && "Cannot switch to a null section!");
 166
 167   // If already in this section, then this is a noop.
 168   if (Section == CurSection) return;
 169
 170   CurSection = Section;
 171   CurSectionData = &getSectionData(*Section);
 172 }
 173
 174 void MCMachOStreamer::EmitLabel(MCSymbol *Symbol) {
 175   assert(Symbol->isUndefined() && "Cannot define a symbol twice!");
 176
 177   // FIXME: We should also use offsets into Fill fragments.
 178   MCDataFragment *F = dyn_cast_or_null<MCDataFragment>(getCurrentFragment());
 179   if (!F)
 180     F = new MCDataFragment(CurSectionData);
 181
 182   MCSymbolData &SD = getSymbolData(*Symbol);
 183   assert(!SD.getFragment() && "Unexpected fragment on symbol data!");
 184   SD.setFragment(F);
 185   SD.setOffset(F->getContents().size());
 186
 187   // This causes the reference type and weak reference flags to be cleared.
 188   SD.setFlags(SD.getFlags() & ~(SF_WeakReference | SF_ReferenceTypeMask));
 189
 190   Symbol->setSection(*CurSection);
 191 }
 192
 193 void MCMachOStreamer::EmitAssemblerFlag(AssemblerFlag Flag) {
 194   switch (Flag) {
 195   case SubsectionsViaSymbols:
 196     Assembler.setSubsectionsViaSymbols(true);
 197     return;
 198   }
 199
 200   assert(0 && "invalid assembler flag!");
 201 }
 202
 203 void MCMachOStreamer::EmitAssignment(MCSymbol *Symbol, const MCValue &Value) {
 204   // Only absolute symbols can be redefined.
 205   assert((Symbol->isUndefined() || Symbol->isAbsolute()) &&
 206          "Cannot define a symbol twice!");
 207
 208   llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
 209 }
 210
 211 void MCMachOStreamer::EmitSymbolAttribute(MCSymbol *Symbol,
 212                                           SymbolAttr Attribute) {
 213   // Indirect symbols are handled differently, to match how 'as' handles
 214   // them. This makes writing matching .o files easier.
 215   if (Attribute == MCStreamer::IndirectSymbol) {
 216     // Note that we intentionally cannot use the symbol data here; this is
 217     // important for matching the string table that 'as' generates.
 218     IndirectSymbolData ISD;
 219     ISD.Symbol = Symbol;
 220     ISD.SectionData = CurSectionData;
 221     Assembler.getIndirectSymbols().push_back(ISD);
 222     return;
 223   }
 224
 225   // Adding a symbol attribute always introduces the symbol, note that an
 226   // important side effect of calling getSymbolData here is to register the
 227   // symbol with the assembler.
 228   MCSymbolData &SD = getSymbolData(*Symbol);
 229
 230   // The implementation of symbol attributes is designed to match 'as', but it
 231   // leaves much to desired. It doesn't really make sense to arbitrarily add and
 232   // remove flags, but 'as' allows this (in particular, see .desc).
 233   //
 234   // In the future it might be worth trying to make these operations more well
 235   // defined.
 236   switch (Attribute) {
 237   case MCStreamer::IndirectSymbol:
 238   case MCStreamer::Hidden:
 239   case MCStreamer::Internal:
 240   case MCStreamer::Protected:
 241   case MCStreamer::Weak:
 242     assert(0 && "Invalid symbol attribute for Mach-O!");
 243     break;
 244
 245   case MCStreamer::Global:
 246     SD.setExternal(true);
 247     break;
 248
 249   case MCStreamer::LazyReference:
 250     // FIXME: This requires -dynamic.
 251     SD.setFlags(SD.getFlags() | SF_NoDeadStrip);
 252     if (Symbol->isUndefined())
 253       SD.setFlags(SD.getFlags() | SF_ReferenceTypeUndefinedLazy);
 254     break;
 255
 256     // Since .reference sets the no dead strip bit, it is equivalent to
 257     // .no_dead_strip in practice.
 258   case MCStreamer::Reference:
 259   case MCStreamer::NoDeadStrip:
 260     SD.setFlags(SD.getFlags() | SF_NoDeadStrip);
 261     break;
 262
 263   case MCStreamer::PrivateExtern:
 264     SD.setExternal(true);
 265     SD.setPrivateExtern(true);
 266     break;
 267
 268   case MCStreamer::WeakReference:
 269     // FIXME: This requires -dynamic.
 270     if (Symbol->isUndefined())
 271       SD.setFlags(SD.getFlags() | SF_WeakReference);
 272     break;
 273
 274   case MCStreamer::WeakDefinition:
 275     // FIXME: 'as' enforces that this is defined and global. The manual claims
 276     // it has to be in a coalesced section, but this isn't enforced.
 277     SD.setFlags(SD.getFlags() | SF_WeakDefinition);
 278     break;
 279   }
 280 }
 281
 282 void MCMachOStreamer::EmitSymbolDesc(MCSymbol *Symbol, unsigned DescValue) {
 283   // Encode the 'desc' value into the lowest implementation defined bits.
 284   assert(DescValue == (DescValue & SF_DescFlagsMask) &&
 285          "Invalid .desc value!");
 286   getSymbolData(*Symbol).setFlags(DescValue & SF_DescFlagsMask);
 287 }
 288
 289 void MCMachOStreamer::EmitCommonSymbol(MCSymbol *Symbol, unsigned Size,
 290                                        unsigned ByteAlignment) {
 291   // FIXME: Darwin 'as' does appear to allow redef of a .comm by itself.
 292   assert(Symbol->isUndefined() && "Cannot define a symbol twice!");
 293
 294   MCSymbolData &SD = getSymbolData(*Symbol);
 295   SD.setExternal(true);
 296   SD.setCommon(Size, ByteAlignment);
 297 }
 298
 299 void MCMachOStreamer::EmitZerofill(const MCSection *Section, MCSymbol *Symbol,
 300                                    unsigned Size, unsigned ByteAlignment) {
 301   MCSectionData &SectData = getSectionData(*Section);
 302
 303   // The symbol may not be present, which only creates the section.
 304   if (!Symbol)
 305     return;
 306
 307   // FIXME: Assert that this section has the zerofill type.
 308
 309   assert(Symbol->isUndefined() && "Cannot define a symbol twice!");
 310
 311   MCSymbolData &SD = getSymbolData(*Symbol);
 312
 313   MCFragment *F = new MCZeroFillFragment(Size, ByteAlignment, &SectData);
 314   SD.setFragment(F);
 315
 316   Symbol->setSection(*Section);
 317
 318   // Update the maximum alignment on the zero fill section if necessary.
 319   if (ByteAlignment > SectData.getAlignment())
 320     SectData.setAlignment(ByteAlignment);
 321 }
 322
 323 void MCMachOStreamer::EmitBytes(const StringRef &Data) {
 324   MCDataFragment *DF = dyn_cast_or_null<MCDataFragment>(getCurrentFragment());
 325   if (!DF)
 326     DF = new MCDataFragment(CurSectionData);
 327   DF->getContents().append(Data.begin(), Data.end());
 328 }
 329
 330 void MCMachOStreamer::EmitValue(const MCValue &Value, unsigned Size) {
 331   new MCFillFragment(AddValueSymbols(Value), Size, 1, CurSectionData);
 332 }
 333
 334 void MCMachOStreamer::EmitValueToAlignment(unsigned ByteAlignment,
 335                                            int64_t Value, unsigned ValueSize,
 336                                            unsigned MaxBytesToEmit) {
 337   if (MaxBytesToEmit == 0)
 338     MaxBytesToEmit = ByteAlignment;
 339   new MCAlignFragment(ByteAlignment, Value, ValueSize, MaxBytesToEmit,
 340                       CurSectionData);
 341
 342   // Update the maximum alignment on the current section if necessary.
 343   if (ByteAlignment > CurSectionData->getAlignment())
 344     CurSectionData->setAlignment(ByteAlignment);
 345 }
 346
 347 void MCMachOStreamer::EmitValueToOffset(const MCValue &Offset,
 348                                         unsigned char Value) {
 349   new MCOrgFragment(AddValueSymbols(Offset), Value, CurSectionData);
 350 }
 351
 352 void MCMachOStreamer::EmitInstruction(const MCInst &Inst) {
 353   // Scan for values.
 354   for (unsigned i = 0; i != Inst.getNumOperands(); ++i)
 355     if (Inst.getOperand(i).isExpr())
 356       AddValueSymbols(Inst.getOperand(i).getExpr());
 357
 358   if (!Emitter)
 359     llvm_unreachable("no code emitter available!");
 360
 361   // FIXME: Relocations!
 362   SmallString<256> Code;
 363   raw_svector_ostream VecOS(Code);
 364   Emitter->EncodeInstruction(Inst, VecOS);
 365   EmitBytes(VecOS.str());
 366 }
 367
 368 void MCMachOStreamer::Finish() {
 369   Assembler.Finish();
 370 }
 371
 372 MCStreamer *llvm::createMachOStreamer(MCContext &Context, raw_ostream &OS,
 373                                       MCCodeEmitter *CE) {
 374   return new MCMachOStreamer(Context, OS, CE);
 375 }