lib/MC/MachObjectWriter.cpp

   1 //===- lib/MC/MachObjectWriter.cpp - Mach-O File Writer -------------------===//
   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/MachObjectWriter.h"
  11 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  12 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  13 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
  15 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  16 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  17 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  18 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  19 #include "llvm/MC/MCMachOSymbolFlags.h"
  20 #include "llvm/MC/MCValue.h"
  21 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  22 #include "llvm/Support/MachO.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
  24
  25 // FIXME: Gross.
  26 #include "../Target/X86/X86FixupKinds.h"
  27
  28 #include <vector>
  29 using namespace llvm;
  30
  31 static unsigned getFixupKindLog2Size(unsigned Kind) {
  32   switch (Kind) {
  33   default: llvm_unreachable("invalid fixup kind!");
  34   case X86::reloc_pcrel_1byte:
  35   case FK_Data_1: return 0;
  36   case X86::reloc_pcrel_2byte:
  37   case FK_Data_2: return 1;
  38   case X86::reloc_pcrel_4byte:
  39   case X86::reloc_riprel_4byte:
  40   case X86::reloc_riprel_4byte_movq_load:
  41   case FK_Data_4: return 2;
  42   case FK_Data_8: return 3;
  43   }
  44 }
  45
  46 static bool isFixupKindPCRel(unsigned Kind) {
  47   switch (Kind) {
  48   default:
  49     return false;
  50   case X86::reloc_pcrel_1byte:
  51   case X86::reloc_pcrel_2byte:
  52   case X86::reloc_pcrel_4byte:
  53   case X86::reloc_riprel_4byte:
  54   case X86::reloc_riprel_4byte_movq_load:
  55     return true;
  56   }
  57 }
  58
  59 static bool isFixupKindRIPRel(unsigned Kind) {
  60   return Kind == X86::reloc_riprel_4byte ||
  61     Kind == X86::reloc_riprel_4byte_movq_load;
  62 }
  63
  64 static bool doesSymbolRequireExternRelocation(MCSymbolData *SD) {
  65   // Undefined symbols are always extern.
  66   if (SD->Symbol->isUndefined())
  67     return true;
  68
  69   // References to weak definitions require external relocation entries; the
  70   // definition may not always be the one in the same object file.
  71   if (SD->getFlags() & SF_WeakDefinition)
  72     return true;
  73
  74   // Otherwise, we can use an internal relocation.
  75   return false;
  76 }
  77
  78 static bool isScatteredFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
  79                                           const MCValue Target,
  80                                           const MCSymbolData *BaseSymbol) {
  81   // The effective fixup address is
  82   //     addr(atom(A)) + offset(A)
  83   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
  84   //   - addr(BaseSymbol) + <fixup offset from base symbol>
  85   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
  86   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(BaseSymbol) == 0.
  87   //
  88   // Note that "false" is almost always conservatively correct (it means we emit
  89   // a relocation which is unnecessary), except when it would force us to emit a
  90   // relocation which the target cannot encode.
  91
  92   const MCSymbolData *A_Base = 0, *B_Base = 0;
  93   if (const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA()) {
  94     // Modified symbol references cannot be resolved.
  95     if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
  96       return false;
  97
  98     A_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(A->getSymbol()));
  99     if (!A_Base)
 100       return false;
 101   }
 102
 103   if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
 104     // Modified symbol references cannot be resolved.
 105     if (B->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 106       return false;
 107
 108     B_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(B->getSymbol()));
 109     if (!B_Base)
 110       return false;
 111   }
 112
 113   // If there is no base, A and B have to be the same atom for this fixup to be
 114   // fully resolved.
 115   if (!BaseSymbol)
 116     return A_Base == B_Base;
 117
 118   // Otherwise, B must be missing and A must be the base.
 119   return !B_Base && BaseSymbol == A_Base;
 120 }
 121
 122 static bool isScatteredFixupFullyResolvedSimple(const MCAssembler &Asm,
 123                                                 const MCValue Target,
 124                                                 const MCSection *BaseSection) {
 125   // The effective fixup address is
 126   //     addr(atom(A)) + offset(A)
 127   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
 128   //   - addr(<base symbol>) + <fixup offset from base symbol>
 129   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
 130   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(<base symbol>)) == 0.
 131   //
 132   // The simple (Darwin, except on x86_64) way of dealing with this was to
 133   // assume that any reference to a temporary symbol *must* be a temporary
 134   // symbol in the same atom, unless the sections differ. Therefore, any PCrel
 135   // relocation to a temporary symbol (in the same section) is fully
 136   // resolved. This also works in conjunction with absolutized .set, which
 137   // requires the compiler to use .set to absolutize the differences between
 138   // symbols which the compiler knows to be assembly time constants, so we don't
 139   // need to worry about considering symbol differences fully resolved.
 140
 141   // Non-relative fixups are only resolved if constant.
 142   if (!BaseSection)
 143     return Target.isAbsolute();
 144
 145   // Otherwise, relative fixups are only resolved if not a difference and the
 146   // target is a temporary in the same section.
 147   if (Target.isAbsolute() || Target.getSymB())
 148     return false;
 149
 150   const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 151   if (!A->isTemporary() || !A->isInSection() ||
 152       &A->getSection() != BaseSection)
 153     return false;
 154
 155   return true;
 156 }
 157
 158 namespace {
 159
 160 class MachObjectWriterImpl {
 161   // See <mach-o/loader.h>.
 162   enum {
 163     Header_Magic32 = 0xFEEDFACE,
 164     Header_Magic64 = 0xFEEDFACF
 165   };
 166
 167   enum {
 168     Header32Size = 28,
 169     Header64Size = 32,
 170     SegmentLoadCommand32Size = 56,
 171     SegmentLoadCommand64Size = 72,
 172     Section32Size = 68,
 173     Section64Size = 80,
 174     SymtabLoadCommandSize = 24,
 175     DysymtabLoadCommandSize = 80,
 176     Nlist32Size = 12,
 177     Nlist64Size = 16,
 178     RelocationInfoSize = 8
 179   };
 180
 181   enum HeaderFileType {
 182     HFT_Object = 0x1
 183   };
 184
 185   enum HeaderFlags {
 186     HF_SubsectionsViaSymbols = 0x2000
 187   };
 188
 189   enum LoadCommandType {
 190     LCT_Segment = 0x1,
 191     LCT_Symtab = 0x2,
 192     LCT_Dysymtab = 0xb,
 193     LCT_Segment64 = 0x19
 194   };
 195
 196   // See <mach-o/nlist.h>.
 197   enum SymbolTypeType {
 198     STT_Undefined = 0x00,
 199     STT_Absolute  = 0x02,
 200     STT_Section   = 0x0e
 201   };
 202
 203   enum SymbolTypeFlags {
 204     // If any of these bits are set, then the entry is a stab entry number (see
 205     // <mach-o/stab.h>. Otherwise the other masks apply.
 206     STF_StabsEntryMask = 0xe0,
 207
 208     STF_TypeMask       = 0x0e,
 209     STF_External       = 0x01,
 210     STF_PrivateExtern  = 0x10
 211   };
 212
 213   /// IndirectSymbolFlags - Flags for encoding special values in the indirect
 214   /// symbol entry.
 215   enum IndirectSymbolFlags {
 216     ISF_Local    = 0x80000000,
 217     ISF_Absolute = 0x40000000
 218   };
 219
 220   /// RelocationFlags - Special flags for addresses.
 221   enum RelocationFlags {
 222     RF_Scattered = 0x80000000
 223   };
 224
 225   enum RelocationInfoType {
 226     RIT_Vanilla             = 0,
 227     RIT_Pair                = 1,
 228     RIT_Difference          = 2,
 229     RIT_PreboundLazyPointer = 3,
 230     RIT_LocalDifference     = 4,
 231     RIT_TLV                 = 5
 232   };
 233
 234   /// X86_64 uses its own relocation types.
 235   enum RelocationInfoTypeX86_64 {
 236     RIT_X86_64_Unsigned   = 0,
 237     RIT_X86_64_Signed     = 1,
 238     RIT_X86_64_Branch     = 2,
 239     RIT_X86_64_GOTLoad    = 3,
 240     RIT_X86_64_GOT        = 4,
 241     RIT_X86_64_Subtractor = 5,
 242     RIT_X86_64_Signed1    = 6,
 243     RIT_X86_64_Signed2    = 7,
 244     RIT_X86_64_Signed4    = 8,
 245     RIT_X86_64_TLV        = 9
 246   };
 247
 248   /// MachSymbolData - Helper struct for containing some precomputed information
 249   /// on symbols.
 250   struct MachSymbolData {
 251     MCSymbolData *SymbolData;
 252     uint64_t StringIndex;
 253     uint8_t SectionIndex;
 254
 255     // Support lexicographic sorting.
 256     bool operator<(const MachSymbolData &RHS) const {
 257       return SymbolData->getSymbol().getName() <
 258              RHS.SymbolData->getSymbol().getName();
 259     }
 260   };
 261
 262   /// @name Relocation Data
 263   /// @{
 264
 265   struct MachRelocationEntry {
 266     uint32_t Word0;
 267     uint32_t Word1;
 268   };
 269
 270   llvm::DenseMap<const MCSectionData*,
 271                  std::vector<MachRelocationEntry> > Relocations;
 272   llvm::DenseMap<const MCSectionData*, unsigned> IndirectSymBase;
 273
 274   /// @}
 275   /// @name Symbol Table Data
 276   /// @{
 277
 278   SmallString<256> StringTable;
 279   std::vector<MachSymbolData> LocalSymbolData;
 280   std::vector<MachSymbolData> ExternalSymbolData;
 281   std::vector<MachSymbolData> UndefinedSymbolData;
 282
 283   /// @}
 284
 285   MachObjectWriter *Writer;
 286
 287   raw_ostream &OS;
 288
 289   unsigned Is64Bit : 1;
 290
 291 public:
 292   MachObjectWriterImpl(MachObjectWriter *_Writer, bool _Is64Bit)
 293     : Writer(_Writer), OS(Writer->getStream()), Is64Bit(_Is64Bit) {
 294   }
 295
 296   void Write8(uint8_t Value) { Writer->Write8(Value); }
 297   void Write16(uint16_t Value) { Writer->Write16(Value); }
 298   void Write32(uint32_t Value) { Writer->Write32(Value); }
 299   void Write64(uint64_t Value) { Writer->Write64(Value); }
 300   void WriteZeros(unsigned N) { Writer->WriteZeros(N); }
 301   void WriteBytes(StringRef Str, unsigned ZeroFillSize = 0) {
 302     Writer->WriteBytes(Str, ZeroFillSize);
 303   }
 304
 305   void WriteHeader(unsigned NumLoadCommands, unsigned LoadCommandsSize,
 306                    bool SubsectionsViaSymbols) {
 307     uint32_t Flags = 0;
 308
 309     if (SubsectionsViaSymbols)
 310       Flags |= HF_SubsectionsViaSymbols;
 311
 312     // struct mach_header (28 bytes) or
 313     // struct mach_header_64 (32 bytes)
 314
 315     uint64_t Start = OS.tell();
 316     (void) Start;
 317
 318     Write32(Is64Bit ? Header_Magic64 : Header_Magic32);
 319
 320     // FIXME: Support cputype.
 321     Write32(Is64Bit ? MachO::CPUTypeX86_64 : MachO::CPUTypeI386);
 322     // FIXME: Support cpusubtype.
 323     Write32(MachO::CPUSubType_I386_ALL);
 324     Write32(HFT_Object);
 325     Write32(NumLoadCommands);    // Object files have a single load command, the
 326                                  // segment.
 327     Write32(LoadCommandsSize);
 328     Write32(Flags);
 329     if (Is64Bit)
 330       Write32(0); // reserved
 331
 332     assert(OS.tell() - Start == Is64Bit ? Header64Size : Header32Size);
 333   }
 334
 335   /// WriteSegmentLoadCommand - Write a segment load command.
 336   ///
 337   /// \arg NumSections - The number of sections in this segment.
 338   /// \arg SectionDataSize - The total size of the sections.
 339   void WriteSegmentLoadCommand(unsigned NumSections,
 340                                uint64_t VMSize,
 341                                uint64_t SectionDataStartOffset,
 342                                uint64_t SectionDataSize) {
 343     // struct segment_command (56 bytes) or
 344     // struct segment_command_64 (72 bytes)
 345
 346     uint64_t Start = OS.tell();
 347     (void) Start;
 348
 349     unsigned SegmentLoadCommandSize = Is64Bit ? SegmentLoadCommand64Size :
 350       SegmentLoadCommand32Size;
 351     Write32(Is64Bit ? LCT_Segment64 : LCT_Segment);
 352     Write32(SegmentLoadCommandSize +
 353             NumSections * (Is64Bit ? Section64Size : Section32Size));
 354
 355     WriteBytes("", 16);
 356     if (Is64Bit) {
 357       Write64(0); // vmaddr
 358       Write64(VMSize); // vmsize
 359       Write64(SectionDataStartOffset); // file offset
 360       Write64(SectionDataSize); // file size
 361     } else {
 362       Write32(0); // vmaddr
 363       Write32(VMSize); // vmsize
 364       Write32(SectionDataStartOffset); // file offset
 365       Write32(SectionDataSize); // file size
 366     }
 367     Write32(0x7); // maxprot
 368     Write32(0x7); // initprot
 369     Write32(NumSections);
 370     Write32(0); // flags
 371
 372     assert(OS.tell() - Start == SegmentLoadCommandSize);
 373   }
 374
 375   void WriteSection(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 376                     const MCSectionData &SD, uint64_t FileOffset,
 377                     uint64_t RelocationsStart, unsigned NumRelocations) {
 378     uint64_t SectionSize = Layout.getSectionSize(&SD);
 379
 380     // The offset is unused for virtual sections.
 381     if (Asm.getBackend().isVirtualSection(SD.getSection())) {
 382       assert(Layout.getSectionFileSize(&SD) == 0 && "Invalid file size!");
 383       FileOffset = 0;
 384     }
 385
 386     // struct section (68 bytes) or
 387     // struct section_64 (80 bytes)
 388
 389     uint64_t Start = OS.tell();
 390     (void) Start;
 391
 392     const MCSectionMachO &Section = cast<MCSectionMachO>(SD.getSection());
 393     WriteBytes(Section.getSectionName(), 16);
 394     WriteBytes(Section.getSegmentName(), 16);
 395     if (Is64Bit) {
 396       Write64(Layout.getSectionAddress(&SD)); // address
 397       Write64(SectionSize); // size
 398     } else {
 399       Write32(Layout.getSectionAddress(&SD)); // address
 400       Write32(SectionSize); // size
 401     }
 402     Write32(FileOffset);
 403
 404     unsigned Flags = Section.getTypeAndAttributes();
 405     if (SD.hasInstructions())
 406       Flags |= MCSectionMachO::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS;
 407
 408     assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
 409     Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
 410     Write32(NumRelocations ? RelocationsStart : 0);
 411     Write32(NumRelocations);
 412     Write32(Flags);
 413     Write32(IndirectSymBase.lookup(&SD)); // reserved1
 414     Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 415     if (Is64Bit)
 416       Write32(0); // reserved3
 417
 418     assert(OS.tell() - Start == Is64Bit ? Section64Size : Section32Size);
 419   }
 420
 421   void WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset, uint32_t NumSymbols,
 422                               uint32_t StringTableOffset,
 423                               uint32_t StringTableSize) {
 424     // struct symtab_command (24 bytes)
 425
 426     uint64_t Start = OS.tell();
 427     (void) Start;
 428
 429     Write32(LCT_Symtab);
 430     Write32(SymtabLoadCommandSize);
 431     Write32(SymbolOffset);
 432     Write32(NumSymbols);
 433     Write32(StringTableOffset);
 434     Write32(StringTableSize);
 435
 436     assert(OS.tell() - Start == SymtabLoadCommandSize);
 437   }
 438
 439   void WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 440                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 441                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 442                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 443                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 444                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 445                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 446                                 uint32_t NumIndirectSymbols) {
 447     // struct dysymtab_command (80 bytes)
 448
 449     uint64_t Start = OS.tell();
 450     (void) Start;
 451
 452     Write32(LCT_Dysymtab);
 453     Write32(DysymtabLoadCommandSize);
 454     Write32(FirstLocalSymbol);
 455     Write32(NumLocalSymbols);
 456     Write32(FirstExternalSymbol);
 457     Write32(NumExternalSymbols);
 458     Write32(FirstUndefinedSymbol);
 459     Write32(NumUndefinedSymbols);
 460     Write32(0); // tocoff
 461     Write32(0); // ntoc
 462     Write32(0); // modtaboff
 463     Write32(0); // nmodtab
 464     Write32(0); // extrefsymoff
 465     Write32(0); // nextrefsyms
 466     Write32(IndirectSymbolOffset);
 467     Write32(NumIndirectSymbols);
 468     Write32(0); // extreloff
 469     Write32(0); // nextrel
 470     Write32(0); // locreloff
 471     Write32(0); // nlocrel
 472
 473     assert(OS.tell() - Start == DysymtabLoadCommandSize);
 474   }
 475
 476   void WriteNlist(MachSymbolData &MSD, const MCAsmLayout &Layout) {
 477     MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
 478     const MCSymbol &Symbol = Data.getSymbol();
 479     uint8_t Type = 0;
 480     uint16_t Flags = Data.getFlags();
 481     uint32_t Address = 0;
 482
 483     // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
 484     //
 485     // FIXME: Are the prebound or indirect fields possible here?
 486     if (Symbol.isUndefined())
 487       Type = STT_Undefined;
 488     else if (Symbol.isAbsolute())
 489       Type = STT_Absolute;
 490     else
 491       Type = STT_Section;
 492
 493     // FIXME: Set STAB bits.
 494
 495     if (Data.isPrivateExtern())
 496       Type |= STF_PrivateExtern;
 497
 498     // Set external bit.
 499     if (Data.isExternal() || Symbol.isUndefined())
 500       Type |= STF_External;
 501
 502     // Compute the symbol address.
 503     if (Symbol.isDefined()) {
 504       if (Symbol.isAbsolute()) {
 505         Address = cast<MCConstantExpr>(Symbol.getVariableValue())->getValue();
 506       } else {
 507         Address = Layout.getSymbolAddress(&Data);
 508       }
 509     } else if (Data.isCommon()) {
 510       // Common symbols are encoded with the size in the address
 511       // field, and their alignment in the flags.
 512       Address = Data.getCommonSize();
 513
 514       // Common alignment is packed into the 'desc' bits.
 515       if (unsigned Align = Data.getCommonAlignment()) {
 516         unsigned Log2Size = Log2_32(Align);
 517         assert((1U << Log2Size) == Align && "Invalid 'common' alignment!");
 518         if (Log2Size > 15)
 519           report_fatal_error("invalid 'common' alignment '" +
 520                             Twine(Align) + "'");
 521         // FIXME: Keep this mask with the SymbolFlags enumeration.
 522         Flags = (Flags & 0xF0FF) | (Log2Size << 8);
 523       }
 524     }
 525
 526     // struct nlist (12 bytes)
 527
 528     Write32(MSD.StringIndex);
 529     Write8(Type);
 530     Write8(MSD.SectionIndex);
 531
 532     // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
 533     // value.
 534     Write16(Flags);
 535     if (Is64Bit)
 536       Write64(Address);
 537     else
 538       Write32(Address);
 539   }
 540
 541   // FIXME: We really need to improve the relocation validation. Basically, we
 542   // want to implement a separate computation which evaluates the relocation
 543   // entry as the linker would, and verifies that the resultant fixup value is
 544   // exactly what the encoder wanted. This will catch several classes of
 545   // problems:
 546   //
 547   //  - Relocation entry bugs, the two algorithms are unlikely to have the same
 548   //    exact bug.
 549   //
 550   //  - Relaxation issues, where we forget to relax something.
 551   //
 552   //  - Input errors, where something cannot be correctly encoded. 'as' allows
 553   //    these through in many cases.
 554
 555   void RecordX86_64Relocation(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 556                               const MCFragment *Fragment,
 557                               const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 558                               uint64_t &FixedValue) {
 559     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.getKind());
 560     unsigned IsRIPRel = isFixupKindRIPRel(Fixup.getKind());
 561     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 562
 563     // See <reloc.h>.
 564     uint32_t FixupOffset =
 565       Layout.getFragmentOffset(Fragment) + Fixup.getOffset();
 566     uint32_t FixupAddress =
 567       Layout.getFragmentAddress(Fragment) + Fixup.getOffset();
 568     int64_t Value = 0;
 569     unsigned Index = 0;
 570     unsigned IsExtern = 0;
 571     unsigned Type = 0;
 572
 573     Value = Target.getConstant();
 574
 575     if (IsPCRel) {
 576       // Compensate for the relocation offset, Darwin x86_64 relocations only
 577       // have the addend and appear to have attempted to define it to be the
 578       // actual expression addend without the PCrel bias. However, instructions
 579       // with data following the relocation are not accomodated for (see comment
 580       // below regarding SIGNED{1,2,4}), so it isn't exactly that either.
 581       Value += 1LL << Log2Size;
 582     }
 583
 584     if (Target.isAbsolute()) { // constant
 585       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
 586       Type = RIT_X86_64_Unsigned;
 587       Index = 0;
 588
 589       // FIXME: I believe this is broken, I don't think the linker can
 590       // understand it. I think it would require a local relocation, but I'm not
 591       // sure if that would work either. The official way to get an absolute
 592       // PCrel relocation is to use an absolute symbol (which we don't support
 593       // yet).
 594       if (IsPCRel) {
 595         IsExtern = 1;
 596         Type = RIT_X86_64_Branch;
 597       }
 598     } else if (Target.getSymB()) { // A - B + constant
 599       const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 600       MCSymbolData &A_SD = Asm.getSymbolData(*A);
 601       const MCSymbolData *A_Base = Asm.getAtom(&A_SD);
 602
 603       const MCSymbol *B = &Target.getSymB()->getSymbol();
 604       MCSymbolData &B_SD = Asm.getSymbolData(*B);
 605       const MCSymbolData *B_Base = Asm.getAtom(&B_SD);
 606
 607       // Neither symbol can be modified.
 608       if (Target.getSymA()->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None ||
 609           Target.getSymB()->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 610         report_fatal_error("unsupported relocation of modified symbol");
 611
 612       // We don't support PCrel relocations of differences. Darwin 'as' doesn't
 613       // implement most of these correctly.
 614       if (IsPCRel)
 615         report_fatal_error("unsupported pc-relative relocation of difference");
 616
 617       // We don't currently support any situation where one or both of the
 618       // symbols would require a local relocation. This is almost certainly
 619       // unused and may not be possible to encode correctly.
 620       if (!A_Base || !B_Base)
 621         report_fatal_error("unsupported local relocations in difference");
 622
 623       // Darwin 'as' doesn't emit correct relocations for this (it ends up with
 624       // a single SIGNED relocation); reject it for now.
 625       if (A_Base == B_Base)
 626         report_fatal_error("unsupported relocation with identical base");
 627
 628       Value += Layout.getSymbolAddress(&A_SD) - Layout.getSymbolAddress(A_Base);
 629       Value -= Layout.getSymbolAddress(&B_SD) - Layout.getSymbolAddress(B_Base);
 630
 631       Index = A_Base->getIndex();
 632       IsExtern = 1;
 633       Type = RIT_X86_64_Unsigned;
 634
 635       MachRelocationEntry MRE;
 636       MRE.Word0 = FixupOffset;
 637       MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 638                    (IsPCRel   << 24) |
 639                    (Log2Size  << 25) |
 640                    (IsExtern  << 27) |
 641                    (Type      << 28));
 642       Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 643
 644       Index = B_Base->getIndex();
 645       IsExtern = 1;
 646       Type = RIT_X86_64_Subtractor;
 647     } else {
 648       const MCSymbol *Symbol = &Target.getSymA()->getSymbol();
 649       MCSymbolData &SD = Asm.getSymbolData(*Symbol);
 650       const MCSymbolData *Base = Asm.getAtom(&SD);
 651
 652       // Relocations inside debug sections always use local relocations when
 653       // possible. This seems to be done because the debugger doesn't fully
 654       // understand x86_64 relocation entries, and expects to find values that
 655       // have already been fixed up.
 656       if (Symbol->isInSection()) {
 657         const MCSectionMachO &Section = static_cast<const MCSectionMachO&>(
 658           Fragment->getParent()->getSection());
 659         if (Section.hasAttribute(MCSectionMachO::S_ATTR_DEBUG))
 660           Base = 0;
 661       }
 662
 663       // x86_64 almost always uses external relocations, except when there is no
 664       // symbol to use as a base address (a local symbol with no preceeding
 665       // non-local symbol).
 666       if (Base) {
 667         Index = Base->getIndex();
 668         IsExtern = 1;
 669
 670         // Add the local offset, if needed.
 671         if (Base != &SD)
 672           Value += Layout.getSymbolAddress(&SD) - Layout.getSymbolAddress(Base);
 673       } else if (Symbol->isInSection()) {
 674         // The index is the section ordinal (1-based).
 675         Index = SD.getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 676         IsExtern = 0;
 677         Value += Layout.getSymbolAddress(&SD);
 678
 679         if (IsPCRel)
 680           Value -= FixupAddress + (1 << Log2Size);
 681       } else {
 682         report_fatal_error("unsupported relocation of undefined symbol '" +
 683                            Symbol->getName() + "'");
 684       }
 685
 686       MCSymbolRefExpr::VariantKind Modifier = Target.getSymA()->getKind();
 687       if (IsPCRel) {
 688         if (IsRIPRel) {
 689           if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOTPCREL) {
 690             // x86_64 distinguishes movq foo@GOTPCREL so that the linker can
 691             // rewrite the movq to an leaq at link time if the symbol ends up in
 692             // the same linkage unit.
 693             if (unsigned(Fixup.getKind()) == X86::reloc_riprel_4byte_movq_load)
 694               Type = RIT_X86_64_GOTLoad;
 695             else
 696               Type = RIT_X86_64_GOT;
 697           }  else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 698             Type = RIT_X86_64_TLV;
 699           }  else if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None) {
 700             report_fatal_error("unsupported symbol modifier in relocation");
 701           } else {
 702             Type = RIT_X86_64_Signed;
 703
 704             // The Darwin x86_64 relocation format has a problem where it cannot
 705             // encode an address (L<foo> + <constant>) which is outside the atom
 706             // containing L<foo>. Generally, this shouldn't occur but it does
 707             // happen when we have a RIPrel instruction with data following the
 708             // relocation entry (e.g., movb $012, L0(%rip)). Even with the PCrel
 709             // adjustment Darwin x86_64 uses, the offset is still negative and
 710             // the linker has no way to recognize this.
 711             //
 712             // To work around this, Darwin uses several special relocation types
 713             // to indicate the offsets. However, the specification or
 714             // implementation of these seems to also be incomplete; they should
 715             // adjust the addend as well based on the actual encoded instruction
 716             // (the additional bias), but instead appear to just look at the
 717             // final offset.
 718             switch (-(Target.getConstant() + (1LL << Log2Size))) {
 719             case 1: Type = RIT_X86_64_Signed1; break;
 720             case 2: Type = RIT_X86_64_Signed2; break;
 721             case 4: Type = RIT_X86_64_Signed4; break;
 722             }
 723           }
 724         } else {
 725           if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 726             report_fatal_error("unsupported symbol modifier in branch "
 727                               "relocation");
 728
 729           Type = RIT_X86_64_Branch;
 730         }
 731       } else {
 732         if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOT) {
 733           Type = RIT_X86_64_GOT;
 734         } else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOTPCREL) {
 735           // GOTPCREL is allowed as a modifier on non-PCrel instructions, in
 736           // which case all we do is set the PCrel bit in the relocation entry;
 737           // this is used with exception handling, for example. The source is
 738           // required to include any necessary offset directly.
 739           Type = RIT_X86_64_GOT;
 740           IsPCRel = 1;
 741         } else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 742           report_fatal_error("TLVP symbol modifier should have been rip-rel");
 743         } else if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 744           report_fatal_error("unsupported symbol modifier in relocation");
 745         else
 746           Type = RIT_X86_64_Unsigned;
 747       }
 748     }
 749
 750     // x86_64 always writes custom values into the fixups.
 751     FixedValue = Value;
 752
 753     // struct relocation_info (8 bytes)
 754     MachRelocationEntry MRE;
 755     MRE.Word0 = FixupOffset;
 756     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 757                  (IsPCRel   << 24) |
 758                  (Log2Size  << 25) |
 759                  (IsExtern  << 27) |
 760                  (Type      << 28));
 761     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 762   }
 763
 764   void RecordScatteredRelocation(const MCAssembler &Asm,
 765                                  const MCAsmLayout &Layout,
 766                                  const MCFragment *Fragment,
 767                                  const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 768                                  uint64_t &FixedValue) {
 769     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 770     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.getKind());
 771     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 772     unsigned Type = RIT_Vanilla;
 773
 774     // See <reloc.h>.
 775     const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 776     MCSymbolData *A_SD = &Asm.getSymbolData(*A);
 777
 778     if (!A_SD->getFragment())
 779       report_fatal_error("symbol '" + A->getName() +
 780                         "' can not be undefined in a subtraction expression");
 781
 782     uint32_t Value = Layout.getSymbolAddress(A_SD);
 783     uint32_t Value2 = 0;
 784
 785     if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
 786       MCSymbolData *B_SD = &Asm.getSymbolData(B->getSymbol());
 787
 788       if (!B_SD->getFragment())
 789         report_fatal_error("symbol '" + B->getSymbol().getName() +
 790                           "' can not be undefined in a subtraction expression");
 791
 792       // Select the appropriate difference relocation type.
 793       //
 794       // Note that there is no longer any semantic difference between these two
 795       // relocation types from the linkers point of view, this is done solely
 796       // for pedantic compatibility with 'as'.
 797       Type = A_SD->isExternal() ? RIT_Difference : RIT_LocalDifference;
 798       Value2 = Layout.getSymbolAddress(B_SD);
 799     }
 800
 801     // Relocations are written out in reverse order, so the PAIR comes first.
 802     if (Type == RIT_Difference || Type == RIT_LocalDifference) {
 803       MachRelocationEntry MRE;
 804       MRE.Word0 = ((0         <<  0) |
 805                    (RIT_Pair  << 24) |
 806                    (Log2Size  << 28) |
 807                    (IsPCRel   << 30) |
 808                    RF_Scattered);
 809       MRE.Word1 = Value2;
 810       Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 811     }
 812
 813     MachRelocationEntry MRE;
 814     MRE.Word0 = ((FixupOffset <<  0) |
 815                  (Type        << 24) |
 816                  (Log2Size    << 28) |
 817                  (IsPCRel     << 30) |
 818                  RF_Scattered);
 819     MRE.Word1 = Value;
 820     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 821   }
 822
 823   void RecordTLVPRelocation(const MCAssembler &Asm,
 824                             const MCAsmLayout &Layout,
 825                             const MCFragment *Fragment,
 826                             const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 827                             uint64_t &FixedValue) {
 828     assert(Target.getSymA()->getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP &&
 829            !Is64Bit &&
 830            "Should only be called with a 32-bit TLVP relocation!");
 831
 832     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 833     uint32_t Value = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 834     unsigned IsPCRel = 0;
 835
 836     // Get the symbol data.
 837     MCSymbolData *SD_A = &Asm.getSymbolData(Target.getSymA()->getSymbol());
 838     unsigned Index = SD_A->getIndex();
 839
 840     // We're only going to have a second symbol in pic mode and it'll be a
 841     // subtraction from the picbase. For 32-bit pic the addend is the difference
 842     // between the picbase and the next address.  For 32-bit static the addend
 843     // is zero.
 844     if (Target.getSymB()) {
 845       // If this is a subtraction then we're pcrel.
 846       uint32_t FixupAddress =
 847       Layout.getFragmentAddress(Fragment) + Fixup.getOffset();
 848       MCSymbolData *SD_B = &Asm.getSymbolData(Target.getSymB()->getSymbol());
 849       IsPCRel = 1;
 850       FixedValue = (FixupAddress - Layout.getSymbolAddress(SD_B) +
 851                     Target.getConstant());
 852       FixedValue += 1ULL << Log2Size;
 853     } else {
 854       FixedValue = 0;
 855     }
 856
 857     // struct relocation_info (8 bytes)
 858     MachRelocationEntry MRE;
 859     MRE.Word0 = Value;
 860     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 861                  (IsPCRel   << 24) |
 862                  (Log2Size  << 25) |
 863                  (1         << 27) | // Extern
 864                  (RIT_TLV   << 28)); // Type
 865     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 866   }
 867
 868   void RecordRelocation(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 869                         const MCFragment *Fragment, const MCFixup &Fixup,
 870                         MCValue Target, uint64_t &FixedValue) {
 871     if (Is64Bit) {
 872       RecordX86_64Relocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup, Target, FixedValue);
 873       return;
 874     }
 875
 876     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.getKind());
 877     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 878
 879     // If this is a 32-bit TLVP reloc it's handled a bit differently.
 880     if (Target.getSymA() &&
 881         Target.getSymA()->getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 882       RecordTLVPRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup, Target, FixedValue);
 883       return;
 884     }
 885
 886     // If this is a difference or a defined symbol plus an offset, then we need
 887     // a scattered relocation entry.
 888     // Differences always require scattered relocations.
 889     if (Target.getSymB())
 890         return RecordScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 891                                          Target, FixedValue);
 892
 893     // Get the symbol data, if any.
 894     MCSymbolData *SD = 0;
 895     if (Target.getSymA())
 896       SD = &Asm.getSymbolData(Target.getSymA()->getSymbol());
 897
 898     // If this is an internal relocation with an offset, it also needs a
 899     // scattered relocation entry.
 900     uint32_t Offset = Target.getConstant();
 901     if (IsPCRel)
 902       Offset += 1 << Log2Size;
 903     if (Offset && SD && !doesSymbolRequireExternRelocation(SD))
 904       return RecordScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 905                                        Target, FixedValue);
 906
 907     // See <reloc.h>.
 908     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 909     unsigned Index = 0;
 910     unsigned IsExtern = 0;
 911     unsigned Type = 0;
 912
 913     if (Target.isAbsolute()) { // constant
 914       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
 915       //
 916       // FIXME: Currently, these are never generated (see code below). I cannot
 917       // find a case where they are actually emitted.
 918       Type = RIT_Vanilla;
 919     } else {
 920       // Check whether we need an external or internal relocation.
 921       if (doesSymbolRequireExternRelocation(SD)) {
 922         IsExtern = 1;
 923         Index = SD->getIndex();
 924         // For external relocations, make sure to offset the fixup value to
 925         // compensate for the addend of the symbol address, if it was
 926         // undefined. This occurs with weak definitions, for example.
 927         if (!SD->Symbol->isUndefined())
 928           FixedValue -= Layout.getSymbolAddress(SD);
 929       } else {
 930         // The index is the section ordinal (1-based).
 931         Index = SD->getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 932       }
 933
 934       Type = RIT_Vanilla;
 935     }
 936
 937     // struct relocation_info (8 bytes)
 938     MachRelocationEntry MRE;
 939     MRE.Word0 = FixupOffset;
 940     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 941                  (IsPCRel   << 24) |
 942                  (Log2Size  << 25) |
 943                  (IsExtern  << 27) |
 944                  (Type      << 28));
 945     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 946   }
 947
 948   void BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm) {
 949     // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
 950     // (in the following two passes). It would be easier for us to do this
 951     // sooner when we see the attribute, but that makes getting the order in the
 952     // symbol table much more complicated than it is worth.
 953     //
 954     // FIXME: Revisit this when the dust settles.
 955
 956     // Bind non lazy symbol pointers first.
 957     unsigned IndirectIndex = 0;
 958     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 959            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 960       const MCSectionMachO &Section =
 961         cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 962
 963       if (Section.getType() != MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS)
 964         continue;
 965
 966       // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 967       if (!IndirectSymBase.count(it->SectionData))
 968         IndirectSymBase[it->SectionData] = IndirectIndex;
 969
 970       Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol);
 971     }
 972
 973     // Then lazy symbol pointers and symbol stubs.
 974     IndirectIndex = 0;
 975     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 976            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 977       const MCSectionMachO &Section =
 978         cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 979
 980       if (Section.getType() != MCSectionMachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 981           Section.getType() != MCSectionMachO::S_SYMBOL_STUBS)
 982         continue;
 983
 984       // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 985       if (!IndirectSymBase.count(it->SectionData))
 986         IndirectSymBase[it->SectionData] = IndirectIndex;
 987
 988       // Set the symbol type to undefined lazy, but only on construction.
 989       //
 990       // FIXME: Do not hardcode.
 991       bool Created;
 992       MCSymbolData &Entry = Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol, &Created);
 993       if (Created)
 994         Entry.setFlags(Entry.getFlags() | 0x0001);
 995     }
 996   }
 997
 998   /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
 999   ///
1000   /// \param StringTable [out] - The string table data.
1001   /// \param StringIndexMap [out] - Map from symbol names to offsets in the
1002   /// string table.
1003   void ComputeSymbolTable(MCAssembler &Asm, SmallString<256> &StringTable,
1004                           std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
1005                           std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
1006                           std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData) {
1007     // Build section lookup table.
1008     DenseMap<const MCSection*, uint8_t> SectionIndexMap;
1009     unsigned Index = 1;
1010     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
1011            ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
1012       SectionIndexMap[&it->getSection()] = Index;
1013     assert(Index <= 256 && "Too many sections!");
1014
1015     // Index 0 is always the empty string.
1016     StringMap<uint64_t> StringIndexMap;
1017     StringTable += '\x00';
1018
1019     // Build the symbol arrays and the string table, but only for non-local
1020     // symbols.
1021     //
1022     // The particular order that we collect the symbols and create the string
1023     // table, then sort the symbols is chosen to match 'as'. Even though it
1024     // doesn't matter for correctness, this is important for letting us diff .o
1025     // files.
1026     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
1027            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
1028       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
1029
1030       // Ignore non-linker visible symbols.
1031       if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(it->getSymbol()))
1032         continue;
1033
1034       if (!it->isExternal() && !Symbol.isUndefined())
1035         continue;
1036
1037       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
1038       if (!Entry) {
1039         Entry = StringTable.size();
1040         StringTable += Symbol.getName();
1041         StringTable += '\x00';
1042       }
1043
1044       MachSymbolData MSD;
1045       MSD.SymbolData = it;
1046       MSD.StringIndex = Entry;
1047
1048       if (Symbol.isUndefined()) {
1049         MSD.SectionIndex = 0;
1050         UndefinedSymbolData.push_back(MSD);
1051       } else if (Symbol.isAbsolute()) {
1052         MSD.SectionIndex = 0;
1053         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
1054       } else {
1055         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
1056         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
1057         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
1058       }
1059     }
1060
1061     // Now add the data for local symbols.
1062     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
1063            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
1064       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
1065
1066       // Ignore non-linker visible symbols.
1067       if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(it->getSymbol()))
1068         continue;
1069
1070       if (it->isExternal() || Symbol.isUndefined())
1071         continue;
1072
1073       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
1074       if (!Entry) {
1075         Entry = StringTable.size();
1076         StringTable += Symbol.getName();
1077         StringTable += '\x00';
1078       }
1079
1080       MachSymbolData MSD;
1081       MSD.SymbolData = it;
1082       MSD.StringIndex = Entry;
1083
1084       if (Symbol.isAbsolute()) {
1085         MSD.SectionIndex = 0;
1086         LocalSymbolData.push_back(MSD);
1087       } else {
1088         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
1089         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
1090         LocalSymbolData.push_back(MSD);
1091       }
1092     }
1093
1094     // External and undefined symbols are required to be in lexicographic order.
1095     std::sort(ExternalSymbolData.begin(), ExternalSymbolData.end());
1096     std::sort(UndefinedSymbolData.begin(), UndefinedSymbolData.end());
1097
1098     // Set the symbol indices.
1099     Index = 0;
1100     for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1101       LocalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1102     for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1103       ExternalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1104     for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
1105       UndefinedSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1106
1107     // The string table is padded to a multiple of 4.
1108     while (StringTable.size() % 4)
1109       StringTable += '\x00';
1110   }
1111
1112   void ExecutePostLayoutBinding(MCAssembler &Asm) {
1113     // Create symbol data for any indirect symbols.
1114     BindIndirectSymbols(Asm);
1115
1116     // Compute symbol table information and bind symbol indices.
1117     ComputeSymbolTable(Asm, StringTable, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
1118                        UndefinedSymbolData);
1119   }
1120
1121
1122   bool IsFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
1123                             const MCValue Target,
1124                             bool IsPCRel,
1125                             const MCFragment *DF) const {
1126     // If we are using scattered symbols, determine whether this value is
1127     // actually resolved; scattering may cause atoms to move.
1128     if (Asm.getBackend().hasScatteredSymbols()) {
1129       if (Asm.getBackend().hasReliableSymbolDifference()) {
1130         // If this is a PCrel relocation, find the base atom (identified by its
1131         // symbol) that the fixup value is relative to.
1132         const MCSymbolData *BaseSymbol = 0;
1133         if (IsPCRel) {
1134           BaseSymbol = DF->getAtom();
1135           if (!BaseSymbol)
1136             return false;
1137         }
1138
1139         return isScatteredFixupFullyResolved(Asm, Target, BaseSymbol);
1140       } else {
1141         const MCSection *BaseSection = 0;
1142         if (IsPCRel)
1143           BaseSection = &DF->getParent()->getSection();
1144
1145         return isScatteredFixupFullyResolvedSimple(Asm, Target, BaseSection);
1146       }
1147     }
1148     return true;
1149   }
1150
1151   void WriteObject(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout) {
1152     unsigned NumSections = Asm.size();
1153
1154     // The section data starts after the header, the segment load command (and
1155     // section headers) and the symbol table.
1156     unsigned NumLoadCommands = 1;
1157     uint64_t LoadCommandsSize = Is64Bit ?
1158       SegmentLoadCommand64Size + NumSections * Section64Size :
1159       SegmentLoadCommand32Size + NumSections * Section32Size;
1160
1161     // Add the symbol table load command sizes, if used.
1162     unsigned NumSymbols = LocalSymbolData.size() + ExternalSymbolData.size() +
1163       UndefinedSymbolData.size();
1164     if (NumSymbols) {
1165       NumLoadCommands += 2;
1166       LoadCommandsSize += SymtabLoadCommandSize + DysymtabLoadCommandSize;
1167     }
1168
1169     // Compute the total size of the section data, as well as its file size and
1170     // vm size.
1171     uint64_t SectionDataStart = (Is64Bit ? Header64Size : Header32Size)
1172       + LoadCommandsSize;
1173     uint64_t SectionDataSize = 0;
1174     uint64_t SectionDataFileSize = 0;
1175     uint64_t VMSize = 0;
1176     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1177            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1178       const MCSectionData &SD = *it;
1179       uint64_t Address = Layout.getSectionAddress(&SD);
1180       uint64_t Size = Layout.getSectionSize(&SD);
1181       uint64_t FileSize = Layout.getSectionFileSize(&SD);
1182
1183       VMSize = std::max(VMSize, Address + Size);
1184
1185       if (Asm.getBackend().isVirtualSection(SD.getSection()))
1186         continue;
1187
1188       SectionDataSize = std::max(SectionDataSize, Address + Size);
1189       SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize, Address + FileSize);
1190     }
1191
1192     // The section data is padded to 4 bytes.
1193     //
1194     // FIXME: Is this machine dependent?
1195     unsigned SectionDataPadding = OffsetToAlignment(SectionDataFileSize, 4);
1196     SectionDataFileSize += SectionDataPadding;
1197
1198     // Write the prolog, starting with the header and load command...
1199     WriteHeader(NumLoadCommands, LoadCommandsSize,
1200                 Asm.getSubsectionsViaSymbols());
1201     WriteSegmentLoadCommand(NumSections, VMSize,
1202                             SectionDataStart, SectionDataSize);
1203
1204     // ... and then the section headers.
1205     uint64_t RelocTableEnd = SectionDataStart + SectionDataFileSize;
1206     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1207            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1208       std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs = Relocations[it];
1209       unsigned NumRelocs = Relocs.size();
1210       uint64_t SectionStart = SectionDataStart + Layout.getSectionAddress(it);
1211       WriteSection(Asm, Layout, *it, SectionStart, RelocTableEnd, NumRelocs);
1212       RelocTableEnd += NumRelocs * RelocationInfoSize;
1213     }
1214
1215     // Write the symbol table load command, if used.
1216     if (NumSymbols) {
1217       unsigned FirstLocalSymbol = 0;
1218       unsigned NumLocalSymbols = LocalSymbolData.size();
1219       unsigned FirstExternalSymbol = FirstLocalSymbol + NumLocalSymbols;
1220       unsigned NumExternalSymbols = ExternalSymbolData.size();
1221       unsigned FirstUndefinedSymbol = FirstExternalSymbol + NumExternalSymbols;
1222       unsigned NumUndefinedSymbols = UndefinedSymbolData.size();
1223       unsigned NumIndirectSymbols = Asm.indirect_symbol_size();
1224       unsigned NumSymTabSymbols =
1225         NumLocalSymbols + NumExternalSymbols + NumUndefinedSymbols;
1226       uint64_t IndirectSymbolSize = NumIndirectSymbols * 4;
1227       uint64_t IndirectSymbolOffset = 0;
1228
1229       // If used, the indirect symbols are written after the section data.
1230       if (NumIndirectSymbols)
1231         IndirectSymbolOffset = RelocTableEnd;
1232
1233       // The symbol table is written after the indirect symbol data.
1234       uint64_t SymbolTableOffset = RelocTableEnd + IndirectSymbolSize;
1235
1236       // The string table is written after symbol table.
1237       uint64_t StringTableOffset =
1238         SymbolTableOffset + NumSymTabSymbols * (Is64Bit ? Nlist64Size :
1239                                                 Nlist32Size);
1240       WriteSymtabLoadCommand(SymbolTableOffset, NumSymTabSymbols,
1241                              StringTableOffset, StringTable.size());
1242
1243       WriteDysymtabLoadCommand(FirstLocalSymbol, NumLocalSymbols,
1244                                FirstExternalSymbol, NumExternalSymbols,
1245                                FirstUndefinedSymbol, NumUndefinedSymbols,
1246                                IndirectSymbolOffset, NumIndirectSymbols);
1247     }
1248
1249     // Write the actual section data.
1250     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1251            ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
1252       Asm.WriteSectionData(it, Layout, Writer);
1253
1254     // Write the extra padding.
1255     WriteZeros(SectionDataPadding);
1256
1257     // Write the relocation entries.
1258     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1259            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1260       // Write the section relocation entries, in reverse order to match 'as'
1261       // (approximately, the exact algorithm is more complicated than this).
1262       std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs = Relocations[it];
1263       for (unsigned i = 0, e = Relocs.size(); i != e; ++i) {
1264         Write32(Relocs[e - i - 1].Word0);
1265         Write32(Relocs[e - i - 1].Word1);
1266       }
1267     }
1268
1269     // Write the symbol table data, if used.
1270     if (NumSymbols) {
1271       // Write the indirect symbol entries.
1272       for (MCAssembler::const_indirect_symbol_iterator
1273              it = Asm.indirect_symbol_begin(),
1274              ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
1275         // Indirect symbols in the non lazy symbol pointer section have some
1276         // special handling.
1277         const MCSectionMachO &Section =
1278           static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
1279         if (Section.getType() == MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS) {
1280           // If this symbol is defined and internal, mark it as such.
1281           if (it->Symbol->isDefined() &&
1282               !Asm.getSymbolData(*it->Symbol).isExternal()) {
1283             uint32_t Flags = ISF_Local;
1284             if (it->Symbol->isAbsolute())
1285               Flags |= ISF_Absolute;
1286             Write32(Flags);
1287             continue;
1288           }
1289         }
1290
1291         Write32(Asm.getSymbolData(*it->Symbol).getIndex());
1292       }
1293
1294       // FIXME: Check that offsets match computed ones.
1295
1296       // Write the symbol table entries.
1297       for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1298         WriteNlist(LocalSymbolData[i], Layout);
1299       for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1300         WriteNlist(ExternalSymbolData[i], Layout);
1301       for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
1302         WriteNlist(UndefinedSymbolData[i], Layout);
1303
1304       // Write the string table.
1305       OS << StringTable.str();
1306     }
1307   }
1308 };
1309
1310 }
1311
1312 MachObjectWriter::MachObjectWriter(raw_ostream &OS,
1313                                    bool Is64Bit,
1314                                    bool IsLittleEndian)
1315   : MCObjectWriter(OS, IsLittleEndian)
1316 {
1317   Impl = new MachObjectWriterImpl(this, Is64Bit);
1318 }
1319
1320 MachObjectWriter::~MachObjectWriter() {
1321   delete (MachObjectWriterImpl*) Impl;
1322 }
1323
1324 void MachObjectWriter::ExecutePostLayoutBinding(MCAssembler &Asm) {
1325   ((MachObjectWriterImpl*) Impl)->ExecutePostLayoutBinding(Asm);
1326 }
1327
1328 void MachObjectWriter::RecordRelocation(const MCAssembler &Asm,
1329                                         const MCAsmLayout &Layout,
1330                                         const MCFragment *Fragment,
1331                                         const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
1332                                         uint64_t &FixedValue) {
1333   ((MachObjectWriterImpl*) Impl)->RecordRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
1334                                                    Target, FixedValue);
1335 }
1336
1337 bool MachObjectWriter::IsFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
1338                                            const MCValue Target,
1339                                            bool IsPCRel,
1340                                            const MCFragment *DF) const {
1341   return ((MachObjectWriterImpl*) Impl)->IsFixupFullyResolved(Asm, Target,
1342                                                               IsPCRel, DF);
1343 }
1344
1345 void MachObjectWriter::WriteObject(const MCAssembler &Asm,
1346                                    const MCAsmLayout &Layout) {
1347   ((MachObjectWriterImpl*) Impl)->WriteObject(Asm, Layout);
1348 }