lib/Target/X86/MCTargetDesc/X86AsmBackend.cpp

   1 //===-- X86AsmBackend.cpp - X86 Assembler Backend -------------------------===//
   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 "MCTargetDesc/X86BaseInfo.h"
  11 #include "MCTargetDesc/X86FixupKinds.h"
  12 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
  13 #include "llvm/MC/MCAsmBackend.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  15 #include "llvm/MC/MCELFObjectWriter.h"
  16 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  17 #include "llvm/MC/MCFixupKindInfo.h"
  18 #include "llvm/MC/MCMachObjectWriter.h"
  19 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  20 #include "llvm/MC/MCSectionCOFF.h"
  21 #include "llvm/MC/MCSectionELF.h"
  22 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  23 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  24 #include "llvm/Support/ELF.h"
  25 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  26 #include "llvm/Support/MachO.h"
  27 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  28 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 // Option to allow disabling arithmetic relaxation to workaround PR9807, which
  32 // is useful when running bitwise comparison experiments on Darwin. We should be
  33 // able to remove this once PR9807 is resolved.
  34 static cl::opt<bool>
  35 MCDisableArithRelaxation("mc-x86-disable-arith-relaxation",
  36          cl::desc("Disable relaxation of arithmetic instruction for X86"));
  37
  38 static unsigned getFixupKindLog2Size(unsigned Kind) {
  39   switch (Kind) {
  40   default: llvm_unreachable("invalid fixup kind!");
  41   case FK_PCRel_1:
  42   case FK_SecRel_1:
  43   case FK_Data_1: return 0;
  44   case FK_PCRel_2:
  45   case FK_SecRel_2:
  46   case FK_Data_2: return 1;
  47   case FK_PCRel_4:
  48   case X86::reloc_riprel_4byte:
  49   case X86::reloc_riprel_4byte_movq_load:
  50   case X86::reloc_signed_4byte:
  51   case X86::reloc_global_offset_table:
  52   case FK_SecRel_4:
  53   case FK_Data_4: return 2;
  54   case FK_PCRel_8:
  55   case FK_SecRel_8:
  56   case FK_Data_8: return 3;
  57   }
  58 }
  59
  60 namespace {
  61
  62 class X86ELFObjectWriter : public MCELFObjectTargetWriter {
  63 public:
  64   X86ELFObjectWriter(bool is64Bit, uint8_t OSABI, uint16_t EMachine,
  65                      bool HasRelocationAddend, bool foobar)
  66     : MCELFObjectTargetWriter(is64Bit, OSABI, EMachine, HasRelocationAddend) {}
  67 };
  68
  69 class X86AsmBackend : public MCAsmBackend {
  70   StringRef CPU;
  71   bool HasNopl;
  72 public:
  73   X86AsmBackend(const Target &T, StringRef _CPU)
  74     : MCAsmBackend(), CPU(_CPU) {
  75     HasNopl = CPU != "generic" && CPU != "i386" && CPU != "i486" &&
  76               CPU != "i586" && CPU != "pentium" && CPU != "pentium-mmx" &&
  77               CPU != "i686" && CPU != "k6" && CPU != "k6-2" && CPU != "k6-3" &&
  78               CPU != "geode" && CPU != "winchip-c6" && CPU != "winchip2" &&
  79               CPU != "c3" && CPU != "c3-2";
  80   }
  81
  82   unsigned getNumFixupKinds() const {
  83     return X86::NumTargetFixupKinds;
  84   }
  85
  86   const MCFixupKindInfo &getFixupKindInfo(MCFixupKind Kind) const {
  87     const static MCFixupKindInfo Infos[X86::NumTargetFixupKinds] = {
  88       { "reloc_riprel_4byte", 0, 4 * 8, MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
  89       { "reloc_riprel_4byte_movq_load", 0, 4 * 8, MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel},
  90       { "reloc_signed_4byte", 0, 4 * 8, 0},
  91       { "reloc_global_offset_table", 0, 4 * 8, 0}
  92     };
  93
  94     if (Kind < FirstTargetFixupKind)
  95       return MCAsmBackend::getFixupKindInfo(Kind);
  96
  97     assert(unsigned(Kind - FirstTargetFixupKind) < getNumFixupKinds() &&
  98            "Invalid kind!");
  99     return Infos[Kind - FirstTargetFixupKind];
 100   }
 101
 102   void applyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data, unsigned DataSize,
 103                   uint64_t Value) const {
 104     unsigned Size = 1 << getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 105
 106     assert(Fixup.getOffset() + Size <= DataSize &&
 107            "Invalid fixup offset!");
 108
 109     // Check that uppper bits are either all zeros or all ones.
 110     // Specifically ignore overflow/underflow as long as the leakage is
 111     // limited to the lower bits. This is to remain compatible with
 112     // other assemblers.
 113     assert(isIntN(Size * 8 + 1, Value) &&
 114            "Value does not fit in the Fixup field");
 115
 116     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i)
 117       Data[Fixup.getOffset() + i] = uint8_t(Value >> (i * 8));
 118   }
 119
 120   bool mayNeedRelaxation(const MCInst &Inst) const;
 121
 122   bool fixupNeedsRelaxation(const MCFixup &Fixup,
 123                             uint64_t Value,
 124                             const MCRelaxableFragment *DF,
 125                             const MCAsmLayout &Layout) const;
 126
 127   void relaxInstruction(const MCInst &Inst, MCInst &Res) const;
 128
 129   bool writeNopData(uint64_t Count, MCObjectWriter *OW) const;
 130 };
 131 } // end anonymous namespace
 132
 133 static unsigned getRelaxedOpcodeBranch(unsigned Op) {
 134   switch (Op) {
 135   default:
 136     return Op;
 137
 138   case X86::JAE_1: return X86::JAE_4;
 139   case X86::JA_1:  return X86::JA_4;
 140   case X86::JBE_1: return X86::JBE_4;
 141   case X86::JB_1:  return X86::JB_4;
 142   case X86::JE_1:  return X86::JE_4;
 143   case X86::JGE_1: return X86::JGE_4;
 144   case X86::JG_1:  return X86::JG_4;
 145   case X86::JLE_1: return X86::JLE_4;
 146   case X86::JL_1:  return X86::JL_4;
 147   case X86::JMP_1: return X86::JMP_4;
 148   case X86::JNE_1: return X86::JNE_4;
 149   case X86::JNO_1: return X86::JNO_4;
 150   case X86::JNP_1: return X86::JNP_4;
 151   case X86::JNS_1: return X86::JNS_4;
 152   case X86::JO_1:  return X86::JO_4;
 153   case X86::JP_1:  return X86::JP_4;
 154   case X86::JS_1:  return X86::JS_4;
 155   }
 156 }
 157
 158 static unsigned getRelaxedOpcodeArith(unsigned Op) {
 159   switch (Op) {
 160   default:
 161     return Op;
 162
 163     // IMUL
 164   case X86::IMUL16rri8: return X86::IMUL16rri;
 165   case X86::IMUL16rmi8: return X86::IMUL16rmi;
 166   case X86::IMUL32rri8: return X86::IMUL32rri;
 167   case X86::IMUL32rmi8: return X86::IMUL32rmi;
 168   case X86::IMUL64rri8: return X86::IMUL64rri32;
 169   case X86::IMUL64rmi8: return X86::IMUL64rmi32;
 170
 171     // AND
 172   case X86::AND16ri8: return X86::AND16ri;
 173   case X86::AND16mi8: return X86::AND16mi;
 174   case X86::AND32ri8: return X86::AND32ri;
 175   case X86::AND32mi8: return X86::AND32mi;
 176   case X86::AND64ri8: return X86::AND64ri32;
 177   case X86::AND64mi8: return X86::AND64mi32;
 178
 179     // OR
 180   case X86::OR16ri8: return X86::OR16ri;
 181   case X86::OR16mi8: return X86::OR16mi;
 182   case X86::OR32ri8: return X86::OR32ri;
 183   case X86::OR32mi8: return X86::OR32mi;
 184   case X86::OR64ri8: return X86::OR64ri32;
 185   case X86::OR64mi8: return X86::OR64mi32;
 186
 187     // XOR
 188   case X86::XOR16ri8: return X86::XOR16ri;
 189   case X86::XOR16mi8: return X86::XOR16mi;
 190   case X86::XOR32ri8: return X86::XOR32ri;
 191   case X86::XOR32mi8: return X86::XOR32mi;
 192   case X86::XOR64ri8: return X86::XOR64ri32;
 193   case X86::XOR64mi8: return X86::XOR64mi32;
 194
 195     // ADD
 196   case X86::ADD16ri8: return X86::ADD16ri;
 197   case X86::ADD16mi8: return X86::ADD16mi;
 198   case X86::ADD32ri8: return X86::ADD32ri;
 199   case X86::ADD32mi8: return X86::ADD32mi;
 200   case X86::ADD64ri8: return X86::ADD64ri32;
 201   case X86::ADD64mi8: return X86::ADD64mi32;
 202
 203     // SUB
 204   case X86::SUB16ri8: return X86::SUB16ri;
 205   case X86::SUB16mi8: return X86::SUB16mi;
 206   case X86::SUB32ri8: return X86::SUB32ri;
 207   case X86::SUB32mi8: return X86::SUB32mi;
 208   case X86::SUB64ri8: return X86::SUB64ri32;
 209   case X86::SUB64mi8: return X86::SUB64mi32;
 210
 211     // CMP
 212   case X86::CMP16ri8: return X86::CMP16ri;
 213   case X86::CMP16mi8: return X86::CMP16mi;
 214   case X86::CMP32ri8: return X86::CMP32ri;
 215   case X86::CMP32mi8: return X86::CMP32mi;
 216   case X86::CMP64ri8: return X86::CMP64ri32;
 217   case X86::CMP64mi8: return X86::CMP64mi32;
 218
 219     // PUSH
 220   case X86::PUSH32i8:  return X86::PUSHi32;
 221   case X86::PUSH16i8:  return X86::PUSHi16;
 222   case X86::PUSH64i8:  return X86::PUSH64i32;
 223   case X86::PUSH64i16: return X86::PUSH64i32;
 224   }
 225 }
 226
 227 static unsigned getRelaxedOpcode(unsigned Op) {
 228   unsigned R = getRelaxedOpcodeArith(Op);
 229   if (R != Op)
 230     return R;
 231   return getRelaxedOpcodeBranch(Op);
 232 }
 233
 234 bool X86AsmBackend::mayNeedRelaxation(const MCInst &Inst) const {
 235   // Branches can always be relaxed.
 236   if (getRelaxedOpcodeBranch(Inst.getOpcode()) != Inst.getOpcode())
 237     return true;
 238
 239   if (MCDisableArithRelaxation)
 240     return false;
 241
 242   // Check if this instruction is ever relaxable.
 243   if (getRelaxedOpcodeArith(Inst.getOpcode()) == Inst.getOpcode())
 244     return false;
 245
 246
 247   // Check if it has an expression and is not RIP relative.
 248   bool hasExp = false;
 249   bool hasRIP = false;
 250   for (unsigned i = 0; i < Inst.getNumOperands(); ++i) {
 251     const MCOperand &Op = Inst.getOperand(i);
 252     if (Op.isExpr())
 253       hasExp = true;
 254
 255     if (Op.isReg() && Op.getReg() == X86::RIP)
 256       hasRIP = true;
 257   }
 258
 259   // FIXME: Why exactly do we need the !hasRIP? Is it just a limitation on
 260   // how we do relaxations?
 261   return hasExp && !hasRIP;
 262 }
 263
 264 bool X86AsmBackend::fixupNeedsRelaxation(const MCFixup &Fixup,
 265                                          uint64_t Value,
 266                                          const MCRelaxableFragment *DF,
 267                                          const MCAsmLayout &Layout) const {
 268   // Relax if the value is too big for a (signed) i8.
 269   return int64_t(Value) != int64_t(int8_t(Value));
 270 }
 271
 272 // FIXME: Can tblgen help at all here to verify there aren't other instructions
 273 // we can relax?
 274 void X86AsmBackend::relaxInstruction(const MCInst &Inst, MCInst &Res) const {
 275   // The only relaxations X86 does is from a 1byte pcrel to a 4byte pcrel.
 276   unsigned RelaxedOp = getRelaxedOpcode(Inst.getOpcode());
 277
 278   if (RelaxedOp == Inst.getOpcode()) {
 279     SmallString<256> Tmp;
 280     raw_svector_ostream OS(Tmp);
 281     Inst.dump_pretty(OS);
 282     OS << "\n";
 283     report_fatal_error("unexpected instruction to relax: " + OS.str());
 284   }
 285
 286   Res = Inst;
 287   Res.setOpcode(RelaxedOp);
 288 }
 289
 290 /// \brief Write a sequence of optimal nops to the output, covering \p Count
 291 /// bytes.
 292 /// \return - true on success, false on failure
 293 bool X86AsmBackend::writeNopData(uint64_t Count, MCObjectWriter *OW) const {
 294   static const uint8_t Nops[10][10] = {
 295     // nop
 296     {0x90},
 297     // xchg %ax,%ax
 298     {0x66, 0x90},
 299     // nopl (%[re]ax)
 300     {0x0f, 0x1f, 0x00},
 301     // nopl 0(%[re]ax)
 302     {0x0f, 0x1f, 0x40, 0x00},
 303     // nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
 304     {0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
 305     // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
 306     {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
 307     // nopl 0L(%[re]ax)
 308     {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
 309     // nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
 310     {0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
 311     // nopw 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
 312     {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
 313     // nopw %cs:0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
 314     {0x66, 0x2e, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
 315   };
 316
 317   // This CPU doesn't support long nops. If needed add more.
 318   // FIXME: Can we get this from the subtarget somehow?
 319   // FIXME: We could generated something better than plain 0x90.
 320   if (!HasNopl) {
 321     for (uint64_t i = 0; i < Count; ++i)
 322       OW->Write8(0x90);
 323     return true;
 324   }
 325
 326   // 15 is the longest single nop instruction.  Emit as many 15-byte nops as
 327   // needed, then emit a nop of the remaining length.
 328   do {
 329     const uint8_t ThisNopLength = (uint8_t) std::min(Count, (uint64_t) 15);
 330     const uint8_t Prefixes = ThisNopLength <= 10 ? 0 : ThisNopLength - 10;
 331     for (uint8_t i = 0; i < Prefixes; i++)
 332       OW->Write8(0x66);
 333     const uint8_t Rest = ThisNopLength - Prefixes;
 334     for (uint8_t i = 0; i < Rest; i++)
 335       OW->Write8(Nops[Rest - 1][i]);
 336     Count -= ThisNopLength;
 337   } while (Count != 0);
 338
 339   return true;
 340 }
 341
 342 /* *** */
 343
 344 namespace {
 345
 346 class ELFX86AsmBackend : public X86AsmBackend {
 347 public:
 348   uint8_t OSABI;
 349   ELFX86AsmBackend(const Target &T, uint8_t _OSABI, StringRef CPU)
 350       : X86AsmBackend(T, CPU), OSABI(_OSABI) {}
 351 };
 352
 353 class ELFX86_32AsmBackend : public ELFX86AsmBackend {
 354 public:
 355   ELFX86_32AsmBackend(const Target &T, uint8_t OSABI, StringRef CPU)
 356     : ELFX86AsmBackend(T, OSABI, CPU) {}
 357
 358   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 359     return createX86ELFObjectWriter(OS, /*IsELF64*/ false, OSABI, ELF::EM_386);
 360   }
 361 };
 362
 363 class ELFX86_64AsmBackend : public ELFX86AsmBackend {
 364 public:
 365   ELFX86_64AsmBackend(const Target &T, uint8_t OSABI, StringRef CPU)
 366     : ELFX86AsmBackend(T, OSABI, CPU) {}
 367
 368   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 369     return createX86ELFObjectWriter(OS, /*IsELF64*/ true, OSABI, ELF::EM_X86_64);
 370   }
 371 };
 372
 373 class WindowsX86AsmBackend : public X86AsmBackend {
 374   bool Is64Bit;
 375
 376 public:
 377   WindowsX86AsmBackend(const Target &T, bool is64Bit, StringRef CPU)
 378     : X86AsmBackend(T, CPU)
 379     , Is64Bit(is64Bit) {
 380   }
 381
 382   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 383     return createX86WinCOFFObjectWriter(OS, Is64Bit);
 384   }
 385 };
 386
 387 namespace CU {
 388
 389   /// Compact unwind encoding values.
 390   enum CompactUnwindEncodings {
 391     /// [RE]BP based frame where [RE]BP is pused on the stack immediately after
 392     /// the return address, then [RE]SP is moved to [RE]BP.
 393     UNWIND_MODE_BP_FRAME                   = 0x01000000,
 394
 395     /// A frameless function with a small constant stack size.
 396     UNWIND_MODE_STACK_IMMD                 = 0x02000000,
 397
 398     /// A frameless function with a large constant stack size.
 399     UNWIND_MODE_STACK_IND                  = 0x03000000,
 400
 401     /// No compact unwind encoding is available.
 402     UNWIND_MODE_DWARF                      = 0x04000000,
 403
 404     /// Mask for encoding the frame registers.
 405     UNWIND_BP_FRAME_REGISTERS              = 0x00007FFF,
 406
 407     /// Mask for encoding the frameless registers.
 408     UNWIND_FRAMELESS_STACK_REG_PERMUTATION = 0x000003FF
 409   };
 410
 411 } // end CU namespace
 412
 413 class DarwinX86AsmBackend : public X86AsmBackend {
 414   const MCRegisterInfo &MRI;
 415
 416   /// \brief Number of registers that can be saved in a compact unwind encoding.
 417   enum { CU_NUM_SAVED_REGS = 6 };
 418
 419   mutable unsigned SavedRegs[CU_NUM_SAVED_REGS];
 420   bool Is64Bit;
 421
 422   unsigned OffsetSize;                   ///< Offset of a "push" instruction.
 423   unsigned PushInstrSize;                ///< Size of a "push" instruction.
 424   unsigned MoveInstrSize;                ///< Size of a "move" instruction.
 425   unsigned StackDivide;                  ///< Amount to adjust stack stize by.
 426 protected:
 427   /// \brief Implementation of algorithm to generate the compact unwind encoding
 428   /// for the CFI instructions.
 429   uint32_t
 430   generateCompactUnwindEncodingImpl(ArrayRef<MCCFIInstruction> Instrs) const {
 431     if (Instrs.empty()) return 0;
 432
 433     // Reset the saved registers.
 434     unsigned SavedRegIdx = 0;
 435     memset(SavedRegs, 0, sizeof(SavedRegs));
 436
 437     bool HasFP = false;
 438
 439     // Encode that we are using EBP/RBP as the frame pointer.
 440     uint32_t CompactUnwindEncoding = 0;
 441
 442     unsigned SubtractInstrIdx = Is64Bit ? 3 : 2;
 443     unsigned InstrOffset = 0;
 444     unsigned StackAdjust = 0;
 445     unsigned StackSize = 0;
 446     unsigned PrevStackSize = 0;
 447     unsigned NumDefCFAOffsets = 0;
 448
 449     for (unsigned i = 0, e = Instrs.size(); i != e; ++i) {
 450       const MCCFIInstruction &Inst = Instrs[i];
 451
 452       switch (Inst.getOperation()) {
 453       default:
 454         // Any other CFI directives indicate a frame that we aren't prepared
 455         // to represent via compact unwind, so just bail out.
 456         return 0;
 457       case MCCFIInstruction::OpDefCfaRegister: {
 458         // Defines a frame pointer. E.g.
 459         //
 460         //     movq %rsp, %rbp
 461         //  L0:
 462         //     .cfi_def_cfa_register %rbp
 463         //
 464         HasFP = true;
 465         assert(MRI.getLLVMRegNum(Inst.getRegister(), true) ==
 466                (Is64Bit ? X86::RBP : X86::EBP) && "Invalid frame pointer!");
 467
 468         // Reset the counts.
 469         memset(SavedRegs, 0, sizeof(SavedRegs));
 470         StackAdjust = 0;
 471         SavedRegIdx = 0;
 472         InstrOffset += MoveInstrSize;
 473         break;
 474       }
 475       case MCCFIInstruction::OpDefCfaOffset: {
 476         // Defines a new offset for the CFA. E.g.
 477         //
 478         //  With frame:
 479         //
 480         //     pushq %rbp
 481         //  L0:
 482         //     .cfi_def_cfa_offset 16
 483         //
 484         //  Without frame:
 485         //
 486         //     subq $72, %rsp
 487         //  L0:
 488         //     .cfi_def_cfa_offset 80
 489         //
 490         PrevStackSize = StackSize;
 491         StackSize = std::abs(Inst.getOffset()) / StackDivide;
 492         ++NumDefCFAOffsets;
 493         break;
 494       }
 495       case MCCFIInstruction::OpOffset: {
 496         // Defines a "push" of a callee-saved register. E.g.
 497         //
 498         //     pushq %r15
 499         //     pushq %r14
 500         //     pushq %rbx
 501         //  L0:
 502         //     subq $120, %rsp
 503         //  L1:
 504         //     .cfi_offset %rbx, -40
 505         //     .cfi_offset %r14, -32
 506         //     .cfi_offset %r15, -24
 507         //
 508         if (SavedRegIdx == CU_NUM_SAVED_REGS)
 509           // If there are too many saved registers, we cannot use a compact
 510           // unwind encoding.
 511           return CU::UNWIND_MODE_DWARF;
 512
 513         unsigned Reg = MRI.getLLVMRegNum(Inst.getRegister(), true);
 514         SavedRegs[SavedRegIdx++] = Reg;
 515         StackAdjust += OffsetSize;
 516         InstrOffset += PushInstrSize;
 517         break;
 518       }
 519       }
 520     }
 521
 522     StackAdjust /= StackDivide;
 523
 524     if (HasFP) {
 525       if ((StackAdjust & 0xFF) != StackAdjust)
 526         // Offset was too big for a compact unwind encoding.
 527         return CU::UNWIND_MODE_DWARF;
 528
 529       // Get the encoding of the saved registers when we have a frame pointer.
 530       uint32_t RegEnc = encodeCompactUnwindRegistersWithFrame();
 531       if (RegEnc == ~0U) return CU::UNWIND_MODE_DWARF;
 532
 533       CompactUnwindEncoding |= CU::UNWIND_MODE_BP_FRAME;
 534       CompactUnwindEncoding |= (StackAdjust & 0xFF) << 16;
 535       CompactUnwindEncoding |= RegEnc & CU::UNWIND_BP_FRAME_REGISTERS;
 536     } else {
 537       // If the amount of the stack allocation is the size of a register, then
 538       // we "push" the RAX/EAX register onto the stack instead of adjusting the
 539       // stack pointer with a SUB instruction. We don't support the push of the
 540       // RAX/EAX register with compact unwind. So we check for that situation
 541       // here.
 542       if ((NumDefCFAOffsets == SavedRegIdx + 1 &&
 543            StackSize - PrevStackSize == 1) ||
 544           (Instrs.size() == 1 && NumDefCFAOffsets == 1 && StackSize == 2))
 545         return CU::UNWIND_MODE_DWARF;
 546
 547       SubtractInstrIdx += InstrOffset;
 548       ++StackAdjust;
 549
 550       if ((StackSize & 0xFF) == StackSize) {
 551         // Frameless stack with a small stack size.
 552         CompactUnwindEncoding |= CU::UNWIND_MODE_STACK_IMMD;
 553
 554         // Encode the stack size.
 555         CompactUnwindEncoding |= (StackSize & 0xFF) << 16;
 556       } else {
 557         if ((StackAdjust & 0x7) != StackAdjust)
 558           // The extra stack adjustments are too big for us to handle.
 559           return CU::UNWIND_MODE_DWARF;
 560
 561         // Frameless stack with an offset too large for us to encode compactly.
 562         CompactUnwindEncoding |= CU::UNWIND_MODE_STACK_IND;
 563
 564         // Encode the offset to the nnnnnn value in the 'subl $nnnnnn, ESP'
 565         // instruction.
 566         CompactUnwindEncoding |= (SubtractInstrIdx & 0xFF) << 16;
 567
 568         // Encode any extra stack stack adjustments (done via push
 569         // instructions).
 570         CompactUnwindEncoding |= (StackAdjust & 0x7) << 13;
 571       }
 572
 573       // Encode the number of registers saved. (Reverse the list first.)
 574       std::reverse(&SavedRegs[0], &SavedRegs[SavedRegIdx]);
 575       CompactUnwindEncoding |= (SavedRegIdx & 0x7) << 10;
 576
 577       // Get the encoding of the saved registers when we don't have a frame
 578       // pointer.
 579       uint32_t RegEnc = encodeCompactUnwindRegistersWithoutFrame(SavedRegIdx);
 580       if (RegEnc == ~0U) return CU::UNWIND_MODE_DWARF;
 581
 582       // Encode the register encoding.
 583       CompactUnwindEncoding |=
 584         RegEnc & CU::UNWIND_FRAMELESS_STACK_REG_PERMUTATION;
 585     }
 586
 587     return CompactUnwindEncoding;
 588   }
 589
 590 private:
 591   /// \brief Get the compact unwind number for a given register. The number
 592   /// corresponds to the enum lists in compact_unwind_encoding.h.
 593   int getCompactUnwindRegNum(unsigned Reg) const {
 594     static const uint16_t CU32BitRegs[7] = {
 595       X86::EBX, X86::ECX, X86::EDX, X86::EDI, X86::ESI, X86::EBP, 0
 596     };
 597     static const uint16_t CU64BitRegs[] = {
 598       X86::RBX, X86::R12, X86::R13, X86::R14, X86::R15, X86::RBP, 0
 599     };
 600     const uint16_t *CURegs = Is64Bit ? CU64BitRegs : CU32BitRegs;
 601     for (int Idx = 1; *CURegs; ++CURegs, ++Idx)
 602       if (*CURegs == Reg)
 603         return Idx;
 604
 605     return -1;
 606   }
 607
 608   /// \brief Return the registers encoded for a compact encoding with a frame
 609   /// pointer.
 610   uint32_t encodeCompactUnwindRegistersWithFrame() const {
 611     // Encode the registers in the order they were saved --- 3-bits per
 612     // register. The list of saved registers is assumed to be in reverse
 613     // order. The registers are numbered from 1 to CU_NUM_SAVED_REGS.
 614     uint32_t RegEnc = 0;
 615     for (int i = 0, Idx = 0; i != CU_NUM_SAVED_REGS; ++i) {
 616       unsigned Reg = SavedRegs[i];
 617       if (Reg == 0) break;
 618
 619       int CURegNum = getCompactUnwindRegNum(Reg);
 620       if (CURegNum == -1) return ~0U;
 621
 622       // Encode the 3-bit register number in order, skipping over 3-bits for
 623       // each register.
 624       RegEnc |= (CURegNum & 0x7) << (Idx++ * 3);
 625     }
 626
 627     assert((RegEnc & 0x3FFFF) == RegEnc &&
 628            "Invalid compact register encoding!");
 629     return RegEnc;
 630   }
 631
 632   /// \brief Create the permutation encoding used with frameless stacks. It is
 633   /// passed the number of registers to be saved and an array of the registers
 634   /// saved.
 635   uint32_t encodeCompactUnwindRegistersWithoutFrame(unsigned RegCount) const {
 636     // The saved registers are numbered from 1 to 6. In order to encode the
 637     // order in which they were saved, we re-number them according to their
 638     // place in the register order. The re-numbering is relative to the last
 639     // re-numbered register. E.g., if we have registers {6, 2, 4, 5} saved in
 640     // that order:
 641     //
 642     //    Orig  Re-Num
 643     //    ----  ------
 644     //     6       6
 645     //     2       2
 646     //     4       3
 647     //     5       3
 648     //
 649     for (unsigned i = 0; i != CU_NUM_SAVED_REGS; ++i) {
 650       int CUReg = getCompactUnwindRegNum(SavedRegs[i]);
 651       if (CUReg == -1) return ~0U;
 652       SavedRegs[i] = CUReg;
 653     }
 654
 655     // Reverse the list.
 656     std::reverse(&SavedRegs[0], &SavedRegs[CU_NUM_SAVED_REGS]);
 657
 658     uint32_t RenumRegs[CU_NUM_SAVED_REGS];
 659     for (unsigned i = CU_NUM_SAVED_REGS - RegCount; i < CU_NUM_SAVED_REGS; ++i){
 660       unsigned Countless = 0;
 661       for (unsigned j = CU_NUM_SAVED_REGS - RegCount; j < i; ++j)
 662         if (SavedRegs[j] < SavedRegs[i])
 663           ++Countless;
 664
 665       RenumRegs[i] = SavedRegs[i] - Countless - 1;
 666     }
 667
 668     // Take the renumbered values and encode them into a 10-bit number.
 669     uint32_t permutationEncoding = 0;
 670     switch (RegCount) {
 671     case 6:
 672       permutationEncoding |= 120 * RenumRegs[0] + 24 * RenumRegs[1]
 673                              + 6 * RenumRegs[2] +  2 * RenumRegs[3]
 674                              +     RenumRegs[4];
 675       break;
 676     case 5:
 677       permutationEncoding |= 120 * RenumRegs[1] + 24 * RenumRegs[2]
 678                              + 6 * RenumRegs[3] +  2 * RenumRegs[4]
 679                              +     RenumRegs[5];
 680       break;
 681     case 4:
 682       permutationEncoding |=  60 * RenumRegs[2] + 12 * RenumRegs[3]
 683                              + 3 * RenumRegs[4] +      RenumRegs[5];
 684       break;
 685     case 3:
 686       permutationEncoding |=  20 * RenumRegs[3] +  4 * RenumRegs[4]
 687                              +     RenumRegs[5];
 688       break;
 689     case 2:
 690       permutationEncoding |=   5 * RenumRegs[4] +      RenumRegs[5];
 691       break;
 692     case 1:
 693       permutationEncoding |=       RenumRegs[5];
 694       break;
 695     }
 696
 697     assert((permutationEncoding & 0x3FF) == permutationEncoding &&
 698            "Invalid compact register encoding!");
 699     return permutationEncoding;
 700   }
 701
 702 public:
 703   DarwinX86AsmBackend(const Target &T, const MCRegisterInfo &MRI, StringRef CPU,
 704                       bool Is64Bit)
 705     : X86AsmBackend(T, CPU), MRI(MRI), Is64Bit(Is64Bit) {
 706     memset(SavedRegs, 0, sizeof(SavedRegs));
 707     OffsetSize = Is64Bit ? 8 : 4;
 708     MoveInstrSize = Is64Bit ? 3 : 2;
 709     StackDivide = Is64Bit ? 8 : 4;
 710     PushInstrSize = 1;
 711   }
 712 };
 713
 714 class DarwinX86_32AsmBackend : public DarwinX86AsmBackend {
 715   bool SupportsCU;
 716 public:
 717   DarwinX86_32AsmBackend(const Target &T, const MCRegisterInfo &MRI,
 718                          StringRef CPU, bool SupportsCU)
 719     : DarwinX86AsmBackend(T, MRI, CPU, false), SupportsCU(SupportsCU) {}
 720
 721   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 722     return createX86MachObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/false,
 723                                      MachO::CPU_TYPE_I386,
 724                                      MachO::CPU_SUBTYPE_I386_ALL);
 725   }
 726
 727   /// \brief Generate the compact unwind encoding for the CFI instructions.
 728   virtual uint32_t
 729   generateCompactUnwindEncoding(ArrayRef<MCCFIInstruction> Instrs) const {
 730     return SupportsCU ? generateCompactUnwindEncodingImpl(Instrs) : 0;
 731   }
 732 };
 733
 734 class DarwinX86_64AsmBackend : public DarwinX86AsmBackend {
 735   bool SupportsCU;
 736   const MachO::CPUSubTypeX86 Subtype;
 737 public:
 738   DarwinX86_64AsmBackend(const Target &T, const MCRegisterInfo &MRI,
 739                          StringRef CPU, bool SupportsCU,
 740                          MachO::CPUSubTypeX86 st)
 741     : DarwinX86AsmBackend(T, MRI, CPU, true), SupportsCU(SupportsCU),
 742       Subtype(st) {
 743     HasReliableSymbolDifference = true;
 744   }
 745
 746   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 747     return createX86MachObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/true,
 748                                      MachO::CPU_TYPE_X86_64, Subtype);
 749   }
 750
 751   virtual bool doesSectionRequireSymbols(const MCSection &Section) const {
 752     // Temporary labels in the string literals sections require symbols. The
 753     // issue is that the x86_64 relocation format does not allow symbol +
 754     // offset, and so the linker does not have enough information to resolve the
 755     // access to the appropriate atom unless an external relocation is used. For
 756     // non-cstring sections, we expect the compiler to use a non-temporary label
 757     // for anything that could have an addend pointing outside the symbol.
 758     //
 759     // See <rdar://problem/4765733>.
 760     const MCSectionMachO &SMO = static_cast<const MCSectionMachO&>(Section);
 761     return SMO.getType() == MCSectionMachO::S_CSTRING_LITERALS;
 762   }
 763
 764   virtual bool isSectionAtomizable(const MCSection &Section) const {
 765     const MCSectionMachO &SMO = static_cast<const MCSectionMachO&>(Section);
 766     // Fixed sized data sections are uniqued, they cannot be diced into atoms.
 767     switch (SMO.getType()) {
 768     default:
 769       return true;
 770
 771     case MCSectionMachO::S_4BYTE_LITERALS:
 772     case MCSectionMachO::S_8BYTE_LITERALS:
 773     case MCSectionMachO::S_16BYTE_LITERALS:
 774     case MCSectionMachO::S_LITERAL_POINTERS:
 775     case MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS:
 776     case MCSectionMachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS:
 777     case MCSectionMachO::S_MOD_INIT_FUNC_POINTERS:
 778     case MCSectionMachO::S_MOD_TERM_FUNC_POINTERS:
 779     case MCSectionMachO::S_INTERPOSING:
 780       return false;
 781     }
 782   }
 783
 784   /// \brief Generate the compact unwind encoding for the CFI instructions.
 785   virtual uint32_t
 786   generateCompactUnwindEncoding(ArrayRef<MCCFIInstruction> Instrs) const {
 787     return SupportsCU ? generateCompactUnwindEncodingImpl(Instrs) : 0;
 788   }
 789 };
 790
 791 } // end anonymous namespace
 792
 793 MCAsmBackend *llvm::createX86_32AsmBackend(const Target &T,
 794                                            const MCRegisterInfo &MRI,
 795                                            StringRef TT,
 796                                            StringRef CPU) {
 797   Triple TheTriple(TT);
 798
 799   if (TheTriple.isOSBinFormatMachO())
 800     return new DarwinX86_32AsmBackend(T, MRI, CPU,
 801                                       TheTriple.isMacOSX() &&
 802                                       !TheTriple.isMacOSXVersionLT(10, 7));
 803
 804   if (TheTriple.isOSWindows() && !TheTriple.isOSBinFormatELF())
 805     return new WindowsX86AsmBackend(T, false, CPU);
 806
 807   uint8_t OSABI = MCELFObjectTargetWriter::getOSABI(TheTriple.getOS());
 808   return new ELFX86_32AsmBackend(T, OSABI, CPU);
 809 }
 810
 811 MCAsmBackend *llvm::createX86_64AsmBackend(const Target &T,
 812                                            const MCRegisterInfo &MRI,
 813                                            StringRef TT,
 814                                            StringRef CPU) {
 815   Triple TheTriple(TT);
 816
 817   if (TheTriple.isOSBinFormatMachO()) {
 818     MachO::CPUSubTypeX86 CS =
 819         StringSwitch<MachO::CPUSubTypeX86>(TheTriple.getArchName())
 820             .Case("x86_64h", MachO::CPU_SUBTYPE_X86_64_H)
 821             .Default(MachO::CPU_SUBTYPE_X86_64_ALL);
 822     return new DarwinX86_64AsmBackend(T, MRI, CPU,
 823                                       TheTriple.isMacOSX() &&
 824                                       !TheTriple.isMacOSXVersionLT(10, 7), CS);
 825   }
 826
 827   if (TheTriple.isOSWindows() && !TheTriple.isOSBinFormatELF())
 828     return new WindowsX86AsmBackend(T, true, CPU);
 829
 830   uint8_t OSABI = MCELFObjectTargetWriter::getOSABI(TheTriple.getOS());
 831   return new ELFX86_64AsmBackend(T, OSABI, CPU);
 832 }