ed7dfb1a4120cb2ef9104004b6a1a6f134a6b71d
[oota-llvm.git] / tools / edis / EDDisassembler.cpp
1 //===-EDDisassembler.cpp - LLVM Enhanced Disassembler ---------------------===//
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 // This file implements the Enhanced Disassembly library's  disassembler class.
11 // The disassembler is responsible for vending individual instructions according
12 // to a given architecture and disassembly syntax.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "EDDisassembler.h"
17 #include "EDInst.h"
18
19 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
21 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
22 #include "llvm/MC/MCContext.h"
23 #include "llvm/MC/MCDisassembler.h"
24 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
25 #include "llvm/MC/MCInst.h"
26 #include "llvm/MC/MCInstPrinter.h"
27 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
28 #include "llvm/MC/MCParser/AsmLexer.h"
29 #include "llvm/MC/MCParser/AsmParser.h"
30 #include "llvm/MC/MCParser/MCAsmParser.h"
31 #include "llvm/MC/MCParser/MCParsedAsmOperand.h"
32 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
33 #include "llvm/Support/MemoryObject.h"
34 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
35 #include "llvm/Target/TargetAsmLexer.h"
36 #include "llvm/Target/TargetAsmParser.h"
37 #include "llvm/Target/TargetRegistry.h"
38 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
39 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
40 #include "llvm/Target/TargetSelect.h"
41
42 #include "../../lib/Target/X86/X86GenEDInfo.inc"
43 #include "../../lib/Target/ARM/ARMGenEDInfo.inc"
44
45 using namespace llvm;
46
47 bool EDDisassembler::sInitialized = false;
48 EDDisassembler::DisassemblerMap_t EDDisassembler::sDisassemblers;
49
50 struct InfoMap {
51   Triple::ArchType Arch;
52   const char *String;
53   const InstInfo *Info;
54 };
55
56 static struct InfoMap infomap[] = {
57   { Triple::x86,          "i386-unknown-unknown",   instInfoX86 },
58   { Triple::x86_64,       "x86_64-unknown-unknown", instInfoX86 },
59   { Triple::arm,          "arm-unknown-unknown",    instInfoARM },
60   { Triple::thumb,        "thumb-unknown-unknown",  instInfoARM },
61   { Triple::InvalidArch,  NULL,                     NULL        }
62 };
63
64 /// infoFromArch - Returns the InfoMap corresponding to a given architecture,
65 ///   or NULL if there is an error
66 ///
67 /// @arg arch - The Triple::ArchType for the desired architecture
68 static const InfoMap *infoFromArch(Triple::ArchType arch) {
69   unsigned int infoIndex;
70   
71   for (infoIndex = 0; infomap[infoIndex].String != NULL; ++infoIndex) {
72     if (arch == infomap[infoIndex].Arch)
73       return &infomap[infoIndex];
74   }
75   
76   return NULL;
77 }
78
79 /// getLLVMSyntaxVariant - gets the constant to use to get an assembly printer
80 ///   for the desired assembly syntax, suitable for passing to 
81 ///   Target::createMCInstPrinter()
82 ///
83 /// @arg arch   - The target architecture
84 /// @arg syntax - The assembly syntax in sd form
85 static int getLLVMSyntaxVariant(Triple::ArchType arch,
86                                 EDAssemblySyntax_t syntax) {
87   switch (syntax) {
88   default:
89     return -1;
90   // Mappings below from X86AsmPrinter.cpp
91   case kEDAssemblySyntaxX86ATT:
92     if (arch == Triple::x86 || arch == Triple::x86_64)
93       return 0;
94     else
95       return -1;
96   case kEDAssemblySyntaxX86Intel:
97     if (arch == Triple::x86 || arch == Triple::x86_64)
98       return 1;
99     else
100       return -1;
101   case kEDAssemblySyntaxARMUAL:
102     if (arch == Triple::arm || arch == Triple::thumb)
103       return 0;
104     else
105       return -1;
106   }
107 }
108
109 #define BRINGUP_TARGET(tgt)           \
110   LLVMInitialize##tgt##TargetInfo();  \
111   LLVMInitialize##tgt##Target();      \
112   LLVMInitialize##tgt##AsmPrinter();  \
113   LLVMInitialize##tgt##AsmParser();   \
114   LLVMInitialize##tgt##Disassembler();
115
116 void EDDisassembler::initialize() {
117   if (sInitialized)
118     return;
119   
120   sInitialized = true;
121   
122   BRINGUP_TARGET(X86)
123   BRINGUP_TARGET(ARM)
124 }
125
126 #undef BRINGUP_TARGET
127
128 EDDisassembler *EDDisassembler::getDisassembler(Triple::ArchType arch,
129                                                 EDAssemblySyntax_t syntax) {
130   CPUKey key;
131   key.Arch = arch;
132   key.Syntax = syntax;
133   
134   EDDisassembler::DisassemblerMap_t::iterator i = sDisassemblers.find(key);
135   
136   if (i != sDisassemblers.end()) {
137     return i->second;
138   } else {
139     EDDisassembler* sdd = new EDDisassembler(key);
140     if (!sdd->valid()) {
141       delete sdd;
142       return NULL;
143     }
144     
145     sDisassemblers[key] = sdd;
146     
147     return sdd;
148   }
149   
150   return NULL;
151 }
152
153 EDDisassembler *EDDisassembler::getDisassembler(StringRef str,
154                                                 EDAssemblySyntax_t syntax) {
155   Triple triple(str);
156   
157   return getDisassembler(triple.getArch(), syntax);
158 }
159
160 EDDisassembler::EDDisassembler(CPUKey &key) : 
161   Valid(false), 
162   HasSemantics(false), 
163   ErrorStream(nulls()), 
164   Key(key) {
165   const InfoMap *infoMap = infoFromArch(key.Arch);
166   
167   if (!infoMap)
168     return;
169     
170   InstInfos = infoMap->Info;
171   
172   const char *triple = infoMap->String;
173   
174   LLVMSyntaxVariant = getLLVMSyntaxVariant(key.Arch, key.Syntax);
175   
176   if (LLVMSyntaxVariant < 0)
177     return;
178   
179   std::string tripleString(triple);
180   std::string errorString;
181   
182   Tgt = TargetRegistry::lookupTarget(tripleString, 
183                                      errorString);
184   
185   if (!Tgt)
186     return;
187   
188   std::string featureString;
189   
190   OwningPtr<const TargetMachine>
191     targetMachine(Tgt->createTargetMachine(tripleString,
192                                            featureString));
193   
194   const TargetRegisterInfo *registerInfo = targetMachine->getRegisterInfo();
195   
196   if (!registerInfo)
197     return;
198     
199   initMaps(*registerInfo);
200   
201   AsmInfo.reset(Tgt->createAsmInfo(tripleString));
202   
203   if (!AsmInfo)
204     return;
205   
206   Disassembler.reset(Tgt->createMCDisassembler());
207   
208   if (!Disassembler)
209     return;
210   
211   InstString.reset(new std::string);
212   InstStream.reset(new raw_string_ostream(*InstString));
213   InstPrinter.reset(Tgt->createMCInstPrinter(LLVMSyntaxVariant, *AsmInfo));
214   
215   if (!InstPrinter)
216     return;
217     
218   GenericAsmLexer.reset(new AsmLexer(*AsmInfo));
219   SpecificAsmLexer.reset(Tgt->createAsmLexer(*AsmInfo));
220   SpecificAsmLexer->InstallLexer(*GenericAsmLexer);
221                           
222   InstInfos = infoMap->Info;
223   
224   initMaps(*targetMachine->getRegisterInfo());
225     
226   Valid = true;
227 }
228
229 EDDisassembler::~EDDisassembler() {
230   if (!valid())
231     return;
232 }
233
234 namespace {
235   /// EDMemoryObject - a subclass of MemoryObject that allows use of a callback
236   ///   as provided by the sd interface.  See MemoryObject.
237   class EDMemoryObject : public llvm::MemoryObject {
238   private:
239     EDByteReaderCallback Callback;
240     void *Arg;
241   public:
242     EDMemoryObject(EDByteReaderCallback callback,
243                    void *arg) : Callback(callback), Arg(arg) { }
244     ~EDMemoryObject() { }
245     uint64_t getBase() const { return 0x0; }
246     uint64_t getExtent() const { return (uint64_t)-1; }
247     int readByte(uint64_t address, uint8_t *ptr) const {
248       if (!Callback)
249         return -1;
250       
251       if (Callback(ptr, address, Arg))
252         return -1;
253       
254       return 0;
255     }
256   };
257 }
258
259 EDInst *EDDisassembler::createInst(EDByteReaderCallback byteReader, 
260                                    uint64_t address, 
261                                    void *arg) {
262   EDMemoryObject memoryObject(byteReader, arg);
263   
264   MCInst* inst = new MCInst;
265   uint64_t byteSize;
266   
267   if (!Disassembler->getInstruction(*inst,
268                                     byteSize,
269                                     memoryObject,
270                                     address,
271                                     ErrorStream)) {
272     delete inst;
273     return NULL;
274   } else {
275     const InstInfo *thisInstInfo;
276
277     thisInstInfo = &InstInfos[inst->getOpcode()];
278     
279     EDInst* sdInst = new EDInst(inst, byteSize, *this, thisInstInfo);
280     return sdInst;
281   }
282 }
283
284 void EDDisassembler::initMaps(const TargetRegisterInfo &registerInfo) {
285   unsigned numRegisters = registerInfo.getNumRegs();
286   unsigned registerIndex;
287   
288   for (registerIndex = 0; registerIndex < numRegisters; ++registerIndex) {
289     const char* registerName = registerInfo.get(registerIndex).Name;
290     
291     RegVec.push_back(registerName);
292     RegRMap[registerName] = registerIndex;
293   }
294   
295   switch (Key.Arch) {
296   default:
297     break;
298   case Triple::x86:
299   case Triple::x86_64:
300     stackPointers.insert(registerIDWithName("SP"));
301     stackPointers.insert(registerIDWithName("ESP"));
302     stackPointers.insert(registerIDWithName("RSP"));
303     
304     programCounters.insert(registerIDWithName("IP"));
305     programCounters.insert(registerIDWithName("EIP"));
306     programCounters.insert(registerIDWithName("RIP"));
307     break;
308   case Triple::arm:
309   case Triple::thumb:
310     stackPointers.insert(registerIDWithName("SP"));
311     
312     programCounters.insert(registerIDWithName("PC"));
313     break;  
314   }
315 }
316
317 const char *EDDisassembler::nameWithRegisterID(unsigned registerID) const {
318   if (registerID >= RegVec.size())
319     return NULL;
320   else
321     return RegVec[registerID].c_str();
322 }
323
324 unsigned EDDisassembler::registerIDWithName(const char *name) const {
325   regrmap_t::const_iterator iter = RegRMap.find(std::string(name));
326   if (iter == RegRMap.end())
327     return 0;
328   else
329     return (*iter).second;
330 }
331
332 bool EDDisassembler::registerIsStackPointer(unsigned registerID) {
333   return (stackPointers.find(registerID) != stackPointers.end());
334 }
335
336 bool EDDisassembler::registerIsProgramCounter(unsigned registerID) {
337   return (programCounters.find(registerID) != programCounters.end());
338 }
339
340 int EDDisassembler::printInst(std::string &str, MCInst &inst) {
341   PrinterMutex.acquire();
342   
343   InstPrinter->printInst(&inst, *InstStream);
344   InstStream->flush();
345   str = *InstString;
346   InstString->clear();
347   
348   PrinterMutex.release();
349   
350   return 0;
351 }
352
353 int EDDisassembler::parseInst(SmallVectorImpl<MCParsedAsmOperand*> &operands,
354                               SmallVectorImpl<AsmToken> &tokens,
355                               const std::string &str) {
356   int ret = 0;
357   
358   switch (Key.Arch) {
359   default:
360     return -1;
361   case Triple::x86:
362   case Triple::x86_64:
363   case Triple::arm:
364   case Triple::thumb:
365     break;
366   }
367   
368   const char *cStr = str.c_str();
369   MemoryBuffer *buf = MemoryBuffer::getMemBuffer(cStr, cStr + strlen(cStr));
370   
371   StringRef instName;
372   SMLoc instLoc;
373   
374   SourceMgr sourceMgr;
375   sourceMgr.AddNewSourceBuffer(buf, SMLoc()); // ownership of buf handed over
376   MCContext context(*AsmInfo);
377   OwningPtr<MCStreamer> streamer(createNullStreamer(context));
378   AsmParser genericParser(sourceMgr, context, *streamer, *AsmInfo);
379   OwningPtr<TargetAsmParser> TargetParser(Tgt->createAsmParser(genericParser));
380   
381   AsmToken OpcodeToken = genericParser.Lex();
382   genericParser.Lex();  // consume next token, because specificParser expects us to
383   
384   if (OpcodeToken.is(AsmToken::Identifier)) {
385     instName = OpcodeToken.getString();
386     instLoc = OpcodeToken.getLoc();
387     if (TargetParser->ParseInstruction(instName, instLoc, operands))
388       ret = -1;
389   } else {
390     ret = -1;
391   }
392   
393   ParserMutex.acquire();
394   
395   if (!ret) {
396     GenericAsmLexer->setBuffer(buf);
397   
398     while (SpecificAsmLexer->Lex(),
399            SpecificAsmLexer->isNot(AsmToken::Eof) &&
400            SpecificAsmLexer->isNot(AsmToken::EndOfStatement)) {
401       if (SpecificAsmLexer->is(AsmToken::Error)) {
402         ret = -1;
403         break;
404       }
405       tokens.push_back(SpecificAsmLexer->getTok());
406     }
407   }
408
409   ParserMutex.release();
410   
411   return ret;
412 }
413
414 int EDDisassembler::llvmSyntaxVariant() const {
415   return LLVMSyntaxVariant;
416 }