tools/llvm-objdump/COFFDump.cpp

   1 //===-- COFFDump.cpp - COFF-specific dumper ---------------------*- C++ -*-===//
   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 /// \file
  11 /// \brief This file implements the COFF-specific dumper for llvm-objdump.
  12 /// It outputs the Win64 EH data structures as plain text.
  13 /// The encoding of the unwind codes is described in MSDN:
  14 /// http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ck9asaa9.aspx
  15 ///
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #include "llvm-objdump.h"
  19 #include "llvm/Object/COFF.h"
  20 #include "llvm/Object/ObjectFile.h"
  21 #include "llvm/Support/Format.h"
  22 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
  23 #include "llvm/Support/Win64EH.h"
  24 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  25 #include "llvm/Support/system_error.h"
  26 #include <algorithm>
  27 #include <cstring>
  28
  29 using namespace llvm;
  30 using namespace object;
  31 using namespace llvm::Win64EH;
  32
  33 // Returns the name of the unwind code.
  34 static StringRef getUnwindCodeTypeName(uint8_t Code) {
  35   switch(Code) {
  36   default: llvm_unreachable("Invalid unwind code");
  37   case UOP_PushNonVol: return "UOP_PushNonVol";
  38   case UOP_AllocLarge: return "UOP_AllocLarge";
  39   case UOP_AllocSmall: return "UOP_AllocSmall";
  40   case UOP_SetFPReg: return "UOP_SetFPReg";
  41   case UOP_SaveNonVol: return "UOP_SaveNonVol";
  42   case UOP_SaveNonVolBig: return "UOP_SaveNonVolBig";
  43   case UOP_SaveXMM128: return "UOP_SaveXMM128";
  44   case UOP_SaveXMM128Big: return "UOP_SaveXMM128Big";
  45   case UOP_PushMachFrame: return "UOP_PushMachFrame";
  46   }
  47 }
  48
  49 // Returns the name of a referenced register.
  50 static StringRef getUnwindRegisterName(uint8_t Reg) {
  51   switch(Reg) {
  52   default: llvm_unreachable("Invalid register");
  53   case 0: return "RAX";
  54   case 1: return "RCX";
  55   case 2: return "RDX";
  56   case 3: return "RBX";
  57   case 4: return "RSP";
  58   case 5: return "RBP";
  59   case 6: return "RSI";
  60   case 7: return "RDI";
  61   case 8: return "R8";
  62   case 9: return "R9";
  63   case 10: return "R10";
  64   case 11: return "R11";
  65   case 12: return "R12";
  66   case 13: return "R13";
  67   case 14: return "R14";
  68   case 15: return "R15";
  69   }
  70 }
  71
  72 // Calculates the number of array slots required for the unwind code.
  73 static unsigned getNumUsedSlots(const UnwindCode &UnwindCode) {
  74   switch (UnwindCode.getUnwindOp()) {
  75   default: llvm_unreachable("Invalid unwind code");
  76   case UOP_PushNonVol:
  77   case UOP_AllocSmall:
  78   case UOP_SetFPReg:
  79   case UOP_PushMachFrame:
  80     return 1;
  81   case UOP_SaveNonVol:
  82   case UOP_SaveXMM128:
  83     return 2;
  84   case UOP_SaveNonVolBig:
  85   case UOP_SaveXMM128Big:
  86     return 3;
  87   case UOP_AllocLarge:
  88     return (UnwindCode.getOpInfo() == 0) ? 2 : 3;
  89   }
  90 }
  91
  92 // Prints one unwind code. Because an unwind code can occupy up to 3 slots in
  93 // the unwind codes array, this function requires that the correct number of
  94 // slots is provided.
  95 static void printUnwindCode(ArrayRef<UnwindCode> UCs) {
  96   assert(UCs.size() >= getNumUsedSlots(UCs[0]));
  97   outs() <<  format("    0x%02x: ", unsigned(UCs[0].u.CodeOffset))
  98          << getUnwindCodeTypeName(UCs[0].getUnwindOp());
  99   switch (UCs[0].getUnwindOp()) {
 100   case UOP_PushNonVol:
 101     outs() << " " << getUnwindRegisterName(UCs[0].getOpInfo());
 102     break;
 103   case UOP_AllocLarge:
 104     if (UCs[0].getOpInfo() == 0) {
 105       outs() << " " << UCs[1].FrameOffset;
 106     } else {
 107       outs() << " " << UCs[1].FrameOffset
 108                        + (static_cast<uint32_t>(UCs[2].FrameOffset) << 16);
 109     }
 110     break;
 111   case UOP_AllocSmall:
 112     outs() << " " << ((UCs[0].getOpInfo() + 1) * 8);
 113     break;
 114   case UOP_SetFPReg:
 115     outs() << " ";
 116     break;
 117   case UOP_SaveNonVol:
 118     outs() << " " << getUnwindRegisterName(UCs[0].getOpInfo())
 119            << format(" [0x%04x]", 8 * UCs[1].FrameOffset);
 120     break;
 121   case UOP_SaveNonVolBig:
 122     outs() << " " << getUnwindRegisterName(UCs[0].getOpInfo())
 123            << format(" [0x%08x]", UCs[1].FrameOffset
 124                     + (static_cast<uint32_t>(UCs[2].FrameOffset) << 16));
 125     break;
 126   case UOP_SaveXMM128:
 127     outs() << " XMM" << static_cast<uint32_t>(UCs[0].getOpInfo())
 128            << format(" [0x%04x]", 16 * UCs[1].FrameOffset);
 129     break;
 130   case UOP_SaveXMM128Big:
 131     outs() << " XMM" << UCs[0].getOpInfo()
 132            << format(" [0x%08x]", UCs[1].FrameOffset
 133                            + (static_cast<uint32_t>(UCs[2].FrameOffset) << 16));
 134     break;
 135   case UOP_PushMachFrame:
 136     outs() << " " << (UCs[0].getOpInfo() ? "w/o" : "w")
 137            << " error code";
 138     break;
 139   }
 140   outs() << "\n";
 141 }
 142
 143 static void printAllUnwindCodes(ArrayRef<UnwindCode> UCs) {
 144   for (const UnwindCode *I = UCs.begin(), *E = UCs.end(); I < E; ) {
 145     unsigned UsedSlots = getNumUsedSlots(*I);
 146     if (UsedSlots > UCs.size()) {
 147       outs() << "Unwind data corrupted: Encountered unwind op "
 148              << getUnwindCodeTypeName((*I).getUnwindOp())
 149              << " which requires " << UsedSlots
 150              << " slots, but only " << UCs.size()
 151              << " remaining in buffer";
 152       return ;
 153     }
 154     printUnwindCode(ArrayRef<UnwindCode>(I, E));
 155     I += UsedSlots;
 156   }
 157 }
 158
 159 // Given a symbol sym this functions returns the address and section of it.
 160 static error_code resolveSectionAndAddress(const COFFObjectFile *Obj,
 161                                            const SymbolRef &Sym,
 162                                            const coff_section *&ResolvedSection,
 163                                            uint64_t &ResolvedAddr) {
 164   if (error_code EC = Sym.getAddress(ResolvedAddr))
 165     return EC;
 166   section_iterator iter(Obj->section_begin());
 167   if (error_code EC = Sym.getSection(iter))
 168     return EC;
 169   ResolvedSection = Obj->getCOFFSection(iter);
 170   return object_error::success;
 171 }
 172
 173 // Given a vector of relocations for a section and an offset into this section
 174 // the function returns the symbol used for the relocation at the offset.
 175 static error_code resolveSymbol(const std::vector<RelocationRef> &Rels,
 176                                 uint64_t Offset, SymbolRef &Sym) {
 177   for (std::vector<RelocationRef>::const_iterator I = Rels.begin(),
 178                                                   E = Rels.end();
 179                                                   I != E; ++I) {
 180     uint64_t Ofs;
 181     if (error_code EC = I->getOffset(Ofs))
 182       return EC;
 183     if (Ofs == Offset) {
 184       Sym = *I->getSymbol();
 185       break;
 186     }
 187   }
 188   return object_error::success;
 189 }
 190
 191 // Given a vector of relocations for a section and an offset into this section
 192 // the function resolves the symbol used for the relocation at the offset and
 193 // returns the section content and the address inside the content pointed to
 194 // by the symbol.
 195 static error_code getSectionContents(const COFFObjectFile *Obj,
 196                                      const std::vector<RelocationRef> &Rels,
 197                                      uint64_t Offset,
 198                                      ArrayRef<uint8_t> &Contents,
 199                                      uint64_t &Addr) {
 200   SymbolRef Sym;
 201   if (error_code ec = resolveSymbol(Rels, Offset, Sym)) return ec;
 202   const coff_section *Section;
 203   if (error_code EC = resolveSectionAndAddress(Obj, Sym, Section, Addr))
 204     return EC;
 205   if (error_code EC = Obj->getSectionContents(Section, Contents))
 206     return EC;
 207   return object_error::success;
 208 }
 209
 210 // Given a vector of relocations for a section and an offset into this section
 211 // the function returns the name of the symbol used for the relocation at the
 212 // offset.
 213 static error_code resolveSymbolName(const std::vector<RelocationRef> &Rels,
 214                                     uint64_t Offset, StringRef &Name) {
 215   SymbolRef Sym;
 216   if (error_code EC = resolveSymbol(Rels, Offset, Sym))
 217     return EC;
 218   if (error_code EC = Sym.getName(Name))
 219     return EC;
 220   return object_error::success;
 221 }
 222
 223 static void printCOFFSymbolAddress(llvm::raw_ostream &Out,
 224                                    const std::vector<RelocationRef> &Rels,
 225                                    uint64_t Offset, uint32_t Disp) {
 226   StringRef Sym;
 227   if (error(resolveSymbolName(Rels, Offset, Sym)))
 228     return;
 229   Out << Sym;
 230   if (Disp > 0)
 231     Out << format(" + 0x%04x", Disp);
 232 }
 233
 234 static void
 235 printSEHTable(const COFFObjectFile *Obj, uint32_t TableVA, int Count) {
 236   if (Count == 0)
 237     return;
 238
 239   const pe32_header *PE32Header;
 240   if (error(Obj->getPE32Header(PE32Header)))
 241     return;
 242   uint32_t ImageBase = PE32Header->ImageBase;
 243   uintptr_t IntPtr = 0;
 244   if (error(Obj->getVaPtr(TableVA, IntPtr)))
 245     return;
 246   const support::ulittle32_t *P = (const support::ulittle32_t *)IntPtr;
 247   outs() << "SEH Table:";
 248   for (int I = 0; I < Count; ++I)
 249     outs() << format(" 0x%x", P[I] + ImageBase);
 250   outs() << "\n\n";
 251 }
 252
 253 static void printLoadConfiguration(const COFFObjectFile *Obj) {
 254   // Skip if it's not executable.
 255   const pe32_header *PE32Header;
 256   if (error(Obj->getPE32Header(PE32Header)))
 257     return;
 258   if (!PE32Header)
 259     return;
 260
 261   const coff_file_header *Header;
 262   if (error(Obj->getCOFFHeader(Header)))
 263     return;
 264   // Currently only x86 is supported
 265   if (Header->Machine != COFF::IMAGE_FILE_MACHINE_I386)
 266     return;
 267
 268   const data_directory *DataDir;
 269   if (error(Obj->getDataDirectory(COFF::LOAD_CONFIG_TABLE, DataDir)))
 270     return;
 271   uintptr_t IntPtr = 0;
 272   if (DataDir->RelativeVirtualAddress == 0)
 273     return;
 274   if (error(Obj->getRvaPtr(DataDir->RelativeVirtualAddress, IntPtr)))
 275     return;
 276
 277   const coff_load_configuration32 *LoadConf =
 278       reinterpret_cast<const coff_load_configuration32 *>(IntPtr);
 279
 280   outs() << "Load configuration:"
 281          << "\n  Timestamp: " << LoadConf->TimeDateStamp
 282          << "\n  Major Version: " << LoadConf->MajorVersion
 283          << "\n  Minor Version: " << LoadConf->MinorVersion
 284          << "\n  GlobalFlags Clear: " << LoadConf->GlobalFlagsClear
 285          << "\n  GlobalFlags Set: " << LoadConf->GlobalFlagsSet
 286          << "\n  Critical Section Default Timeout: " << LoadConf->CriticalSectionDefaultTimeout
 287          << "\n  Decommit Free Block Threshold: " << LoadConf->DeCommitFreeBlockThreshold
 288          << "\n  Decommit Total Free Threshold: " << LoadConf->DeCommitTotalFreeThreshold
 289          << "\n  Lock Prefix Table: " << LoadConf->LockPrefixTable
 290          << "\n  Maximum Allocation Size: " << LoadConf->MaximumAllocationSize
 291          << "\n  Virtual Memory Threshold: " << LoadConf->VirtualMemoryThreshold
 292          << "\n  Process Affinity Mask: " << LoadConf->ProcessAffinityMask
 293          << "\n  Process Heap Flags: " << LoadConf->ProcessHeapFlags
 294          << "\n  CSD Version: " << LoadConf->CSDVersion
 295          << "\n  Security Cookie: " << LoadConf->SecurityCookie
 296          << "\n  SEH Table: " << LoadConf->SEHandlerTable
 297          << "\n  SEH Count: " << LoadConf->SEHandlerCount
 298          << "\n\n";
 299   printSEHTable(Obj, LoadConf->SEHandlerTable, LoadConf->SEHandlerCount);
 300   outs() << "\n";
 301 }
 302
 303 // Prints import tables. The import table is a table containing the list of
 304 // DLL name and symbol names which will be linked by the loader.
 305 static void printImportTables(const COFFObjectFile *Obj) {
 306   import_directory_iterator I = Obj->import_directory_begin();
 307   import_directory_iterator E = Obj->import_directory_end();
 308   if (I == E)
 309     return;
 310   outs() << "The Import Tables:\n";
 311   for (; I != E; I = ++I) {
 312     const import_directory_table_entry *Dir;
 313     StringRef Name;
 314     if (I->getImportTableEntry(Dir)) return;
 315     if (I->getName(Name)) return;
 316
 317     outs() << format("  lookup %08x time %08x fwd %08x name %08x addr %08x\n\n",
 318                      static_cast<uint32_t>(Dir->ImportLookupTableRVA),
 319                      static_cast<uint32_t>(Dir->TimeDateStamp),
 320                      static_cast<uint32_t>(Dir->ForwarderChain),
 321                      static_cast<uint32_t>(Dir->NameRVA),
 322                      static_cast<uint32_t>(Dir->ImportAddressTableRVA));
 323     outs() << "    DLL Name: " << Name << "\n";
 324     outs() << "    Hint/Ord  Name\n";
 325     const import_lookup_table_entry32 *entry;
 326     if (I->getImportLookupEntry(entry))
 327       return;
 328     for (; entry->data; ++entry) {
 329       if (entry->isOrdinal()) {
 330         outs() << format("      % 6d\n", entry->getOrdinal());
 331         continue;
 332       }
 333       uint16_t Hint;
 334       StringRef Name;
 335       if (Obj->getHintName(entry->getHintNameRVA(), Hint, Name))
 336         return;
 337       outs() << format("      % 6d  ", Hint) << Name << "\n";
 338     }
 339     outs() << "\n";
 340   }
 341 }
 342
 343 // Prints export tables. The export table is a table containing the list of
 344 // exported symbol from the DLL.
 345 static void printExportTable(const COFFObjectFile *Obj) {
 346   outs() << "Export Table:\n";
 347   export_directory_iterator I = Obj->export_directory_begin();
 348   export_directory_iterator E = Obj->export_directory_end();
 349   if (I == E)
 350     return;
 351   StringRef DllName;
 352   uint32_t OrdinalBase;
 353   if (I->getDllName(DllName))
 354     return;
 355   if (I->getOrdinalBase(OrdinalBase))
 356     return;
 357   outs() << " DLL name: " << DllName << "\n";
 358   outs() << " Ordinal base: " << OrdinalBase << "\n";
 359   outs() << " Ordinal      RVA  Name\n";
 360   for (; I != E; I = ++I) {
 361     uint32_t Ordinal;
 362     if (I->getOrdinal(Ordinal))
 363       return;
 364     uint32_t RVA;
 365     if (I->getExportRVA(RVA))
 366       return;
 367     outs() << format("    % 4d %# 8x", Ordinal, RVA);
 368
 369     StringRef Name;
 370     if (I->getSymbolName(Name))
 371       continue;
 372     if (!Name.empty())
 373       outs() << "  " << Name;
 374     outs() << "\n";
 375   }
 376 }
 377
 378 void llvm::printCOFFUnwindInfo(const COFFObjectFile *Obj) {
 379   const coff_file_header *Header;
 380   if (error(Obj->getCOFFHeader(Header))) return;
 381
 382   if (Header->Machine != COFF::IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64) {
 383     errs() << "Unsupported image machine type "
 384               "(currently only AMD64 is supported).\n";
 385     return;
 386   }
 387
 388   const coff_section *Pdata = 0;
 389
 390   for (section_iterator SI = Obj->section_begin(), SE = Obj->section_end();
 391        SI != SE; ++SI) {
 392     StringRef Name;
 393     if (error(SI->getName(Name))) continue;
 394
 395     if (Name != ".pdata") continue;
 396
 397     Pdata = Obj->getCOFFSection(SI);
 398     std::vector<RelocationRef> Rels;
 399     for (relocation_iterator RI = SI->relocation_begin(),
 400                              RE = SI->relocation_end();
 401          RI != RE; ++RI)
 402       Rels.push_back(*RI);
 403
 404     // Sort relocations by address.
 405     std::sort(Rels.begin(), Rels.end(), RelocAddressLess);
 406
 407     ArrayRef<uint8_t> Contents;
 408     if (error(Obj->getSectionContents(Pdata, Contents))) continue;
 409     if (Contents.empty()) continue;
 410
 411     ArrayRef<RuntimeFunction> RFs(
 412                   reinterpret_cast<const RuntimeFunction *>(Contents.data()),
 413                                   Contents.size() / sizeof(RuntimeFunction));
 414     for (const RuntimeFunction *I = RFs.begin(), *E = RFs.end(); I < E; ++I) {
 415       const uint64_t SectionOffset = std::distance(RFs.begin(), I)
 416                                      * sizeof(RuntimeFunction);
 417
 418       outs() << "Function Table:\n";
 419
 420       outs() << "  Start Address: ";
 421       printCOFFSymbolAddress(outs(), Rels, SectionOffset +
 422                              /*offsetof(RuntimeFunction, StartAddress)*/ 0,
 423                              I->StartAddress);
 424       outs() << "\n";
 425
 426       outs() << "  End Address: ";
 427       printCOFFSymbolAddress(outs(), Rels, SectionOffset +
 428                              /*offsetof(RuntimeFunction, EndAddress)*/ 4,
 429                              I->EndAddress);
 430       outs() << "\n";
 431
 432       outs() << "  Unwind Info Address: ";
 433       printCOFFSymbolAddress(outs(), Rels, SectionOffset +
 434                              /*offsetof(RuntimeFunction, UnwindInfoOffset)*/ 8,
 435                              I->UnwindInfoOffset);
 436       outs() << "\n";
 437
 438       ArrayRef<uint8_t> XContents;
 439       uint64_t UnwindInfoOffset = 0;
 440       if (error(getSectionContents(Obj, Rels, SectionOffset +
 441                               /*offsetof(RuntimeFunction, UnwindInfoOffset)*/ 8,
 442                                    XContents, UnwindInfoOffset))) continue;
 443       if (XContents.empty()) continue;
 444
 445       UnwindInfoOffset += I->UnwindInfoOffset;
 446       if (UnwindInfoOffset > XContents.size()) continue;
 447
 448       const Win64EH::UnwindInfo *UI =
 449                             reinterpret_cast<const Win64EH::UnwindInfo *>
 450                               (XContents.data() + UnwindInfoOffset);
 451
 452       // The casts to int are required in order to output the value as number.
 453       // Without the casts the value would be interpreted as char data (which
 454       // results in garbage output).
 455       outs() << "  Version: " << static_cast<int>(UI->getVersion()) << "\n";
 456       outs() << "  Flags: " << static_cast<int>(UI->getFlags());
 457       if (UI->getFlags()) {
 458           if (UI->getFlags() & UNW_ExceptionHandler)
 459             outs() << " UNW_ExceptionHandler";
 460           if (UI->getFlags() & UNW_TerminateHandler)
 461             outs() << " UNW_TerminateHandler";
 462           if (UI->getFlags() & UNW_ChainInfo)
 463             outs() << " UNW_ChainInfo";
 464       }
 465       outs() << "\n";
 466       outs() << "  Size of prolog: "
 467              << static_cast<int>(UI->PrologSize) << "\n";
 468       outs() << "  Number of Codes: "
 469              << static_cast<int>(UI->NumCodes) << "\n";
 470       // Maybe this should move to output of UOP_SetFPReg?
 471       if (UI->getFrameRegister()) {
 472         outs() << "  Frame register: "
 473                 << getUnwindRegisterName(UI->getFrameRegister())
 474                 << "\n";
 475         outs() << "  Frame offset: "
 476                 << 16 * UI->getFrameOffset()
 477                 << "\n";
 478       } else {
 479         outs() << "  No frame pointer used\n";
 480       }
 481       if (UI->getFlags() & (UNW_ExceptionHandler | UNW_TerminateHandler)) {
 482         // FIXME: Output exception handler data
 483       } else if (UI->getFlags() & UNW_ChainInfo) {
 484         // FIXME: Output chained unwind info
 485       }
 486
 487       if (UI->NumCodes)
 488         outs() << "  Unwind Codes:\n";
 489
 490       printAllUnwindCodes(ArrayRef<UnwindCode>(&UI->UnwindCodes[0],
 491                           UI->NumCodes));
 492
 493       outs() << "\n\n";
 494       outs().flush();
 495     }
 496   }
 497 }
 498
 499 void llvm::printCOFFFileHeader(const object::ObjectFile *Obj) {
 500   const COFFObjectFile *file = dyn_cast<const COFFObjectFile>(Obj);
 501   printLoadConfiguration(file);
 502   printImportTables(file);
 503   printExportTable(file);
 504 }