tools/llvm-objdump/MachODump.cpp

   1 //===-- MachODump.cpp - Object file dumping utility for llvm --------------===//
   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 MachO-specific dumper for llvm-objdump.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm-objdump.h"
  15 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
  16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  17 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  18 #include "llvm/ADT/Triple.h"
  19 #include "llvm/DebugInfo/DIContext.h"
  20 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  21 #include "llvm/MC/MCDisassembler.h"
  22 #include "llvm/MC/MCInst.h"
  23 #include "llvm/MC/MCInstPrinter.h"
  24 #include "llvm/MC/MCInstrAnalysis.h"
  25 #include "llvm/MC/MCInstrDesc.h"
  26 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
  27 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
  28 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  29 #include "llvm/Object/MachO.h"
  30 #include "llvm/Support/Casting.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Support/Format.h"
  34 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
  35 #include "llvm/Support/MachO.h"
  36 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  37 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  38 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  40 #include "llvm/Support/system_error.h"
  41 #include <algorithm>
  42 #include <cstring>
  43 using namespace llvm;
  44 using namespace object;
  45
  46 static cl::opt<bool>
  47   UseDbg("g", cl::desc("Print line information from debug info if available"));
  48
  49 static cl::opt<std::string>
  50   DSYMFile("dsym", cl::desc("Use .dSYM file for debug info"));
  51
  52 static const Target *GetTarget(const MachOObjectFile *MachOObj) {
  53   // Figure out the target triple.
  54   if (TripleName.empty()) {
  55     llvm::Triple TT("unknown-unknown-unknown");
  56     TT.setArch(Triple::ArchType(MachOObj->getArch()));
  57     TripleName = TT.str();
  58   }
  59
  60   // Get the target specific parser.
  61   std::string Error;
  62   const Target *TheTarget = TargetRegistry::lookupTarget(TripleName, Error);
  63   if (TheTarget)
  64     return TheTarget;
  65
  66   errs() << "llvm-objdump: error: unable to get target for '" << TripleName
  67          << "', see --version and --triple.\n";
  68   return 0;
  69 }
  70
  71 struct SymbolSorter {
  72   bool operator()(const SymbolRef &A, const SymbolRef &B) {
  73     SymbolRef::Type AType, BType;
  74     A.getType(AType);
  75     B.getType(BType);
  76
  77     uint64_t AAddr, BAddr;
  78     if (AType != SymbolRef::ST_Function)
  79       AAddr = 0;
  80     else
  81       A.getAddress(AAddr);
  82     if (BType != SymbolRef::ST_Function)
  83       BAddr = 0;
  84     else
  85       B.getAddress(BAddr);
  86     return AAddr < BAddr;
  87   }
  88 };
  89
  90 // Types for the storted data in code table that is built before disassembly
  91 // and the predicate function to sort them.
  92 typedef std::pair<uint64_t, DiceRef> DiceTableEntry;
  93 typedef std::vector<DiceTableEntry> DiceTable;
  94 typedef DiceTable::iterator dice_table_iterator;
  95
  96 static bool
  97 compareDiceTableEntries(const DiceTableEntry i,
  98                         const DiceTableEntry j) {
  99   return i.first == j.first;
 100 }
 101
 102 static void DumpDataInCode(const char *bytes, uint64_t Size,
 103                            unsigned short Kind) {
 104   uint64_t Value;
 105
 106   switch (Kind) {
 107   case macho::Data:
 108     switch (Size) {
 109     case 4:
 110       Value = bytes[3] << 24 |
 111               bytes[2] << 16 |
 112               bytes[1] << 8 |
 113               bytes[0];
 114       outs() << "\t.long " << Value;
 115       break;
 116     case 2:
 117       Value = bytes[1] << 8 |
 118               bytes[0];
 119       outs() << "\t.short " << Value;
 120       break;
 121     case 1:
 122       Value = bytes[0];
 123       outs() << "\t.byte " << Value;
 124       break;
 125     }
 126     outs() << "\t@ KIND_DATA\n";
 127     break;
 128   case macho::JumpTable8:
 129     Value = bytes[0];
 130     outs() << "\t.byte " << Value << "\t@ KIND_JUMP_TABLE8";
 131     break;
 132   case macho::JumpTable16:
 133     Value = bytes[1] << 8 |
 134             bytes[0];
 135     outs() << "\t.short " << Value << "\t@ KIND_JUMP_TABLE16";
 136     break;
 137   case macho::JumpTable32:
 138     Value = bytes[3] << 24 |
 139             bytes[2] << 16 |
 140             bytes[1] << 8 |
 141             bytes[0];
 142     outs() << "\t.long " << Value << "\t@ KIND_JUMP_TABLE32";
 143     break;
 144   default:
 145     outs() << "\t@ data in code kind = " << Kind << "\n";
 146     break;
 147   }
 148 }
 149
 150 static void
 151 getSectionsAndSymbols(const macho::Header Header,
 152                       MachOObjectFile *MachOObj,
 153                       std::vector<SectionRef> &Sections,
 154                       std::vector<SymbolRef> &Symbols,
 155                       SmallVectorImpl<uint64_t> &FoundFns,
 156                       uint64_t &BaseSegmentAddress) {
 157   error_code ec;
 158   for (symbol_iterator SI = MachOObj->begin_symbols(),
 159        SE = MachOObj->end_symbols(); SI != SE; SI.increment(ec))
 160     Symbols.push_back(*SI);
 161
 162   for (section_iterator SI = MachOObj->begin_sections(),
 163        SE = MachOObj->end_sections(); SI != SE; SI.increment(ec)) {
 164     SectionRef SR = *SI;
 165     StringRef SectName;
 166     SR.getName(SectName);
 167     Sections.push_back(*SI);
 168   }
 169
 170   MachOObjectFile::LoadCommandInfo Command =
 171     MachOObj->getFirstLoadCommandInfo();
 172   bool BaseSegmentAddressSet = false;
 173   for (unsigned i = 0; ; ++i) {
 174     if (Command.C.Type == macho::LCT_FunctionStarts) {
 175       // We found a function starts segment, parse the addresses for later
 176       // consumption.
 177       macho::LinkeditDataLoadCommand LLC =
 178         MachOObj->getLinkeditDataLoadCommand(Command);
 179
 180       MachOObj->ReadULEB128s(LLC.DataOffset, FoundFns);
 181     }
 182     else if (Command.C.Type == macho::LCT_Segment) {
 183       macho::SegmentLoadCommand SLC =
 184         MachOObj->getSegmentLoadCommand(Command);
 185       StringRef SegName = SLC.Name;
 186       if(!BaseSegmentAddressSet && SegName != "__PAGEZERO") {
 187         BaseSegmentAddressSet = true;
 188         BaseSegmentAddress = SLC.VMAddress;
 189       }
 190     }
 191
 192     if (i == Header.NumLoadCommands - 1)
 193       break;
 194     else
 195       Command = MachOObj->getNextLoadCommandInfo(Command);
 196   }
 197 }
 198
 199 static void DisassembleInputMachO2(StringRef Filename,
 200                                    MachOObjectFile *MachOOF);
 201
 202 void llvm::DisassembleInputMachO(StringRef Filename) {
 203   OwningPtr<MemoryBuffer> Buff;
 204
 205   if (error_code ec = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(Filename, Buff)) {
 206     errs() << "llvm-objdump: " << Filename << ": " << ec.message() << "\n";
 207     return;
 208   }
 209
 210   OwningPtr<MachOObjectFile> MachOOF(static_cast<MachOObjectFile*>(
 211         ObjectFile::createMachOObjectFile(Buff.take())));
 212
 213   DisassembleInputMachO2(Filename, MachOOF.get());
 214 }
 215
 216 static void DisassembleInputMachO2(StringRef Filename,
 217                                    MachOObjectFile *MachOOF) {
 218   const Target *TheTarget = GetTarget(MachOOF);
 219   if (!TheTarget) {
 220     // GetTarget prints out stuff.
 221     return;
 222   }
 223   OwningPtr<const MCInstrInfo> InstrInfo(TheTarget->createMCInstrInfo());
 224   OwningPtr<MCInstrAnalysis>
 225     InstrAnalysis(TheTarget->createMCInstrAnalysis(InstrInfo.get()));
 226
 227   // Set up disassembler.
 228   OwningPtr<const MCRegisterInfo> MRI(TheTarget->createMCRegInfo(TripleName));
 229   OwningPtr<const MCAsmInfo> AsmInfo(
 230       TheTarget->createMCAsmInfo(*MRI, TripleName));
 231   OwningPtr<const MCSubtargetInfo>
 232     STI(TheTarget->createMCSubtargetInfo(TripleName, "", ""));
 233   OwningPtr<const MCDisassembler> DisAsm(TheTarget->createMCDisassembler(*STI));
 234   int AsmPrinterVariant = AsmInfo->getAssemblerDialect();
 235   OwningPtr<MCInstPrinter>
 236     IP(TheTarget->createMCInstPrinter(AsmPrinterVariant, *AsmInfo, *InstrInfo,
 237                                       *MRI, *STI));
 238
 239   if (!InstrAnalysis || !AsmInfo || !STI || !DisAsm || !IP) {
 240     errs() << "error: couldn't initialize disassembler for target "
 241            << TripleName << '\n';
 242     return;
 243   }
 244
 245   outs() << '\n' << Filename << ":\n\n";
 246
 247   macho::Header Header = MachOOF->getHeader();
 248
 249   // FIXME: FoundFns isn't used anymore. Using symbols/LC_FUNCTION_STARTS to
 250   // determine function locations will eventually go in MCObjectDisassembler.
 251   // FIXME: Using the -cfg command line option, this code used to be able to
 252   // annotate relocations with the referenced symbol's name, and if this was
 253   // inside a __[cf]string section, the data it points to. This is now replaced
 254   // by the upcoming MCSymbolizer, which needs the appropriate setup done above.
 255   std::vector<SectionRef> Sections;
 256   std::vector<SymbolRef> Symbols;
 257   SmallVector<uint64_t, 8> FoundFns;
 258   uint64_t BaseSegmentAddress;
 259
 260   getSectionsAndSymbols(Header, MachOOF, Sections, Symbols, FoundFns,
 261                         BaseSegmentAddress);
 262
 263   // Make a copy of the unsorted symbol list. FIXME: duplication
 264   std::vector<SymbolRef> UnsortedSymbols(Symbols);
 265   // Sort the symbols by address, just in case they didn't come in that way.
 266   std::sort(Symbols.begin(), Symbols.end(), SymbolSorter());
 267
 268   // Build a data in code table that is sorted on by the address of each entry.
 269   uint64_t BaseAddress = 0;
 270   if (Header.FileType == macho::HFT_Object)
 271     Sections[0].getAddress(BaseAddress);
 272   else
 273     BaseAddress = BaseSegmentAddress;
 274   DiceTable Dices;
 275   error_code ec;
 276   for (dice_iterator DI = MachOOF->begin_dices(), DE = MachOOF->end_dices();
 277        DI != DE; DI.increment(ec)){
 278     uint32_t Offset;
 279     DI->getOffset(Offset);
 280     Dices.push_back(std::make_pair(BaseAddress + Offset, *DI));
 281   }
 282   array_pod_sort(Dices.begin(), Dices.end());
 283
 284 #ifndef NDEBUG
 285   raw_ostream &DebugOut = DebugFlag ? dbgs() : nulls();
 286 #else
 287   raw_ostream &DebugOut = nulls();
 288 #endif
 289
 290   OwningPtr<DIContext> diContext;
 291   ObjectFile *DbgObj = MachOOF;
 292   // Try to find debug info and set up the DIContext for it.
 293   if (UseDbg) {
 294     // A separate DSym file path was specified, parse it as a macho file,
 295     // get the sections and supply it to the section name parsing machinery.
 296     if (!DSYMFile.empty()) {
 297       OwningPtr<MemoryBuffer> Buf;
 298       if (error_code ec = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(DSYMFile, Buf)) {
 299         errs() << "llvm-objdump: " << Filename << ": " << ec.message() << '\n';
 300         return;
 301       }
 302       DbgObj = ObjectFile::createMachOObjectFile(Buf.take());
 303     }
 304
 305     // Setup the DIContext
 306     diContext.reset(DIContext::getDWARFContext(DbgObj));
 307   }
 308
 309   for (unsigned SectIdx = 0; SectIdx != Sections.size(); SectIdx++) {
 310
 311     bool SectIsText = false;
 312     Sections[SectIdx].isText(SectIsText);
 313     if (SectIsText == false)
 314       continue;
 315
 316     StringRef SectName;
 317     if (Sections[SectIdx].getName(SectName) ||
 318         SectName != "__text")
 319       continue; // Skip non-text sections
 320
 321     DataRefImpl DR = Sections[SectIdx].getRawDataRefImpl();
 322
 323     StringRef SegmentName = MachOOF->getSectionFinalSegmentName(DR);
 324     if (SegmentName != "__TEXT")
 325       continue;
 326
 327     StringRef Bytes;
 328     Sections[SectIdx].getContents(Bytes);
 329     StringRefMemoryObject memoryObject(Bytes);
 330     bool symbolTableWorked = false;
 331
 332     // Parse relocations.
 333     std::vector<std::pair<uint64_t, SymbolRef> > Relocs;
 334     error_code ec;
 335     for (relocation_iterator RI = Sections[SectIdx].begin_relocations(),
 336          RE = Sections[SectIdx].end_relocations(); RI != RE; RI.increment(ec)) {
 337       uint64_t RelocOffset, SectionAddress;
 338       RI->getOffset(RelocOffset);
 339       Sections[SectIdx].getAddress(SectionAddress);
 340       RelocOffset -= SectionAddress;
 341
 342       symbol_iterator RelocSym = RI->getSymbol();
 343
 344       Relocs.push_back(std::make_pair(RelocOffset, *RelocSym));
 345     }
 346     array_pod_sort(Relocs.begin(), Relocs.end());
 347
 348     // Disassemble symbol by symbol.
 349     for (unsigned SymIdx = 0; SymIdx != Symbols.size(); SymIdx++) {
 350       StringRef SymName;
 351       Symbols[SymIdx].getName(SymName);
 352
 353       SymbolRef::Type ST;
 354       Symbols[SymIdx].getType(ST);
 355       if (ST != SymbolRef::ST_Function)
 356         continue;
 357
 358       // Make sure the symbol is defined in this section.
 359       bool containsSym = false;
 360       Sections[SectIdx].containsSymbol(Symbols[SymIdx], containsSym);
 361       if (!containsSym)
 362         continue;
 363
 364       // Start at the address of the symbol relative to the section's address.
 365       uint64_t SectionAddress = 0;
 366       uint64_t Start = 0;
 367       Sections[SectIdx].getAddress(SectionAddress);
 368       Symbols[SymIdx].getAddress(Start);
 369       Start -= SectionAddress;
 370
 371       // Stop disassembling either at the beginning of the next symbol or at
 372       // the end of the section.
 373       bool containsNextSym = false;
 374       uint64_t NextSym = 0;
 375       uint64_t NextSymIdx = SymIdx+1;
 376       while (Symbols.size() > NextSymIdx) {
 377         SymbolRef::Type NextSymType;
 378         Symbols[NextSymIdx].getType(NextSymType);
 379         if (NextSymType == SymbolRef::ST_Function) {
 380           Sections[SectIdx].containsSymbol(Symbols[NextSymIdx],
 381                                            containsNextSym);
 382           Symbols[NextSymIdx].getAddress(NextSym);
 383           NextSym -= SectionAddress;
 384           break;
 385         }
 386         ++NextSymIdx;
 387       }
 388
 389       uint64_t SectSize;
 390       Sections[SectIdx].getSize(SectSize);
 391       uint64_t End = containsNextSym ?  NextSym : SectSize;
 392       uint64_t Size;
 393
 394       symbolTableWorked = true;
 395
 396       outs() << SymName << ":\n";
 397       DILineInfo lastLine;
 398       for (uint64_t Index = Start; Index < End; Index += Size) {
 399         MCInst Inst;
 400
 401         uint64_t SectAddress = 0;
 402         Sections[SectIdx].getAddress(SectAddress);
 403         outs() << format("%8" PRIx64 ":\t", SectAddress + Index);
 404
 405         // Check the data in code table here to see if this is data not an
 406         // instruction to be disassembled.
 407         DiceTable Dice;
 408         Dice.push_back(std::make_pair(SectAddress + Index, DiceRef()));
 409         dice_table_iterator DTI = std::search(Dices.begin(), Dices.end(),
 410                                               Dice.begin(), Dice.end(),
 411                                               compareDiceTableEntries);
 412         if (DTI != Dices.end()){
 413           uint16_t Length;
 414           DTI->second.getLength(Length);
 415           DumpBytes(StringRef(Bytes.data() + Index, Length));
 416           uint16_t Kind;
 417           DTI->second.getKind(Kind);
 418           DumpDataInCode(Bytes.data() + Index, Length, Kind);
 419           continue;
 420         }
 421
 422         if (DisAsm->getInstruction(Inst, Size, memoryObject, Index,
 423                                    DebugOut, nulls())) {
 424           DumpBytes(StringRef(Bytes.data() + Index, Size));
 425           IP->printInst(&Inst, outs(), "");
 426
 427           // Print debug info.
 428           if (diContext) {
 429             DILineInfo dli =
 430               diContext->getLineInfoForAddress(SectAddress + Index);
 431             // Print valid line info if it changed.
 432             if (dli != lastLine && dli.getLine() != 0)
 433               outs() << "\t## " << dli.getFileName() << ':'
 434                 << dli.getLine() << ':' << dli.getColumn();
 435             lastLine = dli;
 436           }
 437           outs() << "\n";
 438         } else {
 439           errs() << "llvm-objdump: warning: invalid instruction encoding\n";
 440           if (Size == 0)
 441             Size = 1; // skip illegible bytes
 442         }
 443       }
 444     }
 445     if (!symbolTableWorked) {
 446       // Reading the symbol table didn't work, disassemble the whole section.
 447       uint64_t SectAddress;
 448       Sections[SectIdx].getAddress(SectAddress);
 449       uint64_t SectSize;
 450       Sections[SectIdx].getSize(SectSize);
 451       uint64_t InstSize;
 452       for (uint64_t Index = 0; Index < SectSize; Index += InstSize) {
 453         MCInst Inst;
 454
 455         if (DisAsm->getInstruction(Inst, InstSize, memoryObject, Index,
 456                                    DebugOut, nulls())) {
 457           outs() << format("%8" PRIx64 ":\t", SectAddress + Index);
 458           DumpBytes(StringRef(Bytes.data() + Index, InstSize));
 459           IP->printInst(&Inst, outs(), "");
 460           outs() << "\n";
 461         } else {
 462           errs() << "llvm-objdump: warning: invalid instruction encoding\n";
 463           if (InstSize == 0)
 464             InstSize = 1; // skip illegible bytes
 465         }
 466       }
 467     }
 468   }
 469 }