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[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / ELFWriter.h
index 8b577a0a783573b40cd2125681704e7c0264ad18..b61b4848b654df64613e77943037c04a2e8e21b8 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by Chris Lattner and is distributed under the
-// University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 #ifndef ELFWRITER_H
 #define ELFWRITER_H
 
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
-#include <list>
+#include <map>
 
 namespace llvm {
+  class BinaryObject;
+  class Constant;
+  class ConstantInt;
+  class ConstantStruct;
+  class ELFCodeEmitter;
+  class ELFRelocation;
+  class ELFSection;
+  struct ELFSym;
   class GlobalVariable;
+  class JITDebugRegisterer;
   class Mangler;
   class MachineCodeEmitter;
-  class ELFCodeEmitter;
+  class MachineConstantPoolEntry;
+  class ObjectCodeEmitter;
+  class MCAsmInfo;
+  class TargetELFWriterInfo;
+  class TargetLoweringObjectFile;
+  class raw_ostream;
+  class SectionKind;
+  class MCContext;
+
+  typedef std::vector<ELFSym*>::iterator ELFSymIter;
+  typedef std::vector<ELFSection*>::iterator ELFSectionIter;
+  typedef SetVector<const GlobalValue*>::const_iterator PendingGblsIter;
+  typedef SetVector<const char *>::const_iterator PendingExtsIter;
+  typedef std::pair<const Constant *, int64_t> CstExprResTy;
 
   /// ELFWriter - This class implements the common target-independent code for
   /// writing ELF files.  Targets should derive a class from this to
@@ -29,49 +52,49 @@ namespace llvm {
   ///
   class ELFWriter : public MachineFunctionPass {
     friend class ELFCodeEmitter;
+    friend class JITDebugRegisterer;
   public:
-    static const int ID;
+    static char ID;
 
-    MachineCodeEmitter &getMachineCodeEmitter() const {
-      return *(MachineCodeEmitter*)MCE;
+    /// Return the ELFCodeEmitter as an instance of ObjectCodeEmitter
+    ObjectCodeEmitter *getObjectCodeEmitter() {
+      return reinterpret_cast<ObjectCodeEmitter*>(ElfCE);
     }
 
-    ELFWriter(std::ostream &O, TargetMachine &TM);
+    ELFWriter(raw_ostream &O, TargetMachine &TM);
     ~ELFWriter();
 
-    typedef std::vector<unsigned char> DataBuffer;
-
   protected:
     /// Output stream to send the resultant object file to.
-    ///
-    std::ostream &O;
+    raw_ostream &O;
 
     /// Target machine description.
-    ///
     TargetMachine &TM;
 
+    /// Context object for machine code objects.
+    MCContext &OutContext;
+    
+    /// Target Elf Writer description.
+    const TargetELFWriterInfo *TEW;
+
     /// Mang - The object used to perform name mangling for this module.
-    ///
     Mangler *Mang;
 
     /// MCE - The MachineCodeEmitter object that we are exposing to emit machine
     /// code for functions to the .o file.
-    ELFCodeEmitter *MCE;
+    ELFCodeEmitter *ElfCE;
 
-    //===------------------------------------------------------------------===//
-    // Properties to be set by the derived class ctor, used to configure the
-    // ELFWriter.
-
-    // e_machine - This field is the target specific value to emit as the
-    // e_machine member of the ELF header.
-    unsigned short e_machine;
+    /// TLOF - Target Lowering Object File, provide section names for globals 
+    /// and other object file specific stuff
+    const TargetLoweringObjectFile &TLOF;
 
-    // e_flags - The machine flags for the target.  This defaults to zero.
-    unsigned e_flags;
+    /// MAI - Target Asm Info, provide information about section names for
+    /// globals and other target specific stuff.
+    const MCAsmInfo *MAI;
 
     //===------------------------------------------------------------------===//
     // Properties inferred automatically from the target machine.
-    //
+    //===------------------------------------------------------------------===//
 
     /// is64Bit/isLittleEndian - This information is inferred from the target
     /// machine directly, indicating whether to emit a 32- or 64-bit ELF file.
@@ -80,148 +103,147 @@ namespace llvm {
     /// doInitialization - Emit the file header and all of the global variables
     /// for the module to the ELF file.
     bool doInitialization(Module &M);
-
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
-
     /// doFinalization - Now that the module has been completely processed, emit
     /// the ELF file to 'O'.
     bool doFinalization(Module &M);
 
   private:
-    // The buffer we accumulate the file header into.  Note that this should be
-    // changed into something much more efficient later (and the bytecode writer
-    // as well!).
-    DataBuffer FileHeader;
-
-    /// ELFSection - This struct contains information about each section that is
-    /// emitted to the file.  This is eventually turned into the section header
-    /// table at the end of the file.
-    struct ELFSection {
-      std::string Name;       // Name of the section.
-      unsigned NameIdx;       // Index in .shstrtab of name, once emitted.
-      unsigned Type;
-      unsigned Flags;
-      uint64_t Addr;
-      unsigned Offset;
-      unsigned Size;
-      unsigned Link;
-      unsigned Info;
-      unsigned Align;
-      unsigned EntSize;
-
-      /// SectionIdx - The number of the section in the Section Table.
-      ///
-      unsigned short SectionIdx;
-
-      /// SectionData - The actual data for this section which we are building
-      /// up for emission to the file.
-      DataBuffer SectionData;
-
-      enum { SHT_NULL = 0, SHT_PROGBITS = 1, SHT_SYMTAB = 2, SHT_STRTAB = 3,
-             SHT_RELA = 4, SHT_HASH = 5, SHT_DYNAMIC = 6, SHT_NOTE = 7,
-             SHT_NOBITS = 8, SHT_REL = 9, SHT_SHLIB = 10, SHT_DYNSYM = 11 };
-      enum { SHN_UNDEF = 0, SHN_ABS = 0xFFF1, SHN_COMMON = 0xFFF2 };
-      enum {   // SHF - ELF Section Header Flags
-        SHF_WRITE            = 1 << 0, // Writable
-        SHF_ALLOC            = 1 << 1, // Mapped into the process addr space
-        SHF_EXECINSTR        = 1 << 2, // Executable
-        SHF_MERGE            = 1 << 4, // Might be merged if equal
-        SHF_STRINGS          = 1 << 5, // Contains null-terminated strings
-        SHF_INFO_LINK        = 1 << 6, // 'sh_info' contains SHT index
-        SHF_LINK_ORDER       = 1 << 7, // Preserve order after combining
-        SHF_OS_NONCONFORMING = 1 << 8, // nonstandard OS support required
-        SHF_GROUP            = 1 << 9, // Section is a member of a group
-        SHF_TLS              = 1 << 10 // Section holds thread-local data
-      };
-
-      ELFSection(const std::string &name)
-        : Name(name), Type(0), Flags(0), Addr(0), Offset(0), Size(0),
-          Link(0), Info(0), Align(0), EntSize(0) {
-      }
-    };
+    /// Blob containing the Elf header
+    BinaryObject ElfHdr;
 
     /// SectionList - This is the list of sections that we have emitted to the
-    /// file.  Once the file has been completely built, the section header table
+    /// file. Once the file has been completely built, the section header table
     /// is constructed from this info.
-    std::list<ELFSection> SectionList;
+    std::vector<ELFSection*> SectionList;
     unsigned NumSections;   // Always = SectionList.size()
 
     /// SectionLookup - This is a mapping from section name to section number in
-    /// the SectionList.
+    /// the SectionList. Used to quickly gather the Section Index from MAI names
     std::map<std::string, ELFSection*> SectionLookup;
 
+    /// PendingGlobals - Globals not processed as symbols yet.
+    SetVector<const GlobalValue*> PendingGlobals;
+
+    /// GblSymLookup - This is a mapping from global value to a symbol index
+    /// in the symbol table or private symbols list. This is useful since reloc
+    /// symbol references must be quickly mapped to their indices on the lists.
+    std::map<const GlobalValue*, uint32_t> GblSymLookup;
+
+    /// PendingExternals - Externals not processed as symbols yet.
+    SetVector<const char *> PendingExternals;
+
+    /// ExtSymLookup - This is a mapping from externals to a symbol index
+    /// in the symbol table list. This is useful since reloc symbol references
+    /// must be quickly mapped to their symbol table indices.
+    std::map<const char *, uint32_t> ExtSymLookup;
+
+    /// SymbolList - This is the list of symbols emitted to the symbol table.
+    /// When the SymbolList is finally built, local symbols must be placed in
+    /// the beginning while non-locals at the end.
+    std::vector<ELFSym*> SymbolList;
+
+    /// PrivateSyms - Record private symbols, every symbol here must never be
+    /// present in the SymbolList.
+    std::vector<ELFSym*> PrivateSyms;
+
     /// getSection - Return the section with the specified name, creating a new
     /// section if one does not already exist.
-    ELFSection &getSection(const std::string &Name,
-                           unsigned Type, unsigned Flags = 0) {
+    ELFSection &getSection(const std::string &Name, unsigned Type,
+                           unsigned Flags = 0, unsigned Align = 0) {
       ELFSection *&SN = SectionLookup[Name];
       if (SN) return *SN;
 
-      SectionList.push_back(Name);
-      SN = &SectionList.back();
+      SectionList.push_back(new ELFSection(Name, isLittleEndian, is64Bit));
+      SN = SectionList.back();
       SN->SectionIdx = NumSections++;
       SN->Type = Type;
       SN->Flags = Flags;
+      SN->Link = ELFSection::SHN_UNDEF;
+      SN->Align = Align;
       return *SN;
     }
 
-    ELFSection &getDataSection() {
-      return getSection(".data", ELFSection::SHT_PROGBITS,
-                        ELFSection::SHF_WRITE | ELFSection::SHF_ALLOC);
+    ELFSection &getNonExecStackSection() {
+      return getSection(".note.GNU-stack", ELFSection::SHT_PROGBITS, 0, 1);
+    }
+
+    ELFSection &getSymbolTableSection() {
+      return getSection(".symtab", ELFSection::SHT_SYMTAB, 0);
     }
-    ELFSection &getBSSSection() {
-      return getSection(".bss", ELFSection::SHT_NOBITS,
-                        ELFSection::SHF_WRITE | ELFSection::SHF_ALLOC);
+
+    ELFSection &getStringTableSection() {
+      return getSection(".strtab", ELFSection::SHT_STRTAB, 0, 1);
     }
 
-    /// ELFSym - This struct contains information about each symbol that is
-    /// added to logical symbol table for the module.  This is eventually
-    /// turned into a real symbol table in the file.
-    struct ELFSym {
-      const GlobalValue *GV;    // The global value this corresponds to.
-      unsigned NameIdx;         // Index in .strtab of name, once emitted.
-      uint64_t Value;
-      unsigned Size;
-      unsigned char Info;
-      unsigned char Other;
-      unsigned short SectionIdx;
-
-      enum { STB_LOCAL = 0, STB_GLOBAL = 1, STB_WEAK = 2 };
-      enum { STT_NOTYPE = 0, STT_OBJECT = 1, STT_FUNC = 2, STT_SECTION = 3,
-             STT_FILE = 4 };
-      ELFSym(const GlobalValue *gv) : GV(gv), Value(0), Size(0), Info(0),
-                                      Other(0), SectionIdx(0) {}
-
-      void SetBind(unsigned X) {
-        assert(X == (X & 0xF) && "Bind value out of range!");
-        Info = (Info & 0x0F) | (X << 4);
-      }
-      void SetType(unsigned X) {
-        assert(X == (X & 0xF) && "Type value out of range!");
-        Info = (Info & 0xF0) | X;
-      }
-    };
-
-    /// SymbolTable - This is the list of symbols we have emitted to the file.
-    /// This actually gets rearranged before emission to the file (to put the
-    /// local symbols first in the list).
-    std::vector<ELFSym> SymbolTable;
+    ELFSection &getSectionHeaderStringTableSection() {
+      return getSection(".shstrtab", ELFSection::SHT_STRTAB, 0, 1);
+    }
+
+    ELFSection &getNullSection() {
+      return getSection("", ELFSection::SHT_NULL, 0);
+    }
+
+    ELFSection &getDataSection();
+    ELFSection &getBSSSection();
+    ELFSection &getCtorSection();
+    ELFSection &getDtorSection();
+    ELFSection &getJumpTableSection();
+    ELFSection &getConstantPoolSection(MachineConstantPoolEntry &CPE);
+    ELFSection &getTextSection(Function *F);
+    ELFSection &getRelocSection(ELFSection &S);
+
+    // Helpers for obtaining ELF specific info.
+    unsigned getGlobalELFBinding(const GlobalValue *GV);
+    unsigned getGlobalELFType(const GlobalValue *GV);
+    unsigned getGlobalELFVisibility(const GlobalValue *GV);
+
+    // AddPendingGlobalSymbol - Add a global to be processed and to
+    // the global symbol lookup, use a zero index because the table
+    // index will be determined later.
+    void AddPendingGlobalSymbol(const GlobalValue *GV, 
+                                bool AddToLookup = false);
+    
+    // AddPendingExternalSymbol - Add the external to be processed
+    // and to the external symbol lookup, use a zero index because
+    // the symbol table index will be determined later.
+    void AddPendingExternalSymbol(const char *External);
+
+    // AddToSymbolList - Update the symbol lookup and If the symbol is 
+    // private add it to PrivateSyms list, otherwise to SymbolList. 
+    void AddToSymbolList(ELFSym *GblSym);
 
     // As we complete the ELF file, we need to update fields in the ELF header
     // (e.g. the location of the section table).  These members keep track of
     // the offset in ELFHeader of these various pieces to update and other
     // locations in the file.
-    unsigned ELFHeader_e_shoff_Offset;     // e_shoff    in ELF header.
-    unsigned ELFHeader_e_shstrndx_Offset;  // e_shstrndx in ELF header.
-    unsigned ELFHeader_e_shnum_Offset;     // e_shnum    in ELF header.
-  private:
-    void EmitGlobal(GlobalVariable *GV);
-
-    void EmitSymbolTable();
+    unsigned ELFHdr_e_shoff_Offset;     // e_shoff    in ELF header.
+    unsigned ELFHdr_e_shstrndx_Offset;  // e_shstrndx in ELF header.
+    unsigned ELFHdr_e_shnum_Offset;     // e_shnum    in ELF header.
 
+  private:
+    void EmitGlobal(const GlobalValue *GV);
+    void EmitGlobalConstant(const Constant *C, ELFSection &GblS);
+    void EmitGlobalConstantStruct(const ConstantStruct *CVS,
+                                  ELFSection &GblS);
+    void EmitGlobalConstantLargeInt(const ConstantInt *CI, ELFSection &S);
+    void EmitGlobalDataRelocation(const GlobalValue *GV, unsigned Size, 
+                                  ELFSection &GblS, int64_t Offset = 0);
+    bool EmitSpecialLLVMGlobal(const GlobalVariable *GV);
+    void EmitXXStructorList(Constant *List, ELFSection &Xtor);
+    void EmitRelocations();
+    void EmitRelocation(BinaryObject &RelSec, ELFRelocation &Rel, bool HasRelA);
+    void EmitSectionHeader(BinaryObject &SHdrTab, const ELFSection &SHdr);
     void EmitSectionTableStringTable();
+    void EmitSymbol(BinaryObject &SymbolTable, ELFSym &Sym);
+    void EmitSymbolTable();
+    void EmitStringTable(const std::string &ModuleName);
     void OutputSectionsAndSectionTable();
+    void RelocateField(BinaryObject &BO, uint32_t Offset, int64_t Value,
+                       unsigned Size);
+    unsigned SortSymbols();
+    CstExprResTy ResolveConstantExpr(const Constant *CV);
   };
 }