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[oota-llvm.git] / lib / MC / MCAssembler.cpp
index 8057fcb3593337a881631937ed060da7058ca2b3..96227dbee508cbc38d86d2c45e5c4586184751b4 100644 (file)
@@ -9,15 +9,24 @@
 
 #define DEBUG_TYPE "assembler"
 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
+#include "llvm/MC/MCExpr.h"
 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
-#include "llvm/Target/TargetMachOWriterInfo.h"
+#include "llvm/MC/MCSymbol.h"
+#include "llvm/MC/MCValue.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/ADT/StringExtras.h"
 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
 #include "llvm/ADT/Twine.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/MachO.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+
+// FIXME: Gross.
+#include "../Target/X86/X86FixupKinds.h"
+
 #include <vector>
 using namespace llvm;
 
@@ -25,9 +34,16 @@ class MachObjectWriter;
 
 STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments");
 
+// FIXME FIXME FIXME: There are number of places in this file where we convert
+// what is a 64-bit assembler value used for computation into a value in the
+// object file, which may truncate it. We should detect that truncation where
+// invalid and report errors back.
+
 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCSectionData &SD,
                           MachObjectWriter &MOW);
 
+static uint64_t WriteNopData(uint64_t Count, MachObjectWriter &MOW);
+
 /// isVirtualSection - Check if this is a section which does not actually exist
 /// in the object file.
 static bool isVirtualSection(const MCSection &Section) {
@@ -37,13 +53,37 @@ static bool isVirtualSection(const MCSection &Section) {
   return (Type == MCSectionMachO::S_ZEROFILL);
 }
 
+static unsigned getFixupKindLog2Size(unsigned Kind) {
+  switch (Kind) {
+  default: llvm_unreachable("invalid fixup kind!");
+  case X86::reloc_pcrel_1byte:
+  case FK_Data_1: return 0;
+  case FK_Data_2: return 1;
+  case X86::reloc_pcrel_4byte:
+  case X86::reloc_riprel_4byte:
+  case FK_Data_4: return 2;
+  case FK_Data_8: return 3;
+  }
+}
+
+static bool isFixupKindPCRel(unsigned Kind) {
+  switch (Kind) {
+  default:
+    return false;
+  case X86::reloc_pcrel_1byte:
+  case X86::reloc_pcrel_4byte:
+  case X86::reloc_riprel_4byte:
+    return true;
+  }
+}
+
 class MachObjectWriter {
   // See <mach-o/loader.h>.
   enum {
     Header_Magic32 = 0xFEEDFACE,
     Header_Magic64 = 0xFEEDFACF
   };
-  
+
   static const unsigned Header32Size = 28;
   static const unsigned Header64Size = 32;
   static const unsigned SegmentLoadCommand32Size = 56;
@@ -122,7 +162,7 @@ class MachObjectWriter {
   bool IsLSB;
 
 public:
-  MachObjectWriter(raw_ostream &_OS, bool _IsLSB = true) 
+  MachObjectWriter(raw_ostream &_OS, bool _IsLSB = true)
     : OS(_OS), IsLSB(_IsLSB) {
   }
 
@@ -165,21 +205,21 @@ public:
 
   void WriteZeros(unsigned N) {
     const char Zeros[16] = { 0 };
-    
+
     for (unsigned i = 0, e = N / 16; i != e; ++i)
       OS << StringRef(Zeros, 16);
-    
+
     OS << StringRef(Zeros, N % 16);
   }
 
-  void WriteString(const StringRef &Str, unsigned ZeroFillSize = 0) {
+  void WriteString(StringRef Str, unsigned ZeroFillSize = 0) {
     OS << Str;
     if (ZeroFillSize)
       WriteZeros(ZeroFillSize - Str.size());
   }
 
   /// @}
-  
+
   void WriteHeader32(unsigned NumLoadCommands, unsigned LoadCommandsSize,
                      bool SubsectionsViaSymbols) {
     uint32_t Flags = 0;
@@ -195,9 +235,9 @@ public:
     Write32(Header_Magic32);
 
     // FIXME: Support cputype.
-    Write32(TargetMachOWriterInfo::HDR_CPU_TYPE_I386);
+    Write32(MachO::CPUTypeI386);
     // FIXME: Support cpusubtype.
-    Write32(TargetMachOWriterInfo::HDR_CPU_SUBTYPE_I386_ALL);
+    Write32(MachO::CPUSubType_I386_ALL);
     Write32(HFT_Object);
     Write32(NumLoadCommands);    // Object files have a single load command, the
                                  // segment.
@@ -258,11 +298,15 @@ public:
     Write32(SD.getSize()); // size
     Write32(FileOffset);
 
+    unsigned Flags = Section.getTypeAndAttributes();
+    if (SD.hasInstructions())
+      Flags |= MCSectionMachO::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS;
+
     assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
     Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
     Write32(NumRelocations ? RelocationsStart : 0);
     Write32(NumRelocations);
-    Write32(Section.getTypeAndAttributes());
+    Write32(Flags);
     Write32(0); // reserved1
     Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 
@@ -326,8 +370,10 @@ public:
 
   void WriteNlist32(MachSymbolData &MSD) {
     MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
-    MCSymbol &Symbol = Data.getSymbol();
+    const MCSymbol &Symbol = Data.getSymbol();
     uint8_t Type = 0;
+    uint16_t Flags = Data.getFlags();
+    uint32_t Address = 0;
 
     // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
     //
@@ -348,25 +394,39 @@ public:
     if (Data.isExternal() || Symbol.isUndefined())
       Type |= STF_External;
 
-    // struct nlist (12 bytes)
-
-    Write32(MSD.StringIndex);
-    Write8(Type);
-    Write8(MSD.SectionIndex);
-    
-    // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
-    // value.
-    Write16(Data.getFlags() & 0xFFFF);
-
-    // Write the symbol address.
-    uint32_t Address = 0;
+    // Compute the symbol address.
     if (Symbol.isDefined()) {
       if (Symbol.isAbsolute()) {
         llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
       } else {
         Address = Data.getFragment()->getAddress() + Data.getOffset();
       }
+    } else if (Data.isCommon()) {
+      // Common symbols are encoded with the size in the address
+      // field, and their alignment in the flags.
+      Address = Data.getCommonSize();
+
+      // Common alignment is packed into the 'desc' bits.
+      if (unsigned Align = Data.getCommonAlignment()) {
+        unsigned Log2Size = Log2_32(Align);
+        assert((1U << Log2Size) == Align && "Invalid 'common' alignment!");
+        if (Log2Size > 15)
+          llvm_report_error("invalid 'common' alignment '" +
+                            Twine(Align) + "'");
+        // FIXME: Keep this mask with the SymbolFlags enumeration.
+        Flags = (Flags & 0xF0FF) | (Log2Size << 8);
+      }
     }
+
+    // struct nlist (12 bytes)
+
+    Write32(MSD.StringIndex);
+    Write8(Type);
+    Write8(MSD.SectionIndex);
+
+    // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
+    // value.
+    Write16(Flags);
     Write32(Address);
   }
 
@@ -374,33 +434,35 @@ public:
     uint32_t Word0;
     uint32_t Word1;
   };
-  void ComputeScatteredRelocationInfo(MCAssembler &Asm,
-                                      MCSectionData::Fixup &Fixup,
+  void ComputeScatteredRelocationInfo(MCAssembler &Asm, MCFragment &Fragment,
+                                      MCAsmFixup &Fixup,
+                                      const MCValue &Target,
                              DenseMap<const MCSymbol*,MCSymbolData*> &SymbolMap,
                                      std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs) {
-    uint32_t Address = Fixup.Fragment->getOffset() + Fixup.Offset;
+    uint32_t Address = Fragment.getOffset() + Fixup.Offset;
     unsigned IsPCRel = 0;
+    unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.Kind);
     unsigned Type = RIT_Vanilla;
 
     // See <reloc.h>.
-
-    const MCSymbol *A = Fixup.Value.getSymA();
+    const MCSymbol *A = Target.getSymA();
     MCSymbolData *SD = SymbolMap.lookup(A);
     uint32_t Value = SD->getFragment()->getAddress() + SD->getOffset();
     uint32_t Value2 = 0;
 
-    if (const MCSymbol *B = Fixup.Value.getSymB()) {
+    if (const MCSymbol *B = Target.getSymB()) {
       Type = RIT_LocalDifference;
 
       MCSymbolData *SD = SymbolMap.lookup(B);
       Value2 = SD->getFragment()->getAddress() + SD->getOffset();
     }
 
-    unsigned Log2Size = Log2_32(Fixup.Size);
-    assert((1U << Log2Size) == Fixup.Size && "Invalid fixup size!");
-
     // The value which goes in the fixup is current value of the expression.
-    Fixup.FixedValue = Value - Value2 + Fixup.Value.getConstant();
+    Fixup.FixedValue = Value - Value2 + Target.getConstant();
+    if (isFixupKindPCRel(Fixup.Kind)) {
+      Fixup.FixedValue -= Address;
+      IsPCRel = 1;
+    }
 
     MachRelocationEntry MRE;
     MRE.Word0 = ((Address   <<  0) |
@@ -425,35 +487,42 @@ public:
     }
   }
 
-  void ComputeRelocationInfo(MCAssembler &Asm,
-                             MCSectionData::Fixup &Fixup,
+  void ComputeRelocationInfo(MCAssembler &Asm, MCDataFragment &Fragment,
+                             MCAsmFixup &Fixup,
                              DenseMap<const MCSymbol*,MCSymbolData*> &SymbolMap,
                              std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs) {
-    // If this is a local symbol plus an offset or a difference, then we need a
+    MCValue Target;
+    if (!Fixup.Value->EvaluateAsRelocatable(Target))
+      llvm_report_error("expected relocatable expression");
+
+    // If this is a difference or a local symbol plus an offset, then we need a
     // scattered relocation entry.
-    if (Fixup.Value.getSymB()) // a - b
-      return ComputeScatteredRelocationInfo(Asm, Fixup, SymbolMap, Relocs);
-    if (Fixup.Value.getSymA() && Fixup.Value.getConstant())
-      if (!Fixup.Value.getSymA()->isUndefined())
-        return ComputeScatteredRelocationInfo(Asm, Fixup, SymbolMap, Relocs);
-        
+    if (Target.getSymB() ||
+        (Target.getSymA() && !Target.getSymA()->isUndefined() &&
+         Target.getConstant()))
+      return ComputeScatteredRelocationInfo(Asm, Fragment, Fixup, Target,
+                                            SymbolMap, Relocs);
+
     // See <reloc.h>.
-    uint32_t Address = Fixup.Fragment->getOffset() + Fixup.Offset;
+    uint32_t Address = Fragment.getOffset() + Fixup.Offset;
     uint32_t Value = 0;
     unsigned Index = 0;
     unsigned IsPCRel = 0;
+    unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.Kind);
     unsigned IsExtern = 0;
     unsigned Type = 0;
 
-    if (Fixup.Value.isAbsolute()) { // constant
+    if (Target.isAbsolute()) { // constant
       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
+      //
+      // FIXME: When is this generated?
       Type = RIT_Vanilla;
       Value = 0;
       llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
     } else {
-      const MCSymbol *Symbol = Fixup.Value.getSymA();
+      const MCSymbol *Symbol = Target.getSymA();
       MCSymbolData *SD = SymbolMap.lookup(Symbol);
-      
+
       if (Symbol->isUndefined()) {
         IsExtern = 1;
         Index = SD->getIndex();
@@ -463,10 +532,11 @@ public:
         //
         // FIXME: O(N)
         Index = 1;
-        for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
-               ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
+        MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end();
+        for (; it != ie; ++it, ++Index)
           if (&*it == SD->getFragment()->getParent())
             break;
+        assert(it != ie && "Unable to find section index!");
         Value = SD->getFragment()->getAddress() + SD->getOffset();
       }
 
@@ -474,10 +544,12 @@ public:
     }
 
     // The value which goes in the fixup is current value of the expression.
-    Fixup.FixedValue = Value + Fixup.Value.getConstant();
+    Fixup.FixedValue = Value + Target.getConstant();
 
-    unsigned Log2Size = Log2_32(Fixup.Size);
-    assert((1U << Log2Size) == Fixup.Size && "Invalid fixup size!");
+    if (isFixupKindPCRel(Fixup.Kind)) {
+      Fixup.FixedValue -= Address;
+      IsPCRel = 1;
+    }
 
     // struct relocation_info (8 bytes)
     MachRelocationEntry MRE;
@@ -489,7 +561,7 @@ public:
                  (Type      << 28));
     Relocs.push_back(MRE);
   }
-  
+
   void BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm,
                            DenseMap<const MCSymbol*,MCSymbolData*> &SymbolMap) {
     // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
@@ -571,7 +643,7 @@ public:
     // files.
     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
-      MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
+      const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
 
       // Ignore assembler temporaries.
       if (it->getSymbol().isTemporary())
@@ -607,7 +679,7 @@ public:
     // Now add the data for local symbols.
     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
-      MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
+      const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
 
       // Ignore assembler temporaries.
       if (it->getSymbol().isTemporary())
@@ -651,8 +723,6 @@ public:
       UndefinedSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 
     // The string table is padded to a multiple of 4.
-    //
-    // FIXME: Check to see if this varies per arch.
     while (StringTable.size() % 4)
       StringTable += '\x00';
   }
@@ -682,7 +752,7 @@ public:
     if (NumSymbols)
       ComputeSymbolTable(Asm, StringTable, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
                          UndefinedSymbolData);
-  
+
     // The section data starts after the header, the segment load command (and
     // section headers) and the symbol table.
     unsigned NumLoadCommands = 1;
@@ -712,11 +782,11 @@ public:
 
       SectionDataSize = std::max(SectionDataSize,
                                  SD.getAddress() + SD.getSize());
-      SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize, 
+      SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize,
                                      SD.getAddress() + SD.getFileSize());
     }
 
-    // The section data is passed to 4 bytes.
+    // The section data is padded to 4 bytes.
     //
     // FIXME: Is this machine dependent?
     unsigned SectionDataPadding = OffsetToAlignment(SectionDataFileSize, 4);
@@ -727,33 +797,36 @@ public:
                   Asm.getSubsectionsViaSymbols());
     WriteSegmentLoadCommand32(NumSections, VMSize,
                               SectionDataStart, SectionDataSize);
-  
+
     // ... and then the section headers.
-    // 
+    //
     // We also compute the section relocations while we do this. Note that
-    // compute relocation info will also update the fixup to have the correct
-    // value; this will be overwrite the appropriate data in the fragment when
-    // it is written.
+    // computing relocation info will also update the fixup to have the correct
+    // value; this will overwrite the appropriate data in the fragment when it
+    // is written.
     std::vector<MachRelocationEntry> RelocInfos;
     uint64_t RelocTableEnd = SectionDataStart + SectionDataFileSize;
-    for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie;
-         ++it) {
+    for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
+           ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
       MCSectionData &SD = *it;
 
       // The assembler writes relocations in the reverse order they were seen.
       //
       // FIXME: It is probably more complicated than this.
       unsigned NumRelocsStart = RelocInfos.size();
-      for (unsigned i = 0, e = SD.fixup_size(); i != e; ++i)
-        ComputeRelocationInfo(Asm, SD.getFixups()[e - i - 1], SymbolMap,
-                              RelocInfos);
+      for (MCSectionData::reverse_iterator it2 = SD.rbegin(),
+             ie2 = SD.rend(); it2 != ie2; ++it2)
+        if (MCDataFragment *DF = dyn_cast<MCDataFragment>(&*it2))
+          for (unsigned i = 0, e = DF->fixup_size(); i != e; ++i)
+            ComputeRelocationInfo(Asm, *DF, DF->getFixups()[e - i - 1],
+                                  SymbolMap, RelocInfos);
 
       unsigned NumRelocs = RelocInfos.size() - NumRelocsStart;
       uint64_t SectionStart = SectionDataStart + SD.getAddress();
       WriteSection32(SD, SectionStart, RelocTableEnd, NumRelocs);
       RelocTableEnd += NumRelocs * RelocationInfoSize;
     }
-    
+
     // Write the symbol table load command, if used.
     if (NumSymbols) {
       unsigned FirstLocalSymbol = 0;
@@ -841,6 +914,16 @@ public:
       OS << StringTable.str();
     }
   }
+
+  void ApplyFixup(const MCAsmFixup &Fixup, MCDataFragment &DF) {
+    unsigned Size = 1 << getFixupKindLog2Size(Fixup.Kind);
+
+    // FIXME: Endianness assumption.
+    assert(Fixup.Offset + Size <= DF.getContents().size() &&
+           "Invalid fixup offset!");
+    for (unsigned i = 0; i != Size; ++i)
+      DF.getContents()[Fixup.Offset + i] = uint8_t(Fixup.FixedValue >> (i * 8));
+  }
 };
 
 /* *** */
@@ -875,42 +958,21 @@ MCSectionData::MCSectionData(const MCSection &_Section, MCAssembler *A)
     Address(~UINT64_C(0)),
     Size(~UINT64_C(0)),
     FileSize(~UINT64_C(0)),
-    LastFixupLookup(~0)
+    HasInstructions(false)
 {
   if (A)
     A->getSectionList().push_back(this);
 }
 
-const MCSectionData::Fixup *
-MCSectionData::LookupFixup(const MCFragment *Fragment, uint64_t Offset) const {
-  // Use a one level cache to turn the common case of accessing the fixups in
-  // order into O(1) instead of O(N).
-  unsigned i = LastFixupLookup, Count = Fixups.size(), End = Fixups.size();
-  if (i >= End)
-    i = 0;
-  while (Count--) {
-    const Fixup &F = Fixups[i];
-    if (F.Fragment == Fragment && F.Offset == Offset) {
-      LastFixupLookup = i;
-      return &F;
-    }
-
-    ++i;
-    if (i == End)
-      i = 0;
-  }
-
-  return 0;
-}
-                                                       
 /* *** */
 
-MCSymbolData::MCSymbolData() : Symbol(*(MCSymbol*)0) {}
+MCSymbolData::MCSymbolData() : Symbol(0) {}
 
-MCSymbolData::MCSymbolData(MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
+MCSymbolData::MCSymbolData(const MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
                            uint64_t _Offset, MCAssembler *A)
-  : Symbol(_Symbol), Fragment(_Fragment), Offset(_Offset),
-    IsExternal(false), IsPrivateExtern(false), Flags(0), Index(0)
+  : Symbol(&_Symbol), Fragment(_Fragment), Offset(_Offset),
+    IsExternal(false), IsPrivateExtern(false),
+    CommonSize(0), CommonAlign(0), Flags(0), Index(0)
 {
   if (A)
     A->getSymbolList().push_back(this);
@@ -918,9 +980,8 @@ MCSymbolData::MCSymbolData(MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
 
 /* *** */
 
-MCAssembler::MCAssembler(raw_ostream &_OS)
-  : OS(_OS),
-    SubsectionsViaSymbols(false)
+MCAssembler::MCAssembler(MCContext &_Context, raw_ostream &_OS)
+  : Context(_Context), OS(_OS), SubsectionsViaSymbols(false)
 {
 }
 
@@ -939,7 +1000,7 @@ void MCAssembler::LayoutSection(MCSectionData &SD) {
     switch (F.getKind()) {
     case MCFragment::FT_Align: {
       MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
-      
+
       uint64_t Size = OffsetToAlignment(Address, AF.getAlignment());
       if (Size > AF.getMaxBytesToEmit())
         AF.setFileSize(0);
@@ -949,43 +1010,30 @@ void MCAssembler::LayoutSection(MCSectionData &SD) {
     }
 
     case MCFragment::FT_Data:
+    case MCFragment::FT_Fill:
       F.setFileSize(F.getMaxFileSize());
       break;
 
-    case MCFragment::FT_Fill: {
-      MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
-
-      F.setFileSize(F.getMaxFileSize());
-
-      // If the fill value is constant, thats it.
-      if (FF.getValue().isAbsolute())
-        break;
-
-      // Otherwise, add fixups for the values.
-      for (uint64_t i = 0, e = FF.getCount(); i != e; ++i) {
-        MCSectionData::Fixup Fix(F, i * FF.getValueSize(),
-                                 FF.getValue(),FF.getValueSize());
-        SD.getFixups().push_back(Fix);
-      }
-      break;
-    }
-
     case MCFragment::FT_Org: {
       MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 
-      if (!OF.getOffset().isAbsolute())
+      MCValue Target;
+      if (!OF.getOffset().EvaluateAsRelocatable(Target))
+        llvm_report_error("expected relocatable expression");
+
+      if (!Target.isAbsolute())
         llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
-      uint64_t OrgOffset = OF.getOffset().getConstant();
+      uint64_t OrgOffset = Target.getConstant();
       uint64_t Offset = Address - SD.getAddress();
 
       // FIXME: We need a way to communicate this error.
       if (OrgOffset < Offset)
-        llvm_report_error("invalid .org offset '" + Twine(OrgOffset) + 
+        llvm_report_error("invalid .org offset '" + Twine(OrgOffset) +
                           "' (at offset '" + Twine(Offset) + "'");
-        
+
       F.setFileSize(OrgOffset - Offset);
       break;
-    }      
+    }
 
     case MCFragment::FT_ZeroFill: {
       MCZeroFillFragment &ZFF = cast<MCZeroFillFragment>(F);
@@ -1012,12 +1060,70 @@ void MCAssembler::LayoutSection(MCSectionData &SD) {
     SD.setFileSize(Address - SD.getAddress());
 }
 
+/// WriteNopData - Write optimal nops to the output file for the \arg Count
+/// bytes.  This returns the number of bytes written.  It may return 0 if
+/// the \arg Count is more than the maximum optimal nops.
+///
+/// FIXME this is X86 32-bit specific and should move to a better place.
+static uint64_t WriteNopData(uint64_t Count, MachObjectWriter &MOW) {
+  static const uint8_t Nops[16][16] = {
+    // nop
+    {0x90},
+    // xchg %ax,%ax
+    {0x66, 0x90},
+    // nopl (%[re]ax)
+    {0x0f, 0x1f, 0x00},
+    // nopl 0(%[re]ax)
+    {0x0f, 0x1f, 0x40, 0x00},
+    // nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
+    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
+    // nopl 0L(%[re]ax)
+    {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
+    // nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
+    // nopw 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
+    // nopw %cs:0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x66, 0x2e, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
+    // nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
+     0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
+    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
+     0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
+    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    // nopl 0L(%[re]ax) */
+    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
+     0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
+    // nopl 0L(%[re]ax)
+    // nopl 0L(%[re]ax)
+    {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+     0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
+    // nopl 0L(%[re]ax)
+    // nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
+    {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
+     0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}
+  };
+
+  if (Count > 15)
+    return 0;
+
+  for (uint64_t i = 0; i < Count; i++)
+    MOW.Write8 (uint8_t(Nops[Count - 1][i]));
+
+  return Count;
+}
+
 /// WriteFileData - Write the \arg F data to the output file.
 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCFragment &F,
                           MachObjectWriter &MOW) {
   uint64_t Start = OS.tell();
   (void) Start;
-    
+
   ++EmittedFragments;
 
   // FIXME: Embed in fragments instead?
@@ -1030,11 +1136,19 @@ static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCFragment &F,
     // multiple .align directives to enforce the semantics it wants), but is
     // severe enough that we want to report it. How to handle this?
     if (Count * AF.getValueSize() != AF.getFileSize())
-      llvm_report_error("undefined .align directive, value size '" + 
-                        Twine(AF.getValueSize()) + 
+      llvm_report_error("undefined .align directive, value size '" +
+                        Twine(AF.getValueSize()) +
                         "' is not a divisor of padding size '" +
                         Twine(AF.getFileSize()) + "'");
 
+    // See if we are aligning with nops, and if so do that first to try to fill
+    // the Count bytes.  Then if that did not fill any bytes or there are any
+    // bytes left to fill use the the Value and ValueSize to fill the rest.
+    if (AF.getEmitNops()) {
+      uint64_t NopByteCount = WriteNopData(Count, MOW);
+      Count -= NopByteCount;
+    }
+
     for (uint64_t i = 0; i != Count; ++i) {
       switch (AF.getValueSize()) {
       default:
@@ -1048,39 +1162,35 @@ static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCFragment &F,
     break;
   }
 
-  case MCFragment::FT_Data:
+  case MCFragment::FT_Data: {
+    MCDataFragment &DF = cast<MCDataFragment>(F);
+
+    // Apply the fixups.
+    //
+    // FIXME: Move elsewhere.
+    for (MCDataFragment::const_fixup_iterator it = DF.fixup_begin(),
+           ie = DF.fixup_end(); it != ie; ++it)
+      MOW.ApplyFixup(*it, DF);
+
     OS << cast<MCDataFragment>(F).getContents().str();
     break;
+  }
 
   case MCFragment::FT_Fill: {
     MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
-
-    int64_t Value = 0;
-    if (FF.getValue().isAbsolute())
-      Value = FF.getValue().getConstant();
     for (uint64_t i = 0, e = FF.getCount(); i != e; ++i) {
-      if (!FF.getValue().isAbsolute()) {
-        // Find the fixup.
-        //
-        // FIXME: Find a better way to write in the fixes.
-        const MCSectionData::Fixup *Fixup =
-          F.getParent()->LookupFixup(&F, i * FF.getValueSize());
-        assert(Fixup && "Missing fixup for fill value!");
-        Value = Fixup->FixedValue;
-      }
-
       switch (FF.getValueSize()) {
       default:
         assert(0 && "Invalid size!");
-      case 1: MOW.Write8 (uint8_t (Value)); break;
-      case 2: MOW.Write16(uint16_t(Value)); break;
-      case 4: MOW.Write32(uint32_t(Value)); break;
-      case 8: MOW.Write64(uint64_t(Value)); break;
+      case 1: MOW.Write8 (uint8_t (FF.getValue())); break;
+      case 2: MOW.Write16(uint16_t(FF.getValue())); break;
+      case 4: MOW.Write32(uint32_t(FF.getValue())); break;
+      case 8: MOW.Write64(uint64_t(FF.getValue())); break;
       }
     }
     break;
   }
-    
+
   case MCFragment::FT_Org: {
     MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 
@@ -1110,7 +1220,7 @@ static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCSectionData &SD,
 
   uint64_t Start = OS.tell();
   (void) Start;
-      
+
   for (MCSectionData::const_iterator it = SD.begin(),
          ie = SD.end(); it != ie; ++it)
     WriteFileData(OS, *it, MOW);
@@ -1123,6 +1233,10 @@ static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCSectionData &SD,
 }
 
 void MCAssembler::Finish() {
+  DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
+      llvm::errs() << "assembler backend - pre-layout\n--\n";
+      dump(); });
+
   // Layout the concrete sections and fragments.
   uint64_t Address = 0;
   MCSectionData *Prev = 0;
@@ -1161,9 +1275,149 @@ void MCAssembler::Finish() {
     Address += SD.getSize();
   }
 
+  DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
+      llvm::errs() << "assembler backend - post-layout\n--\n";
+      dump(); });
+
   // Write the object file.
   MachObjectWriter MOW(OS);
   MOW.WriteObject(*this);
 
   OS.flush();
 }
+
+
+// Debugging methods
+
+namespace llvm {
+
+raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCAsmFixup &AF) {
+  OS << "<MCAsmFixup" << " Offset:" << AF.Offset << " Value:" << *AF.Value
+     << " Kind:" << AF.Kind << ">";
+  return OS;
+}
+
+}
+
+void MCFragment::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCFragment " << (void*) this << " Offset:" << Offset
+     << " FileSize:" << FileSize;
+
+  OS << ">";
+}
+
+void MCAlignFragment::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCAlignFragment ";
+  this->MCFragment::dump();
+  OS << "\n       ";
+  OS << " Alignment:" << getAlignment()
+     << " Value:" << getValue() << " ValueSize:" << getValueSize()
+     << " MaxBytesToEmit:" << getMaxBytesToEmit() << ">";
+}
+
+void MCDataFragment::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCDataFragment ";
+  this->MCFragment::dump();
+  OS << "\n       ";
+  OS << " Contents:[";
+  for (unsigned i = 0, e = getContents().size(); i != e; ++i) {
+    if (i) OS << ",";
+    OS << hexdigit((Contents[i] >> 4) & 0xF) << hexdigit(Contents[i] & 0xF);
+  }
+  OS << "] (" << getContents().size() << " bytes)";
+
+  if (!getFixups().empty()) {
+    OS << ",\n       ";
+    OS << " Fixups:[";
+    for (fixup_iterator it = fixup_begin(), ie = fixup_end(); it != ie; ++it) {
+      if (it != fixup_begin()) OS << ",\n            ";
+      OS << *it;
+    }
+    OS << "]";
+  }
+
+  OS << ">";
+}
+
+void MCFillFragment::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCFillFragment ";
+  this->MCFragment::dump();
+  OS << "\n       ";
+  OS << " Value:" << getValue() << " ValueSize:" << getValueSize()
+     << " Count:" << getCount() << ">";
+}
+
+void MCOrgFragment::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCOrgFragment ";
+  this->MCFragment::dump();
+  OS << "\n       ";
+  OS << " Offset:" << getOffset() << " Value:" << getValue() << ">";
+}
+
+void MCZeroFillFragment::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCZeroFillFragment ";
+  this->MCFragment::dump();
+  OS << "\n       ";
+  OS << " Size:" << getSize() << " Alignment:" << getAlignment() << ">";
+}
+
+void MCSectionData::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCSectionData";
+  OS << " Alignment:" << getAlignment() << " Address:" << Address
+     << " Size:" << Size << " FileSize:" << FileSize
+     << " Fragments:[";
+  for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
+    if (it != begin()) OS << ",\n      ";
+    it->dump();
+  }
+  OS << "]>";
+}
+
+void MCSymbolData::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCSymbolData Symbol:" << getSymbol()
+     << " Fragment:" << getFragment() << " Offset:" << getOffset()
+     << " Flags:" << getFlags() << " Index:" << getIndex();
+  if (isCommon())
+    OS << " (common, size:" << getCommonSize()
+       << " align: " << getCommonAlignment() << ")";
+  if (isExternal())
+    OS << " (external)";
+  if (isPrivateExtern())
+    OS << " (private extern)";
+  OS << ">";
+}
+
+void MCAssembler::dump() {
+  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+
+  OS << "<MCAssembler\n";
+  OS << "  Sections:[";
+  for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
+    if (it != begin()) OS << ",\n    ";
+    it->dump();
+  }
+  OS << "],\n";
+  OS << "  Symbols:[";
+
+  for (symbol_iterator it = symbol_begin(), ie = symbol_end(); it != ie; ++it) {
+    if (it != symbol_begin()) OS << ",\n    ";
+    it->dump();
+  }
+  OS << "]>\n";
+}