include/Support/ELF.h

   1 //===-- Support/ELF.h - ELF constants and data structures -------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This header contains common, non-processor-specific data structures and
  11 // constants for the ELF file format.
  12 //
  13 // The details of the ELF32 bits in this file are largely based on
  14 // the Tool Interface Standard (TIS) Executable and Linking Format
  15 // (ELF) Specification Version 1.2, May 1995. The ELF64 stuff is not
  16 // standardized, as far as I can tell. It was largely based on information
  17 // I found in OpenBSD header files.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #include "Support/DataTypes.h"
  22 #include <cstring>
  23 #include <cstdlib>
  24
  25 namespace llvm {
  26
  27 namespace ELF {
  28
  29 typedef uint32_t Elf32_Addr; // Program address
  30 typedef uint16_t Elf32_Half;
  31 typedef uint32_t Elf32_Off;  // File offset
  32 typedef int32_t  Elf32_Sword;
  33 typedef uint32_t Elf32_Word;
  34
  35 typedef uint64_t Elf64_Addr;
  36 typedef uint64_t Elf64_Off;
  37 typedef int32_t  Elf64_Shalf;
  38 typedef int32_t  Elf64_Sword;
  39 typedef uint32_t Elf64_Word;
  40 typedef int64_t  Elf64_Sxword;
  41 typedef uint64_t Elf64_Xword;
  42 typedef uint32_t Elf64_Half;
  43 typedef uint16_t Elf64_Quarter;
  44
  45 // Object file magic string.
  46 static const char ElfMagic[] = { 0x7f, 'E', 'L', 'F', '\0' };
  47
  48 struct Elf32_Ehdr {
  49   unsigned char e_ident[16]; // ELF Identification bytes
  50   Elf32_Half    e_type;      // Type of file (see ET_* below)
  51   Elf32_Half    e_machine;   // Required architecture for this file (see EM_*)
  52   Elf32_Word    e_version;   // Must be equal to 1
  53   Elf32_Addr    e_entry;     // Address to jump to in order to start program
  54   Elf32_Off     e_phoff;     // Program header table's file offset, in bytes
  55   Elf32_Off     e_shoff;     // Section header table's file offset, in bytes
  56   Elf32_Word    e_flags;     // Processor-specific flags
  57   Elf32_Half    e_ehsize;    // Size of ELF header, in bytes
  58   Elf32_Half    e_phentsize; // Size of an entry in the program header table
  59   Elf32_Half    e_phnum;     // Number of entries in the program header table
  60   Elf32_Half    e_shentsize; // Size of an entry in the section header table
  61   Elf32_Half    e_shnum;     // Number of entries in the section header table
  62   Elf32_Half    e_shstrndx;  // Sect hdr table index of sect name string table
  63   bool checkMagic () const {
  64     return (memcmp (e_ident, ElfMagic, strlen (ElfMagic))) == 0;
  65   }
  66   unsigned char getFileClass () const { return e_ident[4]; }
  67   unsigned char getDataEncoding () { return e_ident[5]; }
  68 };
  69
  70 // 64-bit ELF header. Fields are the same as for ELF32, but with different
  71 // types (see above).
  72 struct Elf64_Ehdr {
  73   unsigned char e_ident[16];
  74   Elf64_Quarter e_type;
  75   Elf64_Quarter e_machine;
  76   Elf64_Half    e_version;
  77   Elf64_Addr    e_entry;
  78   Elf64_Off     e_phoff;
  79   Elf64_Off     e_shoff;
  80   Elf64_Half    e_flags;
  81   Elf64_Quarter e_ehsize;
  82   Elf64_Quarter e_phentsize;
  83   Elf64_Quarter e_phnum;
  84   Elf64_Quarter e_shentsize;
  85   Elf64_Quarter e_shnum;
  86   Elf64_Quarter e_shstrndx;
  87 };
  88
  89 // File types
  90 enum {
  91   ET_NONE   = 0,      // No file type
  92   ET_REL    = 1,      // Relocatable file
  93   ET_EXEC   = 2,      // Executable file
  94   ET_DYN    = 3,      // Shared object file
  95   ET_CORE   = 4,      // Core file
  96   ET_LOPROC = 0xff00, // Beginning of processor-specific codes
  97   ET_HIPROC = 0xffff  // Processor-specific
  98 };
  99
 100 // Machine architectures
 101 enum {
 102   EM_NONE = 0,  // No machine
 103   EM_M32 = 1,   // AT&T WE 32100
 104   EM_SPARC = 2, // SPARC
 105   EM_386 = 3,   // Intel 386
 106   EM_68K = 4,   // Motorola 68000
 107   EM_88K = 5,   // Motorola 88000
 108   EM_486 = 6,   // Intel 486 (deprecated)
 109   EM_860 = 7,   // Intel 80860
 110   EM_MIPS = 8,     // MIPS R3000
 111   EM_PPC = 20,     // PowerPC
 112   EM_ARM = 40,     // ARM
 113   EM_ALPHA = 41,   // DEC Alpha
 114   EM_SPARCV9 = 43  // SPARC V9
 115 };
 116
 117 // Object file classes.
 118 enum {
 119   ELFCLASS32 = 1, // 32-bit object file
 120   ELFCLASS64 = 2  // 64-bit object file
 121 };
 122
 123 // Object file byte orderings.
 124 enum {
 125   ELFDATA2LSB = 1, // Little-endian object file
 126   ELFDATA2MSB = 2  // Big-endian object file
 127 };
 128
 129 // Section header.
 130 struct Elf32_Shdr {
 131   Elf32_Word sh_name;      // Section name (index into string table)
 132   Elf32_Word sh_type;      // Section type (SHT_*)
 133   Elf32_Word sh_flags;     // Section flags (SHF_*)
 134   Elf32_Addr sh_addr;      // Address where section is to be loaded
 135   Elf32_Off  sh_offset;    // File offset of section data, in bytes
 136   Elf32_Word sh_size;      // Size of section, in bytes
 137   Elf32_Word sh_link;      // Section type-specific header table index link
 138   Elf32_Word sh_info;      // Section type-specific extra information
 139   Elf32_Word sh_addralign; // Section address alignment
 140   Elf32_Word sh_entsize;   // Size of records contained within the section
 141 };
 142
 143 // Section header for ELF64 - same fields as ELF32, different types.
 144 struct Elf64_Shdr {
 145   Elf64_Half  sh_name;
 146   Elf64_Half  sh_type;
 147   Elf64_Xword sh_flags;
 148   Elf64_Addr  sh_addr;
 149   Elf64_Off   sh_offset;
 150   Elf64_Xword sh_size;
 151   Elf64_Half  sh_link;
 152   Elf64_Half  sh_info;
 153   Elf64_Xword sh_addralign;
 154   Elf64_Xword sh_entsize;
 155 };
 156
 157 // Special section indices.
 158 enum {
 159   SHN_UNDEF     = 0,      // Undefined, missing, irrelevant, or meaningless
 160   SHN_LORESERVE = 0xff00, // Lowest reserved index
 161   SHN_LOPROC    = 0xff00, // Lowest processor-specific index
 162   SHN_HIPROC    = 0xff1f, // Highest processor-specific index
 163   SHN_ABS       = 0xfff1, // Symbol has absolute value; does not need relocation
 164   SHN_COMMON    = 0xfff2, // FORTRAN COMMON or C external global variables
 165   SHN_HIRESERVE = 0xffff  // Highest reserved index
 166 };
 167
 168 // Section types.
 169 enum {
 170   SHT_NULL     = 0,  // No associated section (inactive entry).
 171   SHT_PROGBITS = 1,  // Program-defined contents.
 172   SHT_SYMTAB   = 2,  // Symbol table.
 173   SHT_STRTAB   = 3,  // String table.
 174   SHT_RELA     = 4,  // Relocation entries; explicit addends.
 175   SHT_HASH     = 5,  // Symbol hash table.
 176   SHT_DYNAMIC  = 6,  // Information for dynamic linking.
 177   SHT_NOTE     = 7,  // Information about the file.
 178   SHT_NOBITS   = 8,  // Data occupies no space in the file.
 179   SHT_REL      = 9,  // Relocation entries; no explicit addends.
 180   SHT_SHLIB    = 10, // Reserved.
 181   SHT_DYNSYM   = 11, // Symbol table.
 182   SHT_LOPROC   = 0x70000000, // Lowest processor architecture-specific type.
 183   SHT_HIPROC   = 0x7fffffff, // Highest processor architecture-specific type.
 184   SHT_LOUSER   = 0x80000000, // Lowest type reserved for applications.
 185   SHT_HIUSER   = 0xffffffff  // Highest type reserved for applications.
 186 };
 187
 188 // Section flags.
 189 enum {
 190   SHF_WRITE     = 0x1, // Section data should be writable during execution.
 191   SHF_ALLOC     = 0x2, // Section occupies memory during program execution.
 192   SHF_EXECINSTR = 0x4, // Section contains executable machine instructions.
 193   SHF_MASKPROC  = 0xf0000000 // Bits indicating processor-specific flags.
 194 };
 195
 196 // Symbol table entries.
 197 struct Elf32_Sym {
 198   Elf32_Word    st_name;  // Symbol name (index into string table)
 199   Elf32_Addr    st_value; // Value or address associated with the symbol
 200   Elf32_Word    st_size;  // Size of the symbol
 201   unsigned char st_info;  // Symbol's type and binding attributes
 202   unsigned char st_other; // Must be zero; reserved
 203   Elf32_Half    st_shndx; // Which section (header table index) it's defined in
 204
 205   // These accessors and mutators correspond to the ELF32_ST_BIND,
 206   // ELF32_ST_TYPE, and ELF32_ST_INFO macros defined in the ELF specification:
 207   unsigned char getBinding () const { return st_info >> 4; }
 208   unsigned char getType () const { return st_info & 0x0f; }
 209   void setBinding (unsigned char b) { setBindingAndType (b, getType ()); }
 210   void setType (unsigned char t) { setBindingAndType (getBinding (), t); }
 211   void setBindingAndType (unsigned char b, unsigned char t) {
 212     st_info = (b << 4) + (t & 0x0f);
 213   }
 214 };
 215
 216 // Symbol bindings.
 217 enum {
 218   STB_LOCAL = 0,   // Local symbol, not visible outside obj file containing def
 219   STB_GLOBAL = 1,  // Global symbol, visible to all object files being combined
 220   STB_WEAK = 2,    // Weak symbol, like global but lower-precedence
 221   STB_LOPROC = 13, // Lowest processor-specific binding type
 222   STB_HIPROC = 15  // Highest processor-specific binding type
 223 };
 224
 225 // Symbol types.
 226 enum {
 227   STT_NOTYPE  = 0,   // Symbol's type is not specified
 228   STT_OBJECT  = 1,   // Symbol is a data object (variable, array, etc.)
 229   STT_FUNC    = 2,   // Symbol is executable code (function, etc.)
 230   STT_SECTION = 3,   // Symbol refers to a section
 231   STT_FILE    = 4,   // Local, absolute symbol that refers to a file
 232   STT_LOPROC  = 13,  // Lowest processor-specific symbol type
 233   STT_HIPROC  = 15   // Highest processor-specific symbol type
 234 };
 235
 236 // Relocation entry, without explicit addend.
 237 struct Elf32_Rel {
 238   Elf32_Addr r_offset; // Location (file byte offset, or program virtual addr)
 239   Elf32_Word r_info;   // Symbol table index and type of relocation to apply
 240
 241   // These accessors and mutators correspond to the ELF32_R_SYM, ELF32_R_TYPE,
 242   // and ELF32_R_INFO macros defined in the ELF specification:
 243   Elf32_Word getSymbol () const { return (r_info >> 8); }
 244   unsigned char getType () const { return (unsigned char) (r_info & 0x0ff); }
 245   void setSymbol (Elf32_Word s) { setSymbolAndType (s, getType ()); }
 246   void setType (unsigned char t) { setSymbolAndType (getSymbol(), t); }
 247   void setSymbolAndType (Elf32_Word s, unsigned char t) {
 248     r_info = (s << 8) + t;
 249   };
 250 };
 251
 252 // Relocation entry with explicit addend.
 253 struct Elf32_Rela {
 254   Elf32_Addr  r_offset; // Location (file byte offset, or program virtual addr)
 255   Elf32_Word  r_info;   // Symbol table index and type of relocation to apply
 256   Elf32_Sword r_addend; // Compute value for relocatable field by adding this
 257
 258   // These accessors and mutators correspond to the ELF32_R_SYM, ELF32_R_TYPE,
 259   // and ELF32_R_INFO macros defined in the ELF specification:
 260   Elf32_Word getSymbol () const { return (r_info >> 8); }
 261   unsigned char getType () const { return (unsigned char) (r_info & 0x0ff); }
 262   void setSymbol (Elf32_Word s) { setSymbolAndType (s, getType ()); }
 263   void setType (unsigned char t) { setSymbolAndType (getSymbol(), t); }
 264   void setSymbolAndType (Elf32_Word s, unsigned char t) {
 265     r_info = (s << 8) + t;
 266   };
 267 };
 268
 269 // Program header.
 270 struct Elf32_Phdr {
 271   Elf32_Word p_type;   // Type of segment
 272   Elf32_Off  p_offset; // File offset where segment is located, in bytes
 273   Elf32_Addr p_vaddr;  // Virtual address of beginning of segment
 274   Elf32_Addr p_paddr;  // Physical address of beginning of segment (OS-specific)
 275   Elf32_Word p_filesz; // Num. of bytes in file image of segment (may be zero)
 276   Elf32_Word p_memsz;  // Num. of bytes in mem image of segment (may be zero)
 277   Elf32_Word p_flags;  // Segment flags
 278   Elf32_Word p_align;  // Segment alignment constraint
 279 };
 280
 281 enum {
 282   PT_NULL    = 0, // Unused segment.
 283   PT_LOAD    = 1, // Loadable segment.
 284   PT_DYNAMIC = 2, // Dynamic linking information.
 285   PT_INTERP  = 3, // Interpreter pathname.
 286   PT_NOTE    = 4, // Auxiliary information.
 287   PT_SHLIB   = 5, // Reserved.
 288   PT_PHDR    = 6, // The program header table itself.
 289   PT_LOPROC  = 0x70000000, // Lowest processor-specific program hdr entry type.
 290   PT_HIPROC  = 0x7fffffff  // Highest processor-specific program hdr entry type.
 291 };
 292
 293 } // end namespace ELF
 294
 295 } // end namespace llvm