Fix a bunch of -Wdocumentation warnings.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Bitcode / Archive.h
1 //===-- llvm/Bitcode/Archive.h - LLVM Bitcode Archive -----------*- 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 // This header file declares the Archive and ArchiveMember classes that provide
11 // manipulation of LLVM Archive files.  The implementation is provided by the
12 // lib/Bitcode/Archive library.  This library is used to read and write
13 // archive (*.a) files that contain LLVM bitcode files (or others).
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #ifndef LLVM_BITCODE_ARCHIVE_H
18 #define LLVM_BITCODE_ARCHIVE_H
19
20 #include "llvm/ADT/ilist.h"
21 #include "llvm/ADT/ilist_node.h"
22 #include "llvm/Support/Path.h"
23 #include <map>
24 #include <set>
25
26 namespace llvm {
27   class MemoryBuffer;
28
29 // Forward declare classes
30 class Module;              // From VMCore
31 class Archive;             // Declared below
32 class ArchiveMemberHeader; // Internal implementation class
33 class LLVMContext;         // Global data
34
35 /// This class is the main class manipulated by users of the Archive class. It
36 /// holds information about one member of the Archive. It is also the element
37 /// stored by the Archive's ilist, the Archive's main abstraction. Because of
38 /// the special requirements of archive files, users are not permitted to
39 /// construct ArchiveMember instances. You should obtain them from the methods
40 /// of the Archive class instead.
41 /// @brief This class represents a single archive member.
42 class ArchiveMember : public ilist_node<ArchiveMember> {
43   /// @name Types
44   /// @{
45   public:
46     /// These flags are used internally by the archive member to specify various
47     /// characteristics of the member. The various "is" methods below provide
48     /// access to the flags. The flags are not user settable.
49     enum Flags {
50       SVR4SymbolTableFlag = 1,     ///< Member is a SVR4 symbol table
51       BSD4SymbolTableFlag = 2,     ///< Member is a BSD4 symbol table
52       LLVMSymbolTableFlag = 4,     ///< Member is an LLVM symbol table
53       BitcodeFlag = 8,             ///< Member is bitcode
54       HasPathFlag = 16,            ///< Member has a full or partial path
55       HasLongFilenameFlag = 32,    ///< Member uses the long filename syntax
56       StringTableFlag = 64         ///< Member is an ar(1) format string table
57     };
58
59   /// @}
60   /// @name Accessors
61   /// @{
62   public:
63     /// @returns the parent Archive instance
64     /// @brief Get the archive associated with this member
65     Archive* getArchive() const          { return parent; }
66
67     /// @returns the path to the Archive's file
68     /// @brief Get the path to the archive member
69     const sys::Path& getPath() const     { return path; }
70
71     /// The "user" is the owner of the file per Unix security. This may not
72     /// have any applicability on non-Unix systems but is a required component
73     /// of the "ar" file format.
74     /// @brief Get the user associated with this archive member.
75     unsigned getUser() const             { return info.getUser(); }
76
77     /// The "group" is the owning group of the file per Unix security. This
78     /// may not have any applicability on non-Unix systems but is a required
79     /// component of the "ar" file format.
80     /// @brief Get the group associated with this archive member.
81     unsigned getGroup() const            { return info.getGroup(); }
82
83     /// The "mode" specifies the access permissions for the file per Unix
84     /// security. This may not have any applicability on non-Unix systems but is
85     /// a required component of the "ar" file format.
86     /// @brief Get the permission mode associated with this archive member.
87     unsigned getMode() const             { return info.getMode(); }
88
89     /// This method returns the time at which the archive member was last
90     /// modified when it was not in the archive.
91     /// @brief Get the time of last modification of the archive member.
92     sys::TimeValue getModTime() const    { return info.getTimestamp(); }
93
94     /// @returns the size of the archive member in bytes.
95     /// @brief Get the size of the archive member.
96     uint64_t getSize() const             { return info.getSize(); }
97
98     /// This method returns the total size of the archive member as it
99     /// appears on disk. This includes the file content, the header, the
100     /// long file name if any, and the padding.
101     /// @brief Get total on-disk member size.
102     unsigned getMemberSize() const;
103
104     /// This method will return a pointer to the in-memory content of the
105     /// archive member, if it is available. If the data has not been loaded
106     /// into memory, the return value will be null.
107     /// @returns a pointer to the member's data.
108     /// @brief Get the data content of the archive member
109     const char* getData() const { return data; }
110
111     /// @returns true iff the member is a SVR4 (non-LLVM) symbol table
112     /// @brief Determine if this member is a SVR4 symbol table.
113     bool isSVR4SymbolTable() const { return flags&SVR4SymbolTableFlag; }
114
115     /// @returns true iff the member is a BSD4.4 (non-LLVM) symbol table
116     /// @brief Determine if this member is a BSD4.4 symbol table.
117     bool isBSD4SymbolTable() const { return flags&BSD4SymbolTableFlag; }
118
119     /// @returns true iff the archive member is the LLVM symbol table
120     /// @brief Determine if this member is the LLVM symbol table.
121     bool isLLVMSymbolTable() const { return flags&LLVMSymbolTableFlag; }
122
123     /// @returns true iff the archive member is the ar(1) string table
124     /// @brief Determine if this member is the ar(1) string table.
125     bool isStringTable() const { return flags&StringTableFlag; }
126
127     /// @returns true iff the archive member is a bitcode file.
128     /// @brief Determine if this member is a bitcode file.
129     bool isBitcode() const { return flags&BitcodeFlag; }
130
131     /// @returns true iff the file name contains a path (directory) component.
132     /// @brief Determine if the member has a path
133     bool hasPath() const { return flags&HasPathFlag; }
134
135     /// Long filenames are an artifact of the ar(1) file format which allows
136     /// up to sixteen characters in its header and doesn't allow a path
137     /// separator character (/). To avoid this, a "long format" member name is
138     /// allowed that doesn't have this restriction. This method determines if
139     /// that "long format" is used for this member.
140     /// @returns true iff the file name uses the long form
141     /// @brief Determine if the member has a long file name
142     bool hasLongFilename() const { return flags&HasLongFilenameFlag; }
143
144     /// This method returns the status info (like Unix stat(2)) for the archive
145     /// member. The status info provides the file's size, permissions, and
146     /// modification time. The contents of the Path::StatusInfo structure, other
147     /// than the size and modification time, may not have utility on non-Unix
148     /// systems.
149     /// @returns the status info for the archive member
150     /// @brief Obtain the status info for the archive member
151     const sys::FileStatus &getFileStatus() const { return info; }
152
153     /// This method causes the archive member to be replaced with the contents
154     /// of the file specified by \p File. The contents of \p this will be
155     /// updated to reflect the new data from \p File. The \p File must exist and
156     /// be readable on entry to this method.
157     /// @returns true if an error occurred, false otherwise
158     /// @brief Replace contents of archive member with a new file.
159     bool replaceWith(const sys::Path &aFile, std::string* ErrMsg);
160
161   /// @}
162   /// @name Data
163   /// @{
164   private:
165     Archive*            parent;   ///< Pointer to parent archive
166     sys::PathWithStatus path;     ///< Path of file containing the member
167     sys::FileStatus     info;     ///< Status info (size,mode,date)
168     unsigned            flags;    ///< Flags about the archive member
169     const char*         data;     ///< Data for the member
170
171   /// @}
172   /// @name Constructors
173   /// @{
174   public:
175     /// The default constructor is only used by the Archive's iplist when it
176     /// constructs the list's sentry node.
177     ArchiveMember();
178
179   private:
180     /// Used internally by the Archive class to construct an ArchiveMember.
181     /// The contents of the ArchiveMember are filled out by the Archive class.
182     explicit ArchiveMember(Archive *PAR);
183
184     // So Archive can construct an ArchiveMember
185     friend class llvm::Archive;
186   /// @}
187 };
188
189 /// This class defines the interface to LLVM Archive files. The Archive class
190 /// presents the archive file as an ilist of ArchiveMember objects. The members
191 /// can be rearranged in any fashion either by directly editing the ilist or by
192 /// using editing methods on the Archive class (recommended). The Archive
193 /// class also provides several ways of accessing the archive file for various
194 /// purposes such as editing and linking.  Full symbol table support is provided
195 /// for loading only those files that resolve symbols. Note that read
196 /// performance of this library is _crucial_ for performance of JIT type
197 /// applications and the linkers. Consequently, the implementation of the class
198 /// is optimized for reading.
199 class Archive {
200
201   /// @name Types
202   /// @{
203   public:
204     /// This is the ilist type over which users may iterate to examine
205     /// the contents of the archive
206     /// @brief The ilist type of ArchiveMembers that Archive contains.
207     typedef iplist<ArchiveMember> MembersList;
208
209     /// @brief Forward mutable iterator over ArchiveMember
210     typedef MembersList::iterator iterator;
211
212     /// @brief Forward immutable iterator over ArchiveMember
213     typedef MembersList::const_iterator const_iterator;
214
215     /// @brief Reverse mutable iterator over ArchiveMember
216     typedef std::reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
217
218     /// @brief Reverse immutable iterator over ArchiveMember
219     typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
220
221     /// @brief The in-memory version of the symbol table
222     typedef std::map<std::string,unsigned> SymTabType;
223
224   /// @}
225   /// @name ilist accessor methods
226   /// @{
227   public:
228     inline iterator               begin()        { return members.begin();  }
229     inline const_iterator         begin()  const { return members.begin();  }
230     inline iterator               end  ()        { return members.end();    }
231     inline const_iterator         end  ()  const { return members.end();    }
232
233     inline reverse_iterator       rbegin()       { return members.rbegin(); }
234     inline const_reverse_iterator rbegin() const { return members.rbegin(); }
235     inline reverse_iterator       rend  ()       { return members.rend();   }
236     inline const_reverse_iterator rend  () const { return members.rend();   }
237
238     inline size_t                 size()   const { return members.size();   }
239     inline bool                   empty()  const { return members.empty();  }
240     inline const ArchiveMember&   front()  const { return members.front();  }
241     inline       ArchiveMember&   front()        { return members.front();  }
242     inline const ArchiveMember&   back()   const { return members.back();   }
243     inline       ArchiveMember&   back()         { return members.back();   }
244
245   /// @}
246   /// @name ilist mutator methods
247   /// @{
248   public:
249     /// This method splices a \p src member from an archive (possibly \p this),
250     /// to a position just before the member given by \p dest in \p this. When
251     /// the archive is written, \p src will be written in its new location.
252     /// @brief Move a member to a new location
253     inline void splice(iterator dest, Archive& arch, iterator src)
254       { return members.splice(dest,arch.members,src); }
255
256     /// This method erases a \p target member from the archive. When the
257     /// archive is written, it will no longer contain \p target. The associated
258     /// ArchiveMember is deleted.
259     /// @brief Erase a member.
260     inline iterator erase(iterator target) { return members.erase(target); }
261
262   /// @}
263   /// @name Constructors
264   /// @{
265   public:
266     /// Create an empty archive file and associate it with the \p Filename. This
267     /// method does not actually create the archive disk file. It creates an
268     /// empty Archive object. If the writeToDisk method is called, the archive
269     /// file \p Filename will be created at that point, with whatever content
270     /// the returned Archive object has at that time.
271     /// @returns An Archive* that represents the new archive file.
272     /// @brief Create an empty Archive.
273     static Archive* CreateEmpty(
274       const sys::Path& Filename,///< Name of the archive to (eventually) create.
275       LLVMContext& C            ///< Context to use for global information
276     );
277
278     /// Open an existing archive and load its contents in preparation for
279     /// editing. After this call, the member ilist is completely populated based
280     /// on the contents of the archive file. You should use this form of open if
281     /// you intend to modify the archive or traverse its contents (e.g. for
282     /// printing).
283     /// @brief Open and load an archive file
284     static Archive* OpenAndLoad(
285       const sys::Path& filePath,  ///< The file path to open and load
286       LLVMContext& C,       ///< The context to use for global information
287       std::string* ErrorMessage   ///< An optional error string
288     );
289
290     /// This method opens an existing archive file from \p Filename and reads in
291     /// its symbol table without reading in any of the archive's members. This
292     /// reduces both I/O and cpu time in opening the archive if it is to be used
293     /// solely for symbol lookup (e.g. during linking).  The \p Filename must
294     /// exist and be an archive file or an error will be returned. This form
295     /// of opening the archive is intended for read-only operations that need to
296     /// locate members via the symbol table for link editing.  Since the archve
297     /// members are not read by this method, the archive will appear empty upon
298     /// return. If editing operations are performed on the archive, they will
299     /// completely replace the contents of the archive! It is recommended that
300     /// if this form of opening the archive is used that only the symbol table
301     /// lookup methods (getSymbolTable, findModuleDefiningSymbol, and
302     /// findModulesDefiningSymbols) be used.
303     /// @returns an Archive* that represents the archive file, or null on error.
304     /// @brief Open an existing archive and load its symbols.
305     static Archive* OpenAndLoadSymbols(
306       const sys::Path& Filename,   ///< Name of the archive file to open
307       LLVMContext& C,              ///< The context to use for global info
308       std::string* ErrorMessage=0  ///< An optional error string
309     );
310
311     /// This destructor cleans up the Archive object, releases all memory, and
312     /// closes files. It does nothing with the archive file on disk. If you
313     /// haven't used the writeToDisk method by the time the destructor is
314     /// called, all changes to the archive will be lost.
315     /// @brief Destruct in-memory archive
316     ~Archive();
317
318   /// @}
319   /// @name Accessors
320   /// @{
321   public:
322     /// @returns the path to the archive file.
323     /// @brief Get the archive path.
324     const sys::Path& getPath() { return archPath; }
325
326     /// This method is provided so that editing methods can be invoked directly
327     /// on the Archive's iplist of ArchiveMember. However, it is recommended
328     /// that the usual STL style iterator interface be used instead.
329     /// @returns the iplist of ArchiveMember
330     /// @brief Get the iplist of the members
331     MembersList& getMembers() { return members; }
332
333     /// This method allows direct query of the Archive's symbol table. The
334     /// symbol table is a std::map of std::string (the symbol) to unsigned (the
335     /// file offset). Note that for efficiency reasons, the offset stored in
336     /// the symbol table is not the actual offset. It is the offset from the
337     /// beginning of the first "real" file member (after the symbol table). Use
338     /// the getFirstFileOffset() to obtain that offset and add this value to the
339     /// offset in the symbol table to obtain the real file offset. Note that
340     /// there is purposefully no interface provided by Archive to look up
341     /// members by their offset. Use the findModulesDefiningSymbols and
342     /// findModuleDefiningSymbol methods instead.
343     /// @returns the Archive's symbol table.
344     /// @brief Get the archive's symbol table
345     const SymTabType& getSymbolTable() { return symTab; }
346
347     /// This method returns the offset in the archive file to the first "real"
348     /// file member. Archive files, on disk, have a signature and might have a
349     /// symbol table that precedes the first actual file member. This method
350     /// allows you to determine what the size of those fields are.
351     /// @returns the offset to the first "real" file member  in the archive.
352     /// @brief Get the offset to the first "real" file member  in the archive.
353     unsigned getFirstFileOffset() { return firstFileOffset; }
354
355     /// This method will scan the archive for bitcode modules, interpret them
356     /// and return a vector of the instantiated modules in \p Modules. If an
357     /// error occurs, this method will return true. If \p ErrMessage is not null
358     /// and an error occurs, \p *ErrMessage will be set to a string explaining
359     /// the error that occurred.
360     /// @returns true if an error occurred
361     /// @brief Instantiate all the bitcode modules located in the archive
362     bool getAllModules(std::vector<Module*>& Modules, std::string* ErrMessage);
363
364     /// This accessor looks up the \p symbol in the archive's symbol table and
365     /// returns the associated module that defines that symbol. This method can
366     /// be called as many times as necessary. This is handy for linking the
367     /// archive into another module based on unresolved symbols. Note that the
368     /// Module returned by this accessor should not be deleted by the caller. It
369     /// is managed internally by the Archive class. It is possible that multiple
370     /// calls to this accessor will return the same Module instance because the
371     /// associated module defines multiple symbols.
372     /// @returns The Module* found or null if the archive does not contain a
373     /// module that defines the \p symbol.
374     /// @brief Look up a module by symbol name.
375     Module* findModuleDefiningSymbol(
376       const std::string& symbol,  ///< Symbol to be sought
377       std::string* ErrMessage     ///< Error message storage, if non-zero
378     );
379
380     /// This method is similar to findModuleDefiningSymbol but allows lookup of
381     /// more than one symbol at a time. If \p symbols contains a list of
382     /// undefined symbols in some module, then calling this method is like
383     /// making one complete pass through the archive to resolve symbols but is
384     /// more efficient than looking at the individual members. Note that on
385     /// exit, the symbols resolved by this method will be removed from \p
386     /// symbols to ensure they are not re-searched on a subsequent call. If
387     /// you need to retain the list of symbols, make a copy.
388     /// @brief Look up multiple symbols in the archive.
389     bool findModulesDefiningSymbols(
390       std::set<std::string>& symbols,     ///< Symbols to be sought
391       SmallVectorImpl<Module*>& modules,  ///< The modules matching \p symbols
392       std::string* ErrMessage             ///< Error msg storage, if non-zero
393     );
394
395     /// This method determines whether the archive is a properly formed llvm
396     /// bitcode archive.  It first makes sure the symbol table has been loaded
397     /// and has a non-zero size.  If it does, then it is an archive.  If not,
398     /// then it tries to load all the bitcode modules of the archive.  Finally,
399     /// it returns whether it was successful.
400     /// @returns true if the archive is a proper llvm bitcode archive
401     /// @brief Determine whether the archive is a proper llvm bitcode archive.
402     bool isBitcodeArchive();
403
404   /// @}
405   /// @name Mutators
406   /// @{
407   public:
408     /// This method is the only way to get the archive written to disk. It
409     /// creates or overwrites the file specified when \p this was created
410     /// or opened. The arguments provide options for writing the archive. If
411     /// \p CreateSymbolTable is true, the archive is scanned for bitcode files
412     /// and a symbol table of the externally visible function and global
413     /// variable names is created. If \p TruncateNames is true, the names of the
414     /// archive members will have their path component stripped and the file
415     /// name will be truncated at 15 characters. If \p Compress is specified,
416     /// all archive members will be compressed before being written. If
417     /// \p PrintSymTab is true, the symbol table will be printed to std::cout.
418     /// @returns true if an error occurred, \p error set to error message;
419     /// returns false if the writing succeeded.
420     /// @brief Write (possibly modified) archive contents to disk
421     bool writeToDisk(
422       bool CreateSymbolTable=false,   ///< Create Symbol table
423       bool TruncateNames=false,       ///< Truncate the filename to 15 chars
424       std::string* ErrMessage=0       ///< If non-null, where error msg is set
425     );
426
427     /// This method adds a new file to the archive. The \p filename is examined
428     /// to determine just enough information to create an ArchiveMember object
429     /// which is then inserted into the Archive object's ilist at the location
430     /// given by \p where.
431     /// @returns true if an error occurred, false otherwise
432     /// @brief Add a file to the archive.
433     bool addFileBefore(
434       const sys::Path& filename, ///< The file to be added
435       iterator where,            ///< Insertion point
436       std::string* ErrMsg        ///< Optional error message location
437     );
438
439   /// @}
440   /// @name Implementation
441   /// @{
442   protected:
443     /// @brief Construct an Archive for \p filename and optionally  map it
444     /// into memory.
445     explicit Archive(const sys::Path& filename, LLVMContext& C);
446
447     /// @param data The symbol table data to be parsed
448     /// @param len  The length of the symbol table data
449     /// @param error Set to address of a std::string to get error messages
450     /// @returns false on error
451     /// @brief Parse the symbol table at \p data.
452     bool parseSymbolTable(const void* data,unsigned len,std::string* error);
453
454     /// @returns A fully populated ArchiveMember or 0 if an error occurred.
455     /// @brief Parse the header of a member starting at \p At
456     ArchiveMember* parseMemberHeader(
457       const char*&At,    ///< The pointer to the location we're parsing
458       const char*End,    ///< The pointer to the end of the archive
459       std::string* error ///< Optional error message catcher
460     );
461
462     /// @param ErrMessage Set to address of a std::string to get error messages
463     /// @returns false on error
464     /// @brief Check that the archive signature is correct
465     bool checkSignature(std::string* ErrMessage);
466
467     /// @param ErrMessage Set to address of a std::string to get error messages
468     /// @returns false on error
469     /// @brief Load the entire archive.
470     bool loadArchive(std::string* ErrMessage);
471
472     /// @param ErrMessage Set to address of a std::string to get error messages
473     /// @returns false on error
474     /// @brief Load just the symbol table.
475     bool loadSymbolTable(std::string* ErrMessage);
476
477     /// @brief Write the symbol table to an ofstream.
478     void writeSymbolTable(std::ofstream& ARFile);
479
480     /// Writes one ArchiveMember to an ofstream. If an error occurs, returns
481     /// false, otherwise true. If an error occurs and error is non-null then
482     /// it will be set to an error message.
483     /// @returns false if writing member succeeded,
484     /// returns true if writing member failed, \p error set to error message.
485     bool writeMember(
486       const ArchiveMember& member, ///< The member to be written
487       std::ofstream& ARFile,       ///< The file to write member onto
488       bool CreateSymbolTable,      ///< Should symbol table be created?
489       bool TruncateNames,          ///< Should names be truncated to 11 chars?
490       std::string* ErrMessage      ///< If non-null, place were error msg is set
491     );
492
493     /// @brief Fill in an ArchiveMemberHeader from ArchiveMember.
494     bool fillHeader(const ArchiveMember&mbr,
495                     ArchiveMemberHeader& hdr,int sz, bool TruncateNames) const;
496
497     /// @brief Maps archive into memory
498     bool mapToMemory(std::string* ErrMsg);
499
500     /// @brief Frees all the members and unmaps the archive file.
501     void cleanUpMemory();
502
503     /// This type is used to keep track of bitcode modules loaded from the
504     /// symbol table. It maps the file offset to a pair that consists of the
505     /// associated ArchiveMember and the Module.
506     /// @brief Module mapping type
507     typedef std::map<unsigned,std::pair<Module*,ArchiveMember*> >
508       ModuleMap;
509
510
511   /// @}
512   /// @name Data
513   /// @{
514   protected:
515     sys::Path archPath;       ///< Path to the archive file we read/write
516     MembersList members;      ///< The ilist of ArchiveMember
517     MemoryBuffer *mapfile;    ///< Raw Archive contents mapped into memory
518     const char* base;         ///< Base of the memory mapped file data
519     SymTabType symTab;        ///< The symbol table
520     std::string strtab;       ///< The string table for long file names
521     unsigned symTabSize;      ///< Size in bytes of symbol table
522     unsigned firstFileOffset; ///< Offset to first normal file.
523     ModuleMap modules;        ///< The modules loaded via symbol lookup.
524     ArchiveMember* foreignST; ///< This holds the foreign symbol table.
525     LLVMContext& Context;     ///< This holds global data.
526   /// @}
527   /// @name Hidden
528   /// @{
529   private:
530     Archive();                          ///< Do not implement
531     Archive(const Archive&);            ///< Do not implement
532     Archive& operator=(const Archive&); ///< Do not implement
533   /// @}
534 };
535
536 } // End llvm namespace
537
538 #endif