eliminate residual cruft related to recognizing bytecode
[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 was developed by Reid Spencer and is distributed under the
6 // University of Illinois Open Source 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"
21 #include "llvm/System/Path.h"
22 #include "llvm/System/MappedFile.h"
23 #include <map>
24 #include <set>
25 #include <fstream>
26
27 namespace llvm {
28
29 // Forward declare classes
30 class ModuleProvider;      // From VMCore
31 class Module;              // From VMCore
32 class Archive;             // Declared below
33 class ArchiveMemberHeader; // Internal implementation class
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 {
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       CompressedFlag = 1,          ///< Member is a normal compressed file
51       SVR4SymbolTableFlag = 2,     ///< Member is a SVR4 symbol table
52       BSD4SymbolTableFlag = 4,     ///< Member is a BSD4 symbol table
53       LLVMSymbolTableFlag = 8,     ///< Member is an LLVM symbol table
54       BitcodeFlag = 16,            ///< Member is uncompressed bytecode
55       HasPathFlag = 64,            ///< Member has a full or partial path
56       HasLongFilenameFlag = 128,   ///< Member uses the long filename syntax
57       StringTableFlag = 256        ///< Member is an ar(1) format string table
58     };
59
60   /// @}
61   /// @name Accessors
62   /// @{
63   public:
64     /// @returns the parent Archive instance
65     /// @brief Get the archive associated with this member
66     Archive* getArchive() const          { return parent; }
67
68     /// @returns the path to the Archive's file
69     /// @brief Get the path to the archive member
70     const sys::Path& getPath() const     { return path; }
71
72     /// The "user" is the owner of the file per Unix security. This may not
73     /// have any applicability on non-Unix systems but is a required component
74     /// of the "ar" file format.
75     /// @brief Get the user associated with this archive member.
76     unsigned getUser() const             { return info.getUser(); }
77
78     /// The "group" is the owning group of the file per Unix security. This
79     /// may not have any applicability on non-Unix systems but is a required
80     /// component of the "ar" file format.
81     /// @brief Get the group associated with this archive member.
82     unsigned getGroup() const            { return info.getGroup(); }
83
84     /// The "mode" specifies the access permissions for the file per Unix
85     /// security. This may not have any applicabiity on non-Unix systems but is
86     /// a required component of the "ar" file format.
87     /// @brief Get the permission mode associated with this archive member.
88     unsigned getMode() const             { return info.getMode(); }
89
90     /// This method returns the time at which the archive member was last
91     /// modified when it was not in the archive.
92     /// @brief Get the time of last modification of the archive member.
93     sys::TimeValue getModTime() const    { return info.getTimestamp(); }
94
95     /// @returns the size of the archive member in bytes.
96     /// @brief Get the size of the archive member.
97     uint64_t getSize() const             { return info.getSize(); }
98
99     /// This method returns the total size of the archive member as it
100     /// appears on disk. This includes the file content, the header, the
101     /// long file name if any, and the padding.
102     /// @brief Get total on-disk member size.
103     unsigned getMemberSize() const;
104
105     /// This method will return a pointer to the in-memory content of the
106     /// archive member, if it is available. If the data has not been loaded
107     /// into memory, the return value will be null.
108     /// @returns a pointer to the member's data.
109     /// @brief Get the data content of the archive member
110     const void* getData() const { return data; }
111
112     /// This method determines if the member is a regular compressed file. Note
113     /// that compressed bytecode files will yield "false" for this method.
114     /// @returns true iff the archive member is a compressed regular file.
115     /// @brief Determine if the member is a compressed regular file.
116     bool isCompressed() const { return flags&CompressedFlag; }
117
118     /// @returns true iff the member is a SVR4 (non-LLVM) symbol table
119     /// @brief Determine if this member is a SVR4 symbol table.
120     bool isSVR4SymbolTable() const { return flags&SVR4SymbolTableFlag; }
121
122     /// @returns true iff the member is a BSD4.4 (non-LLVM) symbol table
123     /// @brief Determine if this member is a BSD4.4 symbol table.
124     bool isBSD4SymbolTable() const { return flags&BSD4SymbolTableFlag; }
125
126     /// @returns true iff the archive member is the LLVM symbol table
127     /// @brief Determine if this member is the LLVM symbol table.
128     bool isLLVMSymbolTable() const { return flags&LLVMSymbolTableFlag; }
129
130     /// @returns true iff the archive member is the ar(1) string table
131     /// @brief Determine if this member is the ar(1) string table.
132     bool isStringTable() const { return flags&StringTableFlag; }
133
134     /// @returns true iff the archive member is an uncompressed bytecode file.
135     /// @brief Determine if this member is a bytecode file.
136     bool isBitcode() const { return flags&BitcodeFlag; }
137
138     /// @returns true iff the file name contains a path (directory) component.
139     /// @brief Determine if the member has a path
140     bool hasPath() const { return flags&HasPathFlag; }
141
142     /// Long filenames are an artifact of the ar(1) file format which allows
143     /// up to sixteen characters in its header and doesn't allow a path
144     /// separator character (/). To avoid this, a "long format" member name is
145     /// allowed that doesn't have this restriction. This method determines if
146     /// that "long format" is used for this member.
147     /// @returns true iff the file name uses the long form
148     /// @brief Determin if the member has a long file name
149     bool hasLongFilename() const { return flags&HasLongFilenameFlag; }
150
151     /// This method returns the status info (like Unix stat(2)) for the archive
152     /// member. The status info provides the file's size, permissions, and
153     /// modification time. The contents of the Path::StatusInfo structure, other
154     /// than the size and modification time, may not have utility on non-Unix
155     /// systems.
156     /// @returns the status info for the archive member
157     /// @brief Obtain the status info for the archive member
158     const sys::FileStatus &getFileStatus() const { return info; }
159
160     /// This method causes the archive member to be replaced with the contents
161     /// of the file specified by \p File. The contents of \p this will be
162     /// updated to reflect the new data from \p File. The \p File must exist and
163     /// be readable on entry to this method.
164     /// @returns true if an error occurred, false otherwise
165     /// @brief Replace contents of archive member with a new file.
166     bool replaceWith(const sys::Path &aFile, std::string* ErrMsg);
167
168   /// @}
169   /// @name ilist methods - do not use
170   /// @{
171   public:
172     const ArchiveMember *getNext() const { return next; }
173     const ArchiveMember *getPrev() const { return prev; }
174     ArchiveMember *getNext()             { return next; }
175     ArchiveMember *getPrev()             { return prev; }
176     void setPrev(ArchiveMember* p)       { prev = p; }
177     void setNext(ArchiveMember* n)       { next = n; }
178
179   /// @}
180   /// @name Data
181   /// @{
182   private:
183     ArchiveMember*      next;     ///< Pointer to next archive member
184     ArchiveMember*      prev;     ///< Pointer to previous archive member
185     Archive*            parent;   ///< Pointer to parent archive
186     sys::PathWithStatus path;     ///< Path of file containing the member
187     sys::FileStatus     info;     ///< Status info (size,mode,date)
188     unsigned            flags;    ///< Flags about the archive member
189     const void*         data;     ///< Data for the member
190
191   /// @}
192   /// @name Constructors
193   /// @{
194   public:
195     /// The default constructor is only used by the Archive's iplist when it
196     /// constructs the list's sentry node.
197     ArchiveMember();
198
199   private:
200     /// Used internally by the Archive class to construct an ArchiveMember.
201     /// The contents of the ArchiveMember are filled out by the Archive class.
202     ArchiveMember(Archive *PAR);
203
204     // So Archive can construct an ArchiveMember
205     friend class llvm::Archive;
206   /// @}
207 };
208
209 /// This class defines the interface to LLVM Archive files. The Archive class
210 /// presents the archive file as an ilist of ArchiveMember objects. The members
211 /// can be rearranged in any fashion either by directly editing the ilist or by
212 /// using editing methods on the Archive class (recommended). The Archive
213 /// class also provides several ways of accessing the archive file for various
214 /// purposes such as editing and linking.  Full symbol table support is provided
215 /// for loading only those files that resolve symbols. Note that read
216 /// performance of this library is _crucial_ for performance of JIT type
217 /// applications and the linkers. Consequently, the implementation of the class
218 /// is optimized for reading.
219 class Archive {
220   
221   /// @name Types
222   /// @{
223   public:
224     /// This is the ilist type over which users may iterate to examine
225     /// the contents of the archive
226     /// @brief The ilist type of ArchiveMembers that Archive contains.
227     typedef iplist<ArchiveMember> MembersList;
228
229     /// @brief Forward mutable iterator over ArchiveMember
230     typedef MembersList::iterator iterator;
231
232     /// @brief Forward immutable iterator over ArchiveMember
233     typedef MembersList::const_iterator const_iterator;
234
235     /// @brief Reverse mutable iterator over ArchiveMember
236     typedef std::reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
237
238     /// @brief Reverse immutable iterator over ArchiveMember
239     typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
240
241     /// @brief The in-memory version of the symbol table
242     typedef std::map<std::string,unsigned> SymTabType;
243
244   /// @}
245   /// @name ilist accessor methods
246   /// @{
247   public:
248     inline iterator               begin()        { return members.begin();  }
249     inline const_iterator         begin()  const { return members.begin();  }
250     inline iterator               end  ()        { return members.end();    }
251     inline const_iterator         end  ()  const { return members.end();    }
252
253     inline reverse_iterator       rbegin()       { return members.rbegin(); }
254     inline const_reverse_iterator rbegin() const { return members.rbegin(); }
255     inline reverse_iterator       rend  ()       { return members.rend();   }
256     inline const_reverse_iterator rend  () const { return members.rend();   }
257
258     inline unsigned               size()   const { return members.size();   }
259     inline bool                   empty()  const { return members.empty();  }
260     inline const ArchiveMember&   front()  const { return members.front();  }
261     inline       ArchiveMember&   front()        { return members.front();  }
262     inline const ArchiveMember&   back()   const { return members.back();   }
263     inline       ArchiveMember&   back()         { return members.back();   }
264
265   /// @}
266   /// @name ilist mutator methods
267   /// @{
268   public:
269     /// This method splices a \p src member from an archive (possibly \p this),
270     /// to a position just before the member given by \p dest in \p this. When
271     /// the archive is written, \p src will be written in its new location.
272     /// @brief Move a member to a new location
273     inline void splice(iterator dest, Archive& arch, iterator src)
274       { return members.splice(dest,arch.members,src); }
275
276     /// This method erases a \p target member from the archive. When the
277     /// archive is written, it will no longer contain \p target. The associated
278     /// ArchiveMember is deleted.
279     /// @brief Erase a member.
280     inline iterator erase(iterator target) { return members.erase(target); }
281
282   /// @}
283   /// @name Constructors
284   /// @{
285   public:
286     /// Create an empty archive file and associate it with the \p Filename. This
287     /// method does not actually create the archive disk file. It creates an
288     /// empty Archive object. If the writeToDisk method is called, the archive
289     /// file \p Filename will be created at that point, with whatever content
290     /// the returned Archive object has at that time.
291     /// @returns An Archive* that represents the new archive file.
292     /// @brief Create an empty Archive.
293     static Archive* CreateEmpty(
294       const sys::Path& Filename ///< Name of the archive to (eventually) create.
295     );
296
297     /// Open an existing archive and load its contents in preparation for
298     /// editing. After this call, the member ilist is completely populated based
299     /// on the contents of the archive file. You should use this form of open if
300     /// you intend to modify the archive or traverse its contents (e.g. for
301     /// printing).
302     /// @brief Open and load an archive file
303     static Archive* OpenAndLoad(
304       const sys::Path& filePath,  ///< The file path to open and load
305       std::string* ErrorMessage   ///< An optional error string
306     );
307
308     /// This method opens an existing archive file from \p Filename and reads in
309     /// its symbol table without reading in any of the archive's members. This
310     /// reduces both I/O and cpu time in opening the archive if it is to be used
311     /// solely for symbol lookup (e.g. during linking).  The \p Filename must
312     /// exist and be an archive file or an exception will be thrown. This form
313     /// of opening the archive is intended for read-only operations that need to
314     /// locate members via the symbol table for link editing.  Since the archve
315     /// members are not read by this method, the archive will appear empty upon
316     /// return. If editing operations are performed on the archive, they will
317     /// completely replace the contents of the archive! It is recommended that
318     /// if this form of opening the archive is used that only the symbol table
319     /// lookup methods (getSymbolTable, findModuleDefiningSymbol, and
320     /// findModulesDefiningSymbols) be used.
321     /// @throws std::string if an error occurs opening the file
322     /// @returns an Archive* that represents the archive file.
323     /// @brief Open an existing archive and load its symbols.
324     static Archive* OpenAndLoadSymbols(
325       const sys::Path& Filename,   ///< Name of the archive file to open
326       std::string* ErrorMessage=0  ///< An optional error string
327     );
328
329     /// This destructor cleans up the Archive object, releases all memory, and
330     /// closes files. It does nothing with the archive file on disk. If you
331     /// haven't used the writeToDisk method by the time the destructor is
332     /// called, all changes to the archive will be lost.
333     /// @throws std::string if an error occurs
334     /// @brief Destruct in-memory archive
335     ~Archive();
336
337   /// @}
338   /// @name Accessors
339   /// @{
340   public:
341     /// @returns the path to the archive file.
342     /// @brief Get the archive path.
343     const sys::Path& getPath() { return archPath; }
344
345     /// This method is provided so that editing methods can be invoked directly
346     /// on the Archive's iplist of ArchiveMember. However, it is recommended
347     /// that the usual STL style iterator interface be used instead.
348     /// @returns the iplist of ArchiveMember
349     /// @brief Get the iplist of the members
350     MembersList& getMembers() { return members; }
351
352     /// This method allows direct query of the Archive's symbol table. The
353     /// symbol table is a std::map of std::string (the symbol) to unsigned (the
354     /// file offset). Note that for efficiency reasons, the offset stored in
355     /// the symbol table is not the actual offset. It is the offset from the
356     /// beginning of the first "real" file member (after the symbol table). Use
357     /// the getFirstFileOffset() to obtain that offset and add this value to the
358     /// offset in the symbol table to obtain the real file offset. Note that
359     /// there is purposefully no interface provided by Archive to look up
360     /// members by their offset. Use the findModulesDefiningSymbols and
361     /// findModuleDefiningSymbol methods instead.
362     /// @returns the Archive's symbol table.
363     /// @brief Get the archive's symbol table
364     const SymTabType& getSymbolTable() { return symTab; }
365
366     /// This method returns the offset in the archive file to the first "real"
367     /// file member. Archive files, on disk, have a signature and might have a
368     /// symbol table that precedes the first actual file member. This method
369     /// allows you to determine what the size of those fields are.
370     /// @returns the offset to the first "real" file member  in the archive.
371     /// @brief Get the offset to the first "real" file member  in the archive.
372     unsigned getFirstFileOffset() { return firstFileOffset; }
373
374     /// This method will scan the archive for bitcode modules, interpret them
375     /// and return a vector of the instantiated modules in \p Modules. If an
376     /// error occurs, this method will return true. If \p ErrMessage is not null
377     /// and an error occurs, \p *ErrMessage will be set to a string explaining
378     /// the error that occurred.
379     /// @returns true if an error occurred
380     /// @brief Instantiate all the bitcode modules located in the archive
381     bool getAllModules(std::vector<Module*>& Modules, std::string* ErrMessage);
382
383     /// This accessor looks up the \p symbol in the archive's symbol table and
384     /// returns the associated module that defines that symbol. This method can
385     /// be called as many times as necessary. This is handy for linking the
386     /// archive into another module based on unresolved symbols. Note that the
387     /// ModuleProvider returned by this accessor should not be deleted by the
388     /// caller. It is managed internally by the Archive class. It is possible
389     /// that multiple calls to this accessor will return the same ModuleProvider
390     /// instance because the associated module defines multiple symbols.
391     /// @returns The ModuleProvider* found or null if the archive does not
392     /// contain a module that defines the \p symbol.
393     /// @brief Look up a module by symbol name.
394     ModuleProvider* findModuleDefiningSymbol(
395       const std::string& symbol,  ///< Symbol to be sought
396       std::string* ErrMessage     ///< Error message storage, if non-zero
397     );
398
399     /// This method is similar to findModuleDefiningSymbol but allows lookup of
400     /// more than one symbol at a time. If \p symbols contains a list of
401     /// undefined symbols in some module, then calling this method is like
402     /// making one complete pass through the archive to resolve symbols but is
403     /// more efficient than looking at the individual members. Note that on
404     /// exit, the symbols resolved by this method will be removed from \p
405     /// symbols to ensure they are not re-searched on a subsequent call. If
406     /// you need to retain the list of symbols, make a copy.
407     /// @brief Look up multiple symbols in the archive.
408     bool findModulesDefiningSymbols(
409       std::set<std::string>& symbols,     ///< Symbols to be sought
410       std::set<ModuleProvider*>& modules, ///< The modules matching \p symbols
411       std::string* ErrMessage             ///< Error msg storage, if non-zero
412     );
413
414     /// This method determines whether the archive is a properly formed llvm
415     /// bitcode archive.  It first makes sure the symbol table has been loaded
416     /// and has a non-zero size.  If it does, then it is an archive.  If not,
417     /// then it tries to load all the bitcode modules of the archive.  Finally,
418     /// it returns whether it was successfull.
419     /// @returns true if the archive is a proper llvm bitcode archive
420     /// @brief Determine whether the archive is a proper llvm bitcode archive.
421     bool isBitcodeArchive();
422
423   /// @}
424   /// @name Mutators
425   /// @{
426   public:
427     /// This method is the only way to get the archive written to disk. It
428     /// creates or overwrites the file specified when \p this was created
429     /// or opened. The arguments provide options for writing the archive. If
430     /// \p CreateSymbolTable is true, the archive is scanned for bitcode files
431     /// and a symbol table of the externally visible function and global
432     /// variable names is created. If \p TruncateNames is true, the names of the
433     /// archive members will have their path component stripped and the file
434     /// name will be truncated at 15 characters. If \p Compress is specified,
435     /// all archive members will be compressed before being written. If
436     /// \p PrintSymTab is true, the symbol table will be printed to std::cout.
437     /// @returns true if an error occurred, \p error set to error message
438     /// @returns false if the writing succeeded.
439     /// @brief Write (possibly modified) archive contents to disk
440     bool writeToDisk(
441       bool CreateSymbolTable=false,   ///< Create Symbol table
442       bool TruncateNames=false,       ///< Truncate the filename to 15 chars
443       bool Compress=false,            ///< Compress files
444       std::string* ErrMessage=0       ///< If non-null, where error msg is set
445     );
446
447     /// This method adds a new file to the archive. The \p filename is examined
448     /// to determine just enough information to create an ArchiveMember object
449     /// which is then inserted into the Archive object's ilist at the location
450     /// given by \p where.
451     /// @returns true if an error occured, false otherwise
452     /// @brief Add a file to the archive.
453     bool addFileBefore(
454       const sys::Path& filename, ///< The file to be added
455       iterator where,            ///< Insertion point
456       std::string* ErrMsg        ///< Optional error message location
457     );
458
459   /// @}
460   /// @name Implementation
461   /// @{
462   protected:
463     /// @brief Construct an Archive for \p filename and optionally  map it
464     /// into memory.
465     Archive(const sys::Path& filename);
466
467     /// @param error Set to address of a std::string to get error messages
468     /// @returns false on error
469     /// @brief Parse the symbol table at \p data.
470     bool parseSymbolTable(const void* data,unsigned len,std::string* error);
471
472     /// @returns A fully populated ArchiveMember or 0 if an error occurred.
473     /// @brief Parse the header of a member starting at \p At
474     ArchiveMember* parseMemberHeader(
475       const char*&At,    ///< The pointer to the location we're parsing
476       const char*End,    ///< The pointer to the end of the archive
477       std::string* error ///< Optional error message catcher
478     );
479
480     /// @param error Set to address of a std::string to get error messages
481     /// @returns false on error
482     /// @brief Check that the archive signature is correct
483     bool checkSignature(std::string* ErrMessage);
484
485     /// @param error Set to address of a std::string to get error messages
486     /// @returns false on error
487     /// @brief Load the entire archive.
488     bool loadArchive(std::string* ErrMessage);
489
490     /// @param error Set to address of a std::string to get error messages
491     /// @returns false on error
492     /// @brief Load just the symbol table.
493     bool loadSymbolTable(std::string* ErrMessage);
494
495     /// @brief Write the symbol table to an ofstream.
496     void writeSymbolTable(std::ofstream& ARFile);
497
498     /// Writes one ArchiveMember to an ofstream. If an error occurs, returns
499     /// false, otherwise true. If an error occurs and error is non-null then 
500     /// it will be set to an error message.
501     /// @returns false Writing member succeeded
502     /// @returns true Writing member failed, \p error set to error message
503     bool writeMember(
504       const ArchiveMember& member, ///< The member to be written
505       std::ofstream& ARFile,       ///< The file to write member onto
506       bool CreateSymbolTable,      ///< Should symbol table be created?
507       bool TruncateNames,          ///< Should names be truncated to 11 chars?
508       bool ShouldCompress,         ///< Should the member be compressed?
509       std::string* ErrMessage      ///< If non-null, place were error msg is set
510     );
511
512     /// @brief Fill in an ArchiveMemberHeader from ArchiveMember.
513     bool fillHeader(const ArchiveMember&mbr,
514                     ArchiveMemberHeader& hdr,int sz, bool TruncateNames) const;
515
516     /// @brief Maps archive into memory
517     bool mapToMemory(std::string* ErrMsg);
518
519     /// @brief Frees all the members and unmaps the archive file.
520     void cleanUpMemory();
521
522     /// This type is used to keep track of bitcode modules loaded from the
523     /// symbol table. It maps the file offset to a pair that consists of the
524     /// associated ArchiveMember and the ModuleProvider.
525     /// @brief Module mapping type
526     typedef std::map<unsigned,std::pair<ModuleProvider*,ArchiveMember*> >
527       ModuleMap;
528
529
530   /// @}
531   /// @name Data
532   /// @{
533   protected:
534     sys::Path archPath;       ///< Path to the archive file we read/write
535     MembersList members;      ///< The ilist of ArchiveMember
536     sys::MappedFile* mapfile; ///< Raw Archive contents mapped into memory
537     const char* base;         ///< Base of the memory mapped file data
538     SymTabType symTab;        ///< The symbol table
539     std::string strtab;       ///< The string table for long file names
540     unsigned symTabSize;      ///< Size in bytes of symbol table
541     unsigned firstFileOffset; ///< Offset to first normal file.
542     ModuleMap modules;        ///< The modules loaded via symbol lookup.
543     ArchiveMember* foreignST; ///< This holds the foreign symbol table.
544   /// @}
545   /// @name Hidden
546   /// @{
547   private:
548     Archive();                          ///< Do not implement
549     Archive(const Archive&);            ///< Do not implement
550     Archive& operator=(const Archive&); ///< Do not implement
551   /// @}
552 };
553
554 } // End llvm namespace
555
556 #endif