include/llvm/MC/MCAssembler.h

   1 //===- MCAssembler.h - Object File Generation -------------------*- 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 #ifndef LLVM_MC_MCASSEMBLER_H
  11 #define LLVM_MC_MCASSEMBLER_H
  12
  13 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  14 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  15 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  16 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  17 #include "llvm/ADT/ilist.h"
  18 #include "llvm/ADT/ilist_node.h"
  19 #include "llvm/ADT/iterator.h"
  20 #include "llvm/MC/MCDirectives.h"
  21 #include "llvm/MC/MCFixup.h"
  22 #include "llvm/MC/MCInst.h"
  23 #include "llvm/MC/MCLinkerOptimizationHint.h"
  24 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  25 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  26 #include "llvm/Support/Casting.h"
  27 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  28 #include <algorithm>
  29 #include <vector> // FIXME: Shouldn't be needed.
  30
  31 namespace llvm {
  32 class raw_ostream;
  33 class MCAsmLayout;
  34 class MCAssembler;
  35 class MCContext;
  36 class MCCodeEmitter;
  37 class MCExpr;
  38 class MCFragment;
  39 class MCObjectWriter;
  40 class MCSection;
  41 class MCSectionData;
  42 class MCSubtargetInfo;
  43 class MCValue;
  44 class MCAsmBackend;
  45
  46 class MCFragment : public ilist_node<MCFragment> {
  47   friend class MCAsmLayout;
  48
  49   MCFragment(const MCFragment &) = delete;
  50   void operator=(const MCFragment &) = delete;
  51
  52 public:
  53   enum FragmentType {
  54     FT_Align,
  55     FT_Data,
  56     FT_CompactEncodedInst,
  57     FT_Fill,
  58     FT_Relaxable,
  59     FT_Org,
  60     FT_Dwarf,
  61     FT_DwarfFrame,
  62     FT_LEB
  63   };
  64
  65 private:
  66   FragmentType Kind;
  67
  68   /// Parent - The data for the section this fragment is in.
  69   MCSectionData *Parent;
  70
  71   /// Atom - The atom this fragment is in, as represented by it's defining
  72   /// symbol.
  73   MCSymbolData *Atom;
  74
  75   /// \name Assembler Backend Data
  76   /// @{
  77   //
  78   // FIXME: This could all be kept private to the assembler implementation.
  79
  80   /// Offset - The offset of this fragment in its section. This is ~0 until
  81   /// initialized.
  82   uint64_t Offset;
  83
  84   /// LayoutOrder - The layout order of this fragment.
  85   unsigned LayoutOrder;
  86
  87   /// @}
  88
  89 protected:
  90   MCFragment(FragmentType Kind, MCSectionData *Parent = nullptr);
  91
  92 public:
  93   // Only for sentinel.
  94   MCFragment();
  95   virtual ~MCFragment();
  96
  97   FragmentType getKind() const { return Kind; }
  98
  99   MCSectionData *getParent() const { return Parent; }
 100   void setParent(MCSectionData *Value) { Parent = Value; }
 101
 102   MCSymbolData *getAtom() const { return Atom; }
 103   void setAtom(MCSymbolData *Value) { Atom = Value; }
 104
 105   unsigned getLayoutOrder() const { return LayoutOrder; }
 106   void setLayoutOrder(unsigned Value) { LayoutOrder = Value; }
 107
 108   /// \brief Does this fragment have instructions emitted into it? By default
 109   /// this is false, but specific fragment types may set it to true.
 110   virtual bool hasInstructions() const { return false; }
 111
 112   /// \brief Should this fragment be placed at the end of an aligned bundle?
 113   virtual bool alignToBundleEnd() const { return false; }
 114   virtual void setAlignToBundleEnd(bool V) {}
 115
 116   /// \brief Get the padding size that must be inserted before this fragment.
 117   /// Used for bundling. By default, no padding is inserted.
 118   /// Note that padding size is restricted to 8 bits. This is an optimization
 119   /// to reduce the amount of space used for each fragment. In practice, larger
 120   /// padding should never be required.
 121   virtual uint8_t getBundlePadding() const { return 0; }
 122
 123   /// \brief Set the padding size for this fragment. By default it's a no-op,
 124   /// and only some fragments have a meaningful implementation.
 125   virtual void setBundlePadding(uint8_t N) {}
 126
 127   void dump();
 128 };
 129
 130 /// Interface implemented by fragments that contain encoded instructions and/or
 131 /// data.
 132 ///
 133 class MCEncodedFragment : public MCFragment {
 134   virtual void anchor();
 135
 136   uint8_t BundlePadding;
 137
 138 public:
 139   MCEncodedFragment(MCFragment::FragmentType FType, MCSectionData *SD = nullptr)
 140       : MCFragment(FType, SD), BundlePadding(0) {}
 141   ~MCEncodedFragment() override;
 142
 143   virtual SmallVectorImpl<char> &getContents() = 0;
 144   virtual const SmallVectorImpl<char> &getContents() const = 0;
 145
 146   uint8_t getBundlePadding() const override { return BundlePadding; }
 147
 148   void setBundlePadding(uint8_t N) override { BundlePadding = N; }
 149
 150   static bool classof(const MCFragment *F) {
 151     MCFragment::FragmentType Kind = F->getKind();
 152     switch (Kind) {
 153     default:
 154       return false;
 155     case MCFragment::FT_Relaxable:
 156     case MCFragment::FT_CompactEncodedInst:
 157     case MCFragment::FT_Data:
 158       return true;
 159     }
 160   }
 161 };
 162
 163 /// Interface implemented by fragments that contain encoded instructions and/or
 164 /// data and also have fixups registered.
 165 ///
 166 class MCEncodedFragmentWithFixups : public MCEncodedFragment {
 167   void anchor() override;
 168
 169 public:
 170   MCEncodedFragmentWithFixups(MCFragment::FragmentType FType,
 171                               MCSectionData *SD = nullptr)
 172       : MCEncodedFragment(FType, SD) {}
 173
 174   ~MCEncodedFragmentWithFixups() override;
 175
 176   typedef SmallVectorImpl<MCFixup>::const_iterator const_fixup_iterator;
 177   typedef SmallVectorImpl<MCFixup>::iterator fixup_iterator;
 178
 179   virtual SmallVectorImpl<MCFixup> &getFixups() = 0;
 180   virtual const SmallVectorImpl<MCFixup> &getFixups() const = 0;
 181
 182   virtual fixup_iterator fixup_begin() = 0;
 183   virtual const_fixup_iterator fixup_begin() const = 0;
 184   virtual fixup_iterator fixup_end() = 0;
 185   virtual const_fixup_iterator fixup_end() const = 0;
 186
 187   static bool classof(const MCFragment *F) {
 188     MCFragment::FragmentType Kind = F->getKind();
 189     return Kind == MCFragment::FT_Relaxable || Kind == MCFragment::FT_Data;
 190   }
 191 };
 192
 193 /// Fragment for data and encoded instructions.
 194 ///
 195 class MCDataFragment : public MCEncodedFragmentWithFixups {
 196   void anchor() override;
 197
 198   /// \brief Does this fragment contain encoded instructions anywhere in it?
 199   bool HasInstructions;
 200
 201   /// \brief Should this fragment be aligned to the end of a bundle?
 202   bool AlignToBundleEnd;
 203
 204   SmallVector<char, 32> Contents;
 205
 206   /// Fixups - The list of fixups in this fragment.
 207   SmallVector<MCFixup, 4> Fixups;
 208
 209 public:
 210   MCDataFragment(MCSectionData *SD = nullptr)
 211       : MCEncodedFragmentWithFixups(FT_Data, SD), HasInstructions(false),
 212         AlignToBundleEnd(false) {}
 213
 214   SmallVectorImpl<char> &getContents() override { return Contents; }
 215   const SmallVectorImpl<char> &getContents() const override { return Contents; }
 216
 217   SmallVectorImpl<MCFixup> &getFixups() override { return Fixups; }
 218
 219   const SmallVectorImpl<MCFixup> &getFixups() const override { return Fixups; }
 220
 221   bool hasInstructions() const override { return HasInstructions; }
 222   virtual void setHasInstructions(bool V) { HasInstructions = V; }
 223
 224   bool alignToBundleEnd() const override { return AlignToBundleEnd; }
 225   void setAlignToBundleEnd(bool V) override { AlignToBundleEnd = V; }
 226
 227   fixup_iterator fixup_begin() override { return Fixups.begin(); }
 228   const_fixup_iterator fixup_begin() const override { return Fixups.begin(); }
 229
 230   fixup_iterator fixup_end() override { return Fixups.end(); }
 231   const_fixup_iterator fixup_end() const override { return Fixups.end(); }
 232
 233   static bool classof(const MCFragment *F) {
 234     return F->getKind() == MCFragment::FT_Data;
 235   }
 236 };
 237
 238 /// This is a compact (memory-size-wise) fragment for holding an encoded
 239 /// instruction (non-relaxable) that has no fixups registered. When applicable,
 240 /// it can be used instead of MCDataFragment and lead to lower memory
 241 /// consumption.
 242 ///
 243 class MCCompactEncodedInstFragment : public MCEncodedFragment {
 244   void anchor() override;
 245
 246   /// \brief Should this fragment be aligned to the end of a bundle?
 247   bool AlignToBundleEnd;
 248
 249   SmallVector<char, 4> Contents;
 250
 251 public:
 252   MCCompactEncodedInstFragment(MCSectionData *SD = nullptr)
 253       : MCEncodedFragment(FT_CompactEncodedInst, SD), AlignToBundleEnd(false) {}
 254
 255   bool hasInstructions() const override { return true; }
 256
 257   SmallVectorImpl<char> &getContents() override { return Contents; }
 258   const SmallVectorImpl<char> &getContents() const override { return Contents; }
 259
 260   bool alignToBundleEnd() const override { return AlignToBundleEnd; }
 261   void setAlignToBundleEnd(bool V) override { AlignToBundleEnd = V; }
 262
 263   static bool classof(const MCFragment *F) {
 264     return F->getKind() == MCFragment::FT_CompactEncodedInst;
 265   }
 266 };
 267
 268 /// A relaxable fragment holds on to its MCInst, since it may need to be
 269 /// relaxed during the assembler layout and relaxation stage.
 270 ///
 271 class MCRelaxableFragment : public MCEncodedFragmentWithFixups {
 272   void anchor() override;
 273
 274   /// Inst - The instruction this is a fragment for.
 275   MCInst Inst;
 276
 277   /// STI - The MCSubtargetInfo in effect when the instruction was encoded.
 278   /// Keep a copy instead of a reference to make sure that updates to STI
 279   /// in the assembler are not seen here.
 280   const MCSubtargetInfo STI;
 281
 282   /// Contents - Binary data for the currently encoded instruction.
 283   SmallVector<char, 8> Contents;
 284
 285   /// Fixups - The list of fixups in this fragment.
 286   SmallVector<MCFixup, 1> Fixups;
 287
 288 public:
 289   MCRelaxableFragment(const MCInst &Inst, const MCSubtargetInfo &STI,
 290                       MCSectionData *SD = nullptr)
 291       : MCEncodedFragmentWithFixups(FT_Relaxable, SD), Inst(Inst), STI(STI) {}
 292
 293   SmallVectorImpl<char> &getContents() override { return Contents; }
 294   const SmallVectorImpl<char> &getContents() const override { return Contents; }
 295
 296   const MCInst &getInst() const { return Inst; }
 297   void setInst(const MCInst &Value) { Inst = Value; }
 298
 299   const MCSubtargetInfo &getSubtargetInfo() { return STI; }
 300
 301   SmallVectorImpl<MCFixup> &getFixups() override { return Fixups; }
 302
 303   const SmallVectorImpl<MCFixup> &getFixups() const override { return Fixups; }
 304
 305   bool hasInstructions() const override { return true; }
 306
 307   fixup_iterator fixup_begin() override { return Fixups.begin(); }
 308   const_fixup_iterator fixup_begin() const override { return Fixups.begin(); }
 309
 310   fixup_iterator fixup_end() override { return Fixups.end(); }
 311   const_fixup_iterator fixup_end() const override { return Fixups.end(); }
 312
 313   static bool classof(const MCFragment *F) {
 314     return F->getKind() == MCFragment::FT_Relaxable;
 315   }
 316 };
 317
 318 class MCAlignFragment : public MCFragment {
 319   virtual void anchor();
 320
 321   /// Alignment - The alignment to ensure, in bytes.
 322   unsigned Alignment;
 323
 324   /// Value - Value to use for filling padding bytes.
 325   int64_t Value;
 326
 327   /// ValueSize - The size of the integer (in bytes) of \p Value.
 328   unsigned ValueSize;
 329
 330   /// MaxBytesToEmit - The maximum number of bytes to emit; if the alignment
 331   /// cannot be satisfied in this width then this fragment is ignored.
 332   unsigned MaxBytesToEmit;
 333
 334   /// EmitNops - Flag to indicate that (optimal) NOPs should be emitted instead
 335   /// of using the provided value. The exact interpretation of this flag is
 336   /// target dependent.
 337   bool EmitNops : 1;
 338
 339 public:
 340   MCAlignFragment(unsigned Alignment, int64_t Value, unsigned ValueSize,
 341                   unsigned MaxBytesToEmit, MCSectionData *SD = nullptr)
 342       : MCFragment(FT_Align, SD), Alignment(Alignment), Value(Value),
 343         ValueSize(ValueSize), MaxBytesToEmit(MaxBytesToEmit), EmitNops(false) {}
 344
 345   /// \name Accessors
 346   /// @{
 347
 348   unsigned getAlignment() const { return Alignment; }
 349
 350   int64_t getValue() const { return Value; }
 351
 352   unsigned getValueSize() const { return ValueSize; }
 353
 354   unsigned getMaxBytesToEmit() const { return MaxBytesToEmit; }
 355
 356   bool hasEmitNops() const { return EmitNops; }
 357   void setEmitNops(bool Value) { EmitNops = Value; }
 358
 359   /// @}
 360
 361   static bool classof(const MCFragment *F) {
 362     return F->getKind() == MCFragment::FT_Align;
 363   }
 364 };
 365
 366 class MCFillFragment : public MCFragment {
 367   virtual void anchor();
 368
 369   /// Value - Value to use for filling bytes.
 370   int64_t Value;
 371
 372   /// ValueSize - The size (in bytes) of \p Value to use when filling, or 0 if
 373   /// this is a virtual fill fragment.
 374   unsigned ValueSize;
 375
 376   /// Size - The number of bytes to insert.
 377   uint64_t Size;
 378
 379 public:
 380   MCFillFragment(int64_t Value, unsigned ValueSize, uint64_t Size,
 381                  MCSectionData *SD = nullptr)
 382       : MCFragment(FT_Fill, SD), Value(Value), ValueSize(ValueSize),
 383         Size(Size) {
 384     assert((!ValueSize || (Size % ValueSize) == 0) &&
 385            "Fill size must be a multiple of the value size!");
 386   }
 387
 388   /// \name Accessors
 389   /// @{
 390
 391   int64_t getValue() const { return Value; }
 392
 393   unsigned getValueSize() const { return ValueSize; }
 394
 395   uint64_t getSize() const { return Size; }
 396
 397   /// @}
 398
 399   static bool classof(const MCFragment *F) {
 400     return F->getKind() == MCFragment::FT_Fill;
 401   }
 402 };
 403
 404 class MCOrgFragment : public MCFragment {
 405   virtual void anchor();
 406
 407   /// Offset - The offset this fragment should start at.
 408   const MCExpr *Offset;
 409
 410   /// Value - Value to use for filling bytes.
 411   int8_t Value;
 412
 413 public:
 414   MCOrgFragment(const MCExpr &Offset, int8_t Value, MCSectionData *SD = nullptr)
 415       : MCFragment(FT_Org, SD), Offset(&Offset), Value(Value) {}
 416
 417   /// \name Accessors
 418   /// @{
 419
 420   const MCExpr &getOffset() const { return *Offset; }
 421
 422   uint8_t getValue() const { return Value; }
 423
 424   /// @}
 425
 426   static bool classof(const MCFragment *F) {
 427     return F->getKind() == MCFragment::FT_Org;
 428   }
 429 };
 430
 431 class MCLEBFragment : public MCFragment {
 432   virtual void anchor();
 433
 434   /// Value - The value this fragment should contain.
 435   const MCExpr *Value;
 436
 437   /// IsSigned - True if this is a sleb128, false if uleb128.
 438   bool IsSigned;
 439
 440   SmallString<8> Contents;
 441
 442 public:
 443   MCLEBFragment(const MCExpr &Value_, bool IsSigned_,
 444                 MCSectionData *SD = nullptr)
 445       : MCFragment(FT_LEB, SD), Value(&Value_), IsSigned(IsSigned_) {
 446     Contents.push_back(0);
 447   }
 448
 449   /// \name Accessors
 450   /// @{
 451
 452   const MCExpr &getValue() const { return *Value; }
 453
 454   bool isSigned() const { return IsSigned; }
 455
 456   SmallString<8> &getContents() { return Contents; }
 457   const SmallString<8> &getContents() const { return Contents; }
 458
 459   /// @}
 460
 461   static bool classof(const MCFragment *F) {
 462     return F->getKind() == MCFragment::FT_LEB;
 463   }
 464 };
 465
 466 class MCDwarfLineAddrFragment : public MCFragment {
 467   virtual void anchor();
 468
 469   /// LineDelta - the value of the difference between the two line numbers
 470   /// between two .loc dwarf directives.
 471   int64_t LineDelta;
 472
 473   /// AddrDelta - The expression for the difference of the two symbols that
 474   /// make up the address delta between two .loc dwarf directives.
 475   const MCExpr *AddrDelta;
 476
 477   SmallString<8> Contents;
 478
 479 public:
 480   MCDwarfLineAddrFragment(int64_t LineDelta, const MCExpr &AddrDelta,
 481                           MCSectionData *SD = nullptr)
 482       : MCFragment(FT_Dwarf, SD), LineDelta(LineDelta), AddrDelta(&AddrDelta) {
 483     Contents.push_back(0);
 484   }
 485
 486   /// \name Accessors
 487   /// @{
 488
 489   int64_t getLineDelta() const { return LineDelta; }
 490
 491   const MCExpr &getAddrDelta() const { return *AddrDelta; }
 492
 493   SmallString<8> &getContents() { return Contents; }
 494   const SmallString<8> &getContents() const { return Contents; }
 495
 496   /// @}
 497
 498   static bool classof(const MCFragment *F) {
 499     return F->getKind() == MCFragment::FT_Dwarf;
 500   }
 501 };
 502
 503 class MCDwarfCallFrameFragment : public MCFragment {
 504   virtual void anchor();
 505
 506   /// AddrDelta - The expression for the difference of the two symbols that
 507   /// make up the address delta between two .cfi_* dwarf directives.
 508   const MCExpr *AddrDelta;
 509
 510   SmallString<8> Contents;
 511
 512 public:
 513   MCDwarfCallFrameFragment(const MCExpr &AddrDelta, MCSectionData *SD = nullptr)
 514       : MCFragment(FT_DwarfFrame, SD), AddrDelta(&AddrDelta) {
 515     Contents.push_back(0);
 516   }
 517
 518   /// \name Accessors
 519   /// @{
 520
 521   const MCExpr &getAddrDelta() const { return *AddrDelta; }
 522
 523   SmallString<8> &getContents() { return Contents; }
 524   const SmallString<8> &getContents() const { return Contents; }
 525
 526   /// @}
 527
 528   static bool classof(const MCFragment *F) {
 529     return F->getKind() == MCFragment::FT_DwarfFrame;
 530   }
 531 };
 532
 533 // FIXME: Should this be a separate class, or just merged into MCSection? Since
 534 // we anticipate the fast path being through an MCAssembler, the only reason to
 535 // keep it out is for API abstraction.
 536 class MCSectionData : public ilist_node<MCSectionData> {
 537   friend class MCAsmLayout;
 538
 539   MCSectionData(const MCSectionData &) = delete;
 540   void operator=(const MCSectionData &) = delete;
 541
 542 public:
 543   typedef iplist<MCFragment> FragmentListType;
 544
 545   typedef FragmentListType::const_iterator const_iterator;
 546   typedef FragmentListType::iterator iterator;
 547
 548   typedef FragmentListType::const_reverse_iterator const_reverse_iterator;
 549   typedef FragmentListType::reverse_iterator reverse_iterator;
 550
 551   /// \brief Express the state of bundle locked groups while emitting code.
 552   enum BundleLockStateType {
 553     NotBundleLocked,
 554     BundleLocked,
 555     BundleLockedAlignToEnd
 556   };
 557
 558 private:
 559   FragmentListType Fragments;
 560   const MCSection *Section;
 561
 562   /// Ordinal - The section index in the assemblers section list.
 563   unsigned Ordinal;
 564
 565   /// LayoutOrder - The index of this section in the layout order.
 566   unsigned LayoutOrder;
 567
 568   /// Alignment - The maximum alignment seen in this section.
 569   unsigned Alignment;
 570
 571   /// \brief Keeping track of bundle-locked state.
 572   BundleLockStateType BundleLockState;
 573
 574   /// \brief Current nesting depth of bundle_lock directives.
 575   unsigned BundleLockNestingDepth;
 576
 577   /// \brief We've seen a bundle_lock directive but not its first instruction
 578   /// yet.
 579   bool BundleGroupBeforeFirstInst;
 580
 581   /// \name Assembler Backend Data
 582   /// @{
 583   //
 584   // FIXME: This could all be kept private to the assembler implementation.
 585
 586   /// HasInstructions - Whether this section has had instructions emitted into
 587   /// it.
 588   unsigned HasInstructions : 1;
 589
 590   /// Mapping from subsection number to insertion point for subsection numbers
 591   /// below that number.
 592   SmallVector<std::pair<unsigned, MCFragment *>, 1> SubsectionFragmentMap;
 593
 594   /// @}
 595
 596 public:
 597   // Only for use as sentinel.
 598   MCSectionData();
 599   MCSectionData(const MCSection &Section, MCAssembler *A = nullptr);
 600
 601   const MCSection &getSection() const { return *Section; }
 602
 603   unsigned getAlignment() const { return Alignment; }
 604   void setAlignment(unsigned Value) { Alignment = Value; }
 605
 606   bool hasInstructions() const { return HasInstructions; }
 607   void setHasInstructions(bool Value) { HasInstructions = Value; }
 608
 609   unsigned getOrdinal() const { return Ordinal; }
 610   void setOrdinal(unsigned Value) { Ordinal = Value; }
 611
 612   unsigned getLayoutOrder() const { return LayoutOrder; }
 613   void setLayoutOrder(unsigned Value) { LayoutOrder = Value; }
 614
 615   /// \name Fragment Access
 616   /// @{
 617
 618   const FragmentListType &getFragmentList() const { return Fragments; }
 619   FragmentListType &getFragmentList() { return Fragments; }
 620
 621   iterator begin() { return Fragments.begin(); }
 622   const_iterator begin() const { return Fragments.begin(); }
 623
 624   iterator end() { return Fragments.end(); }
 625   const_iterator end() const { return Fragments.end(); }
 626
 627   reverse_iterator rbegin() { return Fragments.rbegin(); }
 628   const_reverse_iterator rbegin() const { return Fragments.rbegin(); }
 629
 630   reverse_iterator rend() { return Fragments.rend(); }
 631   const_reverse_iterator rend() const { return Fragments.rend(); }
 632
 633   size_t size() const { return Fragments.size(); }
 634
 635   bool empty() const { return Fragments.empty(); }
 636
 637   iterator getSubsectionInsertionPoint(unsigned Subsection);
 638
 639   bool isBundleLocked() const { return BundleLockState != NotBundleLocked; }
 640
 641   BundleLockStateType getBundleLockState() const { return BundleLockState; }
 642
 643   void setBundleLockState(BundleLockStateType NewState);
 644
 645   bool isBundleGroupBeforeFirstInst() const {
 646     return BundleGroupBeforeFirstInst;
 647   }
 648
 649   void setBundleGroupBeforeFirstInst(bool IsFirst) {
 650     BundleGroupBeforeFirstInst = IsFirst;
 651   }
 652
 653   void dump();
 654
 655   /// @}
 656 };
 657
 658 // FIXME: This really doesn't belong here. See comments below.
 659 struct IndirectSymbolData {
 660   MCSymbol *Symbol;
 661   MCSectionData *SectionData;
 662 };
 663
 664 // FIXME: Ditto this. Purely so the Streamer and the ObjectWriter can talk
 665 // to one another.
 666 struct DataRegionData {
 667   // This enum should be kept in sync w/ the mach-o definition in
 668   // llvm/Object/MachOFormat.h.
 669   enum KindTy { Data = 1, JumpTable8, JumpTable16, JumpTable32 } Kind;
 670   MCSymbol *Start;
 671   MCSymbol *End;
 672 };
 673
 674 class MCAssembler {
 675   friend class MCAsmLayout;
 676
 677 public:
 678   typedef iplist<MCSectionData> SectionDataListType;
 679   typedef std::vector<const MCSymbol *> SymbolDataListType;
 680
 681   typedef SectionDataListType::const_iterator const_iterator;
 682   typedef SectionDataListType::iterator iterator;
 683
 684   typedef pointee_iterator<SymbolDataListType::const_iterator>
 685   const_symbol_iterator;
 686   typedef pointee_iterator<SymbolDataListType::iterator> symbol_iterator;
 687
 688   typedef iterator_range<symbol_iterator> symbol_range;
 689   typedef iterator_range<const_symbol_iterator> const_symbol_range;
 690
 691   typedef std::vector<std::string> FileNameVectorType;
 692   typedef FileNameVectorType::const_iterator const_file_name_iterator;
 693
 694   typedef std::vector<IndirectSymbolData>::const_iterator
 695       const_indirect_symbol_iterator;
 696   typedef std::vector<IndirectSymbolData>::iterator indirect_symbol_iterator;
 697
 698   typedef std::vector<DataRegionData>::const_iterator
 699       const_data_region_iterator;
 700   typedef std::vector<DataRegionData>::iterator data_region_iterator;
 701
 702   /// MachO specific deployment target version info.
 703   // A Major version of 0 indicates that no version information was supplied
 704   // and so the corresponding load command should not be emitted.
 705   typedef struct {
 706     MCVersionMinType Kind;
 707     unsigned Major;
 708     unsigned Minor;
 709     unsigned Update;
 710   } VersionMinInfoType;
 711
 712 private:
 713   MCAssembler(const MCAssembler &) = delete;
 714   void operator=(const MCAssembler &) = delete;
 715
 716   MCContext &Context;
 717
 718   MCAsmBackend &Backend;
 719
 720   MCCodeEmitter &Emitter;
 721
 722   MCObjectWriter &Writer;
 723
 724   raw_ostream &OS;
 725
 726   iplist<MCSectionData> Sections;
 727
 728   SymbolDataListType Symbols;
 729
 730   DenseSet<const MCSymbol *> LocalsUsedInReloc;
 731
 732   /// The map of sections to their associated assembler backend data.
 733   //
 734   // FIXME: Avoid this indirection?
 735   DenseMap<const MCSection *, MCSectionData *> SectionMap;
 736
 737   std::vector<IndirectSymbolData> IndirectSymbols;
 738
 739   std::vector<DataRegionData> DataRegions;
 740
 741   /// The list of linker options to propagate into the object file.
 742   std::vector<std::vector<std::string>> LinkerOptions;
 743
 744   /// List of declared file names
 745   FileNameVectorType FileNames;
 746
 747   /// The set of function symbols for which a .thumb_func directive has
 748   /// been seen.
 749   //
 750   // FIXME: We really would like this in target specific code rather than
 751   // here. Maybe when the relocation stuff moves to target specific,
 752   // this can go with it? The streamer would need some target specific
 753   // refactoring too.
 754   mutable SmallPtrSet<const MCSymbol *, 64> ThumbFuncs;
 755
 756   /// \brief The bundle alignment size currently set in the assembler.
 757   ///
 758   /// By default it's 0, which means bundling is disabled.
 759   unsigned BundleAlignSize;
 760
 761   unsigned RelaxAll : 1;
 762   unsigned SubsectionsViaSymbols : 1;
 763
 764   /// ELF specific e_header flags
 765   // It would be good if there were an MCELFAssembler class to hold this.
 766   // ELF header flags are used both by the integrated and standalone assemblers.
 767   // Access to the flags is necessary in cases where assembler directives affect
 768   // which flags to be set.
 769   unsigned ELFHeaderEFlags;
 770
 771   /// Used to communicate Linker Optimization Hint information between
 772   /// the Streamer and the .o writer
 773   MCLOHContainer LOHContainer;
 774
 775   VersionMinInfoType VersionMinInfo;
 776
 777 private:
 778   /// Evaluate a fixup to a relocatable expression and the value which should be
 779   /// placed into the fixup.
 780   ///
 781   /// \param Layout The layout to use for evaluation.
 782   /// \param Fixup The fixup to evaluate.
 783   /// \param DF The fragment the fixup is inside.
 784   /// \param Target [out] On return, the relocatable expression the fixup
 785   /// evaluates to.
 786   /// \param Value [out] On return, the value of the fixup as currently laid
 787   /// out.
 788   /// \return Whether the fixup value was fully resolved. This is true if the
 789   /// \p Value result is fixed, otherwise the value may change due to
 790   /// relocation.
 791   bool evaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout, const MCFixup &Fixup,
 792                      const MCFragment *DF, MCValue &Target,
 793                      uint64_t &Value) const;
 794
 795   /// Check whether a fixup can be satisfied, or whether it needs to be relaxed
 796   /// (increased in size, in order to hold its value correctly).
 797   bool fixupNeedsRelaxation(const MCFixup &Fixup, const MCRelaxableFragment *DF,
 798                             const MCAsmLayout &Layout) const;
 799
 800   /// Check whether the given fragment needs relaxation.
 801   bool fragmentNeedsRelaxation(const MCRelaxableFragment *IF,
 802                                const MCAsmLayout &Layout) const;
 803
 804   /// \brief Perform one layout iteration and return true if any offsets
 805   /// were adjusted.
 806   bool layoutOnce(MCAsmLayout &Layout);
 807
 808   /// \brief Perform one layout iteration of the given section and return true
 809   /// if any offsets were adjusted.
 810   bool layoutSectionOnce(MCAsmLayout &Layout, MCSectionData &SD);
 811
 812   bool relaxInstruction(MCAsmLayout &Layout, MCRelaxableFragment &IF);
 813
 814   bool relaxLEB(MCAsmLayout &Layout, MCLEBFragment &IF);
 815
 816   bool relaxDwarfLineAddr(MCAsmLayout &Layout, MCDwarfLineAddrFragment &DF);
 817   bool relaxDwarfCallFrameFragment(MCAsmLayout &Layout,
 818                                    MCDwarfCallFrameFragment &DF);
 819
 820   /// finishLayout - Finalize a layout, including fragment lowering.
 821   void finishLayout(MCAsmLayout &Layout);
 822
 823   std::pair<uint64_t, bool> handleFixup(const MCAsmLayout &Layout,
 824                                         MCFragment &F, const MCFixup &Fixup);
 825
 826 public:
 827   void addLocalUsedInReloc(const MCSymbol &Sym);
 828   bool isLocalUsedInReloc(const MCSymbol &Sym) const;
 829
 830   /// Compute the effective fragment size assuming it is laid out at the given
 831   /// \p SectionAddress and \p FragmentOffset.
 832   uint64_t computeFragmentSize(const MCAsmLayout &Layout,
 833                                const MCFragment &F) const;
 834
 835   /// Find the symbol which defines the atom containing the given symbol, or
 836   /// null if there is no such symbol.
 837   const MCSymbolData *getAtom(const MCSymbolData *Symbol) const;
 838
 839   /// Check whether a particular symbol is visible to the linker and is required
 840   /// in the symbol table, or whether it can be discarded by the assembler. This
 841   /// also effects whether the assembler treats the label as potentially
 842   /// defining a separate atom.
 843   bool isSymbolLinkerVisible(const MCSymbol &SD) const;
 844
 845   /// Emit the section contents using the given object writer.
 846   void writeSectionData(const MCSectionData *Section,
 847                         const MCAsmLayout &Layout) const;
 848
 849   /// Check whether a given symbol has been flagged with .thumb_func.
 850   bool isThumbFunc(const MCSymbol *Func) const;
 851
 852   /// Flag a function symbol as the target of a .thumb_func directive.
 853   void setIsThumbFunc(const MCSymbol *Func) { ThumbFuncs.insert(Func); }
 854
 855   /// ELF e_header flags
 856   unsigned getELFHeaderEFlags() const { return ELFHeaderEFlags; }
 857   void setELFHeaderEFlags(unsigned Flags) { ELFHeaderEFlags = Flags; }
 858
 859   /// MachO deployment target version information.
 860   const VersionMinInfoType &getVersionMinInfo() const { return VersionMinInfo; }
 861   void setVersionMinInfo(MCVersionMinType Kind, unsigned Major, unsigned Minor,
 862                          unsigned Update) {
 863     VersionMinInfo.Kind = Kind;
 864     VersionMinInfo.Major = Major;
 865     VersionMinInfo.Minor = Minor;
 866     VersionMinInfo.Update = Update;
 867   }
 868
 869 public:
 870   /// Construct a new assembler instance.
 871   ///
 872   /// \param OS The stream to output to.
 873   //
 874   // FIXME: How are we going to parameterize this? Two obvious options are stay
 875   // concrete and require clients to pass in a target like object. The other
 876   // option is to make this abstract, and have targets provide concrete
 877   // implementations as we do with AsmParser.
 878   MCAssembler(MCContext &Context_, MCAsmBackend &Backend_,
 879               MCCodeEmitter &Emitter_, MCObjectWriter &Writer_,
 880               raw_ostream &OS);
 881   ~MCAssembler();
 882
 883   /// Reuse an assembler instance
 884   ///
 885   void reset();
 886
 887   MCContext &getContext() const { return Context; }
 888
 889   MCAsmBackend &getBackend() const { return Backend; }
 890
 891   MCCodeEmitter &getEmitter() const { return Emitter; }
 892
 893   MCObjectWriter &getWriter() const { return Writer; }
 894
 895   /// Finish - Do final processing and write the object to the output stream.
 896   /// \p Writer is used for custom object writer (as the MCJIT does),
 897   /// if not specified it is automatically created from backend.
 898   void Finish();
 899
 900   // FIXME: This does not belong here.
 901   bool getSubsectionsViaSymbols() const { return SubsectionsViaSymbols; }
 902   void setSubsectionsViaSymbols(bool Value) { SubsectionsViaSymbols = Value; }
 903
 904   bool getRelaxAll() const { return RelaxAll; }
 905   void setRelaxAll(bool Value) { RelaxAll = Value; }
 906
 907   bool isBundlingEnabled() const { return BundleAlignSize != 0; }
 908
 909   unsigned getBundleAlignSize() const { return BundleAlignSize; }
 910
 911   void setBundleAlignSize(unsigned Size) {
 912     assert((Size == 0 || !(Size & (Size - 1))) &&
 913            "Expect a power-of-two bundle align size");
 914     BundleAlignSize = Size;
 915   }
 916
 917   /// \name Section List Access
 918   /// @{
 919
 920   const SectionDataListType &getSectionList() const { return Sections; }
 921   SectionDataListType &getSectionList() { return Sections; }
 922
 923   iterator begin() { return Sections.begin(); }
 924   const_iterator begin() const { return Sections.begin(); }
 925
 926   iterator end() { return Sections.end(); }
 927   const_iterator end() const { return Sections.end(); }
 928
 929   size_t size() const { return Sections.size(); }
 930
 931   /// @}
 932   /// \name Symbol List Access
 933   /// @{
 934   symbol_iterator symbol_begin() { return Symbols.begin(); }
 935   const_symbol_iterator symbol_begin() const { return Symbols.begin(); }
 936
 937   symbol_iterator symbol_end() { return Symbols.end(); }
 938   const_symbol_iterator symbol_end() const { return Symbols.end(); }
 939
 940   symbol_range symbols() { return make_range(symbol_begin(), symbol_end()); }
 941   const_symbol_range symbols() const {
 942     return make_range(symbol_begin(), symbol_end());
 943   }
 944
 945   size_t symbol_size() const { return Symbols.size(); }
 946
 947   /// @}
 948   /// \name Indirect Symbol List Access
 949   /// @{
 950
 951   // FIXME: This is a total hack, this should not be here. Once things are
 952   // factored so that the streamer has direct access to the .o writer, it can
 953   // disappear.
 954   std::vector<IndirectSymbolData> &getIndirectSymbols() {
 955     return IndirectSymbols;
 956   }
 957
 958   indirect_symbol_iterator indirect_symbol_begin() {
 959     return IndirectSymbols.begin();
 960   }
 961   const_indirect_symbol_iterator indirect_symbol_begin() const {
 962     return IndirectSymbols.begin();
 963   }
 964
 965   indirect_symbol_iterator indirect_symbol_end() {
 966     return IndirectSymbols.end();
 967   }
 968   const_indirect_symbol_iterator indirect_symbol_end() const {
 969     return IndirectSymbols.end();
 970   }
 971
 972   size_t indirect_symbol_size() const { return IndirectSymbols.size(); }
 973
 974   /// @}
 975   /// \name Linker Option List Access
 976   /// @{
 977
 978   std::vector<std::vector<std::string>> &getLinkerOptions() {
 979     return LinkerOptions;
 980   }
 981
 982   /// @}
 983   /// \name Data Region List Access
 984   /// @{
 985
 986   // FIXME: This is a total hack, this should not be here. Once things are
 987   // factored so that the streamer has direct access to the .o writer, it can
 988   // disappear.
 989   std::vector<DataRegionData> &getDataRegions() { return DataRegions; }
 990
 991   data_region_iterator data_region_begin() { return DataRegions.begin(); }
 992   const_data_region_iterator data_region_begin() const {
 993     return DataRegions.begin();
 994   }
 995
 996   data_region_iterator data_region_end() { return DataRegions.end(); }
 997   const_data_region_iterator data_region_end() const {
 998     return DataRegions.end();
 999   }
1000
1001   size_t data_region_size() const { return DataRegions.size(); }
1002
1003   /// @}
1004   /// \name Data Region List Access
1005   /// @{
1006
1007   // FIXME: This is a total hack, this should not be here. Once things are
1008   // factored so that the streamer has direct access to the .o writer, it can
1009   // disappear.
1010   MCLOHContainer &getLOHContainer() { return LOHContainer; }
1011   const MCLOHContainer &getLOHContainer() const {
1012     return const_cast<MCAssembler *>(this)->getLOHContainer();
1013   }
1014   /// @}
1015   /// \name Backend Data Access
1016   /// @{
1017
1018   MCSectionData &getSectionData(const MCSection &Section) const {
1019     MCSectionData *Entry = SectionMap.lookup(&Section);
1020     assert(Entry && "Missing section data!");
1021     return *Entry;
1022   }
1023
1024   MCSectionData &getOrCreateSectionData(const MCSection &Section,
1025                                         bool *Created = nullptr) {
1026     MCSectionData *&Entry = SectionMap[&Section];
1027
1028     if (Created)
1029       *Created = !Entry;
1030     if (!Entry)
1031       Entry = new MCSectionData(Section, this);
1032
1033     return *Entry;
1034   }
1035
1036   bool hasSymbolData(const MCSymbol &Symbol) const {
1037     return Symbol.getUnsafeData().isInitialized();
1038   }
1039
1040   MCSymbolData &getSymbolData(const MCSymbol &Symbol) {
1041     return const_cast<MCSymbolData &>(
1042         static_cast<const MCAssembler &>(*this).getSymbolData(Symbol));
1043   }
1044
1045   const MCSymbolData &getSymbolData(const MCSymbol &Symbol) const {
1046     return Symbol.getData();
1047   }
1048
1049   MCSymbolData &getOrCreateSymbolData(const MCSymbol &Symbol,
1050                                       bool *Created = nullptr) {
1051     if (Created)
1052       *Created = !hasSymbolData(Symbol);
1053     if (!hasSymbolData(Symbol)) {
1054       Symbol.getUnsafeData().initialize(Symbol, nullptr, 0);
1055       Symbols.push_back(&Symbol);
1056     }
1057     return Symbol.getData();
1058   }
1059
1060   const_file_name_iterator file_names_begin() const {
1061     return FileNames.begin();
1062   }
1063
1064   const_file_name_iterator file_names_end() const { return FileNames.end(); }
1065
1066   void addFileName(StringRef FileName) {
1067     if (std::find(file_names_begin(), file_names_end(), FileName) ==
1068         file_names_end())
1069       FileNames.push_back(FileName);
1070   }
1071
1072   /// \brief Write the necessary bundle padding to the given object writer.
1073   /// Expects a fragment \p F containing instructions and its size \p FSize.
1074   void writeFragmentPadding(const MCFragment &F, uint64_t FSize,
1075                             MCObjectWriter *OW) const;
1076
1077   /// @}
1078
1079   void dump();
1080 };
1081
1082 /// \brief Compute the amount of padding required before the fragment \p F to
1083 /// obey bundling restrictions, where \p FOffset is the fragment's offset in
1084 /// its section and \p FSize is the fragment's size.
1085 uint64_t computeBundlePadding(const MCAssembler &Assembler, const MCFragment *F,
1086                               uint64_t FOffset, uint64_t FSize);
1087
1088 } // end namespace llvm
1089
1090 #endif