include/llvm/MC/MCExpr.h

   1 //===- MCExpr.h - Assembly Level Expressions --------------------*- 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_MCEXPR_H
  11 #define LLVM_MC_MCEXPR_H
  12
  13 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  14 #include "llvm/Support/Casting.h"
  15 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  16
  17 namespace llvm {
  18 class MCAsmLayout;
  19 class MCAssembler;
  20 class MCContext;
  21 class MCSection;
  22 class MCSectionData;
  23 class MCSymbol;
  24 class MCValue;
  25 class raw_ostream;
  26 class StringRef;
  27 typedef DenseMap<const MCSectionData*, uint64_t> SectionAddrMap;
  28
  29 /// MCExpr - Base class for the full range of assembler expressions which are
  30 /// needed for parsing.
  31 class MCExpr {
  32 public:
  33   enum ExprKind {
  34     Binary,    ///< Binary expressions.
  35     Constant,  ///< Constant expressions.
  36     SymbolRef, ///< References to labels and assigned expressions.
  37     Unary,     ///< Unary expressions.
  38     Target     ///< Target specific expression.
  39   };
  40
  41 private:
  42   ExprKind Kind;
  43
  44   MCExpr(const MCExpr&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  45   void operator=(const MCExpr&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  46
  47   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler *Asm,
  48                           const MCAsmLayout *Layout,
  49                           const SectionAddrMap *Addrs) const;
  50 protected:
  51   explicit MCExpr(ExprKind _Kind) : Kind(_Kind) {}
  52
  53   bool EvaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res, const MCAssembler *Asm,
  54                                  const MCAsmLayout *Layout,
  55                                  const SectionAddrMap *Addrs,
  56                                  bool InSet) const;
  57 public:
  58   /// @name Accessors
  59   /// @{
  60
  61   ExprKind getKind() const { return Kind; }
  62
  63   /// @}
  64   /// @name Utility Methods
  65   /// @{
  66
  67   void print(raw_ostream &OS) const;
  68   void dump() const;
  69
  70   /// @}
  71   /// @name Expression Evaluation
  72   /// @{
  73
  74   /// EvaluateAsAbsolute - Try to evaluate the expression to an absolute value.
  75   ///
  76   /// @param Res - The absolute value, if evaluation succeeds.
  77   /// @param Layout - The assembler layout object to use for evaluating symbol
  78   /// values. If not given, then only non-symbolic expressions will be
  79   /// evaluated.
  80   /// @result - True on success.
  81   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout,
  82                           const SectionAddrMap &Addrs) const;
  83   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res) const;
  84   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler &Asm) const;
  85   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
  86
  87   /// EvaluateAsRelocatable - Try to evaluate the expression to a relocatable
  88   /// value, i.e. an expression of the fixed form (a - b + constant).
  89   ///
  90   /// @param Res - The relocatable value, if evaluation succeeds.
  91   /// @param Layout - The assembler layout object to use for evaluating values.
  92   /// @result - True on success.
  93   bool EvaluateAsRelocatable(MCValue &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
  94
  95   /// FindAssociatedSection - Find the "associated section" for this expression,
  96   /// which is currently defined as the absolute section for constants, or
  97   /// otherwise the section associated with the first defined symbol in the
  98   /// expression.
  99   const MCSection *FindAssociatedSection() const;
 100
 101   /// @}
 102 };
 103
 104 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCExpr &E) {
 105   E.print(OS);
 106   return OS;
 107 }
 108
 109 //// MCConstantExpr - Represent a constant integer expression.
 110 class MCConstantExpr : public MCExpr {
 111   int64_t Value;
 112
 113   explicit MCConstantExpr(int64_t _Value)
 114     : MCExpr(MCExpr::Constant), Value(_Value) {}
 115
 116 public:
 117   /// @name Construction
 118   /// @{
 119
 120   static const MCConstantExpr *Create(int64_t Value, MCContext &Ctx);
 121
 122   /// @}
 123   /// @name Accessors
 124   /// @{
 125
 126   int64_t getValue() const { return Value; }
 127
 128   /// @}
 129
 130   static bool classof(const MCExpr *E) {
 131     return E->getKind() == MCExpr::Constant;
 132   }
 133 };
 134
 135 /// MCSymbolRefExpr - Represent a reference to a symbol from inside an
 136 /// expression.
 137 ///
 138 /// A symbol reference in an expression may be a use of a label, a use of an
 139 /// assembler variable (defined constant), or constitute an implicit definition
 140 /// of the symbol as external.
 141 class MCSymbolRefExpr : public MCExpr {
 142 public:
 143   enum VariantKind {
 144     VK_None,
 145     VK_Invalid,
 146
 147     VK_GOT,
 148     VK_GOTOFF,
 149     VK_GOTPCREL,
 150     VK_GOTTPOFF,
 151     VK_INDNTPOFF,
 152     VK_NTPOFF,
 153     VK_GOTNTPOFF,
 154     VK_PLT,
 155     VK_TLSGD,
 156     VK_TLSLD,
 157     VK_TLSLDM,
 158     VK_TPOFF,
 159     VK_DTPOFF,
 160     VK_TLVP,      // Mach-O thread local variable relocation
 161     VK_SECREL,
 162     // FIXME: We'd really like to use the generic Kinds listed above for these.
 163     VK_ARM_NONE,
 164     VK_ARM_PLT,   // ARM-style PLT references. i.e., (PLT) instead of @PLT
 165     VK_ARM_TLSGD, //   ditto for TLSGD, GOT, GOTOFF, TPOFF and GOTTPOFF
 166     VK_ARM_GOT,
 167     VK_ARM_GOTOFF,
 168     VK_ARM_TPOFF,
 169     VK_ARM_GOTTPOFF,
 170     VK_ARM_TARGET1,
 171     VK_ARM_TARGET2,
 172     VK_ARM_PREL31,
 173
 174     VK_PPC_TOC,          // TOC base
 175     VK_PPC_TOC_ENTRY,    // TOC entry
 176     VK_PPC_DARWIN_HA16,  // ha16(symbol)
 177     VK_PPC_DARWIN_LO16,  // lo16(symbol)
 178     VK_PPC_GAS_HA16,     // symbol@ha
 179     VK_PPC_GAS_LO16,     // symbol@l
 180     VK_PPC_TPREL16_HA,   // symbol@tprel@ha
 181     VK_PPC_TPREL16_LO,   // symbol@tprel@l
 182     VK_PPC_DTPREL16_HA,  // symbol@dtprel@ha
 183     VK_PPC_DTPREL16_LO,  // symbol@dtprel@l
 184     VK_PPC_TOC16_HA,     // symbol@toc@ha
 185     VK_PPC_TOC16_LO,     // symbol@toc@l
 186     VK_PPC_GOT_TPREL16_HA, // symbol@got@tprel@ha
 187     VK_PPC_GOT_TPREL16_LO, // symbol@got@tprel@l
 188     VK_PPC_TLS,            // symbol@tls
 189     VK_PPC_GOT_TLSGD16_HA, // symbol@got@tlsgd@ha
 190     VK_PPC_GOT_TLSGD16_LO, // symbol@got@tlsgd@l
 191     VK_PPC_TLSGD,          // symbol@tlsgd
 192     VK_PPC_GOT_TLSLD16_HA, // symbol@got@tlsld@ha
 193     VK_PPC_GOT_TLSLD16_LO, // symbol@got@tlsld@l
 194     VK_PPC_TLSLD,          // symbol@tlsld
 195
 196     VK_Mips_GPREL,
 197     VK_Mips_GOT_CALL,
 198     VK_Mips_GOT16,
 199     VK_Mips_GOT,
 200     VK_Mips_ABS_HI,
 201     VK_Mips_ABS_LO,
 202     VK_Mips_TLSGD,
 203     VK_Mips_TLSLDM,
 204     VK_Mips_DTPREL_HI,
 205     VK_Mips_DTPREL_LO,
 206     VK_Mips_GOTTPREL,
 207     VK_Mips_TPREL_HI,
 208     VK_Mips_TPREL_LO,
 209     VK_Mips_GPOFF_HI,
 210     VK_Mips_GPOFF_LO,
 211     VK_Mips_GOT_DISP,
 212     VK_Mips_GOT_PAGE,
 213     VK_Mips_GOT_OFST,
 214     VK_Mips_HIGHER,
 215     VK_Mips_HIGHEST,
 216     VK_Mips_GOT_HI16,
 217     VK_Mips_GOT_LO16,
 218     VK_Mips_CALL_HI16,
 219     VK_Mips_CALL_LO16
 220   };
 221
 222 private:
 223   /// The symbol being referenced.
 224   const MCSymbol *Symbol;
 225
 226   /// The symbol reference modifier.
 227   const VariantKind Kind;
 228
 229   explicit MCSymbolRefExpr(const MCSymbol *_Symbol, VariantKind _Kind)
 230     : MCExpr(MCExpr::SymbolRef), Symbol(_Symbol), Kind(_Kind) {
 231     assert(Symbol);
 232   }
 233
 234 public:
 235   /// @name Construction
 236   /// @{
 237
 238   static const MCSymbolRefExpr *Create(const MCSymbol *Symbol, MCContext &Ctx) {
 239     return MCSymbolRefExpr::Create(Symbol, VK_None, Ctx);
 240   }
 241
 242   static const MCSymbolRefExpr *Create(const MCSymbol *Symbol, VariantKind Kind,
 243                                        MCContext &Ctx);
 244   static const MCSymbolRefExpr *Create(StringRef Name, VariantKind Kind,
 245                                        MCContext &Ctx);
 246
 247   /// @}
 248   /// @name Accessors
 249   /// @{
 250
 251   const MCSymbol &getSymbol() const { return *Symbol; }
 252
 253   VariantKind getKind() const { return Kind; }
 254
 255   /// @}
 256   /// @name Static Utility Functions
 257   /// @{
 258
 259   static StringRef getVariantKindName(VariantKind Kind);
 260
 261   static VariantKind getVariantKindForName(StringRef Name);
 262
 263   /// @}
 264
 265   static bool classof(const MCExpr *E) {
 266     return E->getKind() == MCExpr::SymbolRef;
 267   }
 268 };
 269
 270 /// MCUnaryExpr - Unary assembler expressions.
 271 class MCUnaryExpr : public MCExpr {
 272 public:
 273   enum Opcode {
 274     LNot,  ///< Logical negation.
 275     Minus, ///< Unary minus.
 276     Not,   ///< Bitwise negation.
 277     Plus   ///< Unary plus.
 278   };
 279
 280 private:
 281   Opcode Op;
 282   const MCExpr *Expr;
 283
 284   MCUnaryExpr(Opcode _Op, const MCExpr *_Expr)
 285     : MCExpr(MCExpr::Unary), Op(_Op), Expr(_Expr) {}
 286
 287 public:
 288   /// @name Construction
 289   /// @{
 290
 291   static const MCUnaryExpr *Create(Opcode Op, const MCExpr *Expr,
 292                                    MCContext &Ctx);
 293   static const MCUnaryExpr *CreateLNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 294     return Create(LNot, Expr, Ctx);
 295   }
 296   static const MCUnaryExpr *CreateMinus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 297     return Create(Minus, Expr, Ctx);
 298   }
 299   static const MCUnaryExpr *CreateNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 300     return Create(Not, Expr, Ctx);
 301   }
 302   static const MCUnaryExpr *CreatePlus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 303     return Create(Plus, Expr, Ctx);
 304   }
 305
 306   /// @}
 307   /// @name Accessors
 308   /// @{
 309
 310   /// getOpcode - Get the kind of this unary expression.
 311   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 312
 313   /// getSubExpr - Get the child of this unary expression.
 314   const MCExpr *getSubExpr() const { return Expr; }
 315
 316   /// @}
 317
 318   static bool classof(const MCExpr *E) {
 319     return E->getKind() == MCExpr::Unary;
 320   }
 321 };
 322
 323 /// MCBinaryExpr - Binary assembler expressions.
 324 class MCBinaryExpr : public MCExpr {
 325 public:
 326   enum Opcode {
 327     Add,  ///< Addition.
 328     And,  ///< Bitwise and.
 329     Div,  ///< Signed division.
 330     EQ,   ///< Equality comparison.
 331     GT,   ///< Signed greater than comparison (result is either 0 or some
 332           ///< target-specific non-zero value)
 333     GTE,  ///< Signed greater than or equal comparison (result is either 0 or
 334           ///< some target-specific non-zero value).
 335     LAnd, ///< Logical and.
 336     LOr,  ///< Logical or.
 337     LT,   ///< Signed less than comparison (result is either 0 or
 338           ///< some target-specific non-zero value).
 339     LTE,  ///< Signed less than or equal comparison (result is either 0 or
 340           ///< some target-specific non-zero value).
 341     Mod,  ///< Signed remainder.
 342     Mul,  ///< Multiplication.
 343     NE,   ///< Inequality comparison.
 344     Or,   ///< Bitwise or.
 345     Shl,  ///< Shift left.
 346     Shr,  ///< Shift right (arithmetic or logical, depending on target)
 347     Sub,  ///< Subtraction.
 348     Xor   ///< Bitwise exclusive or.
 349   };
 350
 351 private:
 352   Opcode Op;
 353   const MCExpr *LHS, *RHS;
 354
 355   MCBinaryExpr(Opcode _Op, const MCExpr *_LHS, const MCExpr *_RHS)
 356     : MCExpr(MCExpr::Binary), Op(_Op), LHS(_LHS), RHS(_RHS) {}
 357
 358 public:
 359   /// @name Construction
 360   /// @{
 361
 362   static const MCBinaryExpr *Create(Opcode Op, const MCExpr *LHS,
 363                                     const MCExpr *RHS, MCContext &Ctx);
 364   static const MCBinaryExpr *CreateAdd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 365                                        MCContext &Ctx) {
 366     return Create(Add, LHS, RHS, Ctx);
 367   }
 368   static const MCBinaryExpr *CreateAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 369                                        MCContext &Ctx) {
 370     return Create(And, LHS, RHS, Ctx);
 371   }
 372   static const MCBinaryExpr *CreateDiv(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 373                                        MCContext &Ctx) {
 374     return Create(Div, LHS, RHS, Ctx);
 375   }
 376   static const MCBinaryExpr *CreateEQ(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 377                                       MCContext &Ctx) {
 378     return Create(EQ, LHS, RHS, Ctx);
 379   }
 380   static const MCBinaryExpr *CreateGT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 381                                       MCContext &Ctx) {
 382     return Create(GT, LHS, RHS, Ctx);
 383   }
 384   static const MCBinaryExpr *CreateGTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 385                                        MCContext &Ctx) {
 386     return Create(GTE, LHS, RHS, Ctx);
 387   }
 388   static const MCBinaryExpr *CreateLAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 389                                         MCContext &Ctx) {
 390     return Create(LAnd, LHS, RHS, Ctx);
 391   }
 392   static const MCBinaryExpr *CreateLOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 393                                        MCContext &Ctx) {
 394     return Create(LOr, LHS, RHS, Ctx);
 395   }
 396   static const MCBinaryExpr *CreateLT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 397                                       MCContext &Ctx) {
 398     return Create(LT, LHS, RHS, Ctx);
 399   }
 400   static const MCBinaryExpr *CreateLTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 401                                        MCContext &Ctx) {
 402     return Create(LTE, LHS, RHS, Ctx);
 403   }
 404   static const MCBinaryExpr *CreateMod(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 405                                        MCContext &Ctx) {
 406     return Create(Mod, LHS, RHS, Ctx);
 407   }
 408   static const MCBinaryExpr *CreateMul(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 409                                        MCContext &Ctx) {
 410     return Create(Mul, LHS, RHS, Ctx);
 411   }
 412   static const MCBinaryExpr *CreateNE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 413                                       MCContext &Ctx) {
 414     return Create(NE, LHS, RHS, Ctx);
 415   }
 416   static const MCBinaryExpr *CreateOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 417                                       MCContext &Ctx) {
 418     return Create(Or, LHS, RHS, Ctx);
 419   }
 420   static const MCBinaryExpr *CreateShl(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 421                                        MCContext &Ctx) {
 422     return Create(Shl, LHS, RHS, Ctx);
 423   }
 424   static const MCBinaryExpr *CreateShr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 425                                        MCContext &Ctx) {
 426     return Create(Shr, LHS, RHS, Ctx);
 427   }
 428   static const MCBinaryExpr *CreateSub(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 429                                        MCContext &Ctx) {
 430     return Create(Sub, LHS, RHS, Ctx);
 431   }
 432   static const MCBinaryExpr *CreateXor(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 433                                        MCContext &Ctx) {
 434     return Create(Xor, LHS, RHS, Ctx);
 435   }
 436
 437   /// @}
 438   /// @name Accessors
 439   /// @{
 440
 441   /// getOpcode - Get the kind of this binary expression.
 442   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 443
 444   /// getLHS - Get the left-hand side expression of the binary operator.
 445   const MCExpr *getLHS() const { return LHS; }
 446
 447   /// getRHS - Get the right-hand side expression of the binary operator.
 448   const MCExpr *getRHS() const { return RHS; }
 449
 450   /// @}
 451
 452   static bool classof(const MCExpr *E) {
 453     return E->getKind() == MCExpr::Binary;
 454   }
 455 };
 456
 457 /// MCTargetExpr - This is an extension point for target-specific MCExpr
 458 /// subclasses to implement.
 459 ///
 460 /// NOTE: All subclasses are required to have trivial destructors because
 461 /// MCExprs are bump pointer allocated and not destructed.
 462 class MCTargetExpr : public MCExpr {
 463   virtual void anchor();
 464 protected:
 465   MCTargetExpr() : MCExpr(Target) {}
 466   virtual ~MCTargetExpr() {}
 467 public:
 468
 469   virtual void PrintImpl(raw_ostream &OS) const = 0;
 470   virtual bool EvaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res,
 471                                          const MCAsmLayout *Layout) const = 0;
 472   virtual void AddValueSymbols(MCAssembler *) const = 0;
 473   virtual const MCSection *FindAssociatedSection() const = 0;
 474
 475   virtual void fixELFSymbolsInTLSFixups(MCAssembler &) const = 0;
 476
 477   static bool classof(const MCExpr *E) {
 478     return E->getKind() == MCExpr::Target;
 479   }
 480 };
 481
 482 } // end namespace llvm
 483
 484 #endif