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 MCAsmInfo;
  19 class MCAsmLayout;
  20 class MCAssembler;
  21 class MCContext;
  22 class MCSection;
  23 class MCSectionData;
  24 class MCSymbol;
  25 class MCValue;
  26 class raw_ostream;
  27 class StringRef;
  28 typedef DenseMap<const MCSectionData*, uint64_t> SectionAddrMap;
  29
  30 /// MCExpr - Base class for the full range of assembler expressions which are
  31 /// needed for parsing.
  32 class MCExpr {
  33 public:
  34   enum ExprKind {
  35     Binary,    ///< Binary expressions.
  36     Constant,  ///< Constant expressions.
  37     SymbolRef, ///< References to labels and assigned expressions.
  38     Unary,     ///< Unary expressions.
  39     Target     ///< Target specific expression.
  40   };
  41
  42 private:
  43   ExprKind Kind;
  44
  45   MCExpr(const MCExpr&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  46   void operator=(const MCExpr&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  47
  48   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler *Asm,
  49                           const MCAsmLayout *Layout,
  50                           const SectionAddrMap *Addrs) const;
  51 protected:
  52   explicit MCExpr(ExprKind _Kind) : Kind(_Kind) {}
  53
  54   bool EvaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res, const MCAssembler *Asm,
  55                                  const MCAsmLayout *Layout,
  56                                  const SectionAddrMap *Addrs,
  57                                  bool InSet) const;
  58 public:
  59   /// @name Accessors
  60   /// @{
  61
  62   ExprKind getKind() const { return Kind; }
  63
  64   /// @}
  65   /// @name Utility Methods
  66   /// @{
  67
  68   void print(raw_ostream &OS) const;
  69   void dump() const;
  70
  71   /// @}
  72   /// @name Expression Evaluation
  73   /// @{
  74
  75   /// EvaluateAsAbsolute - Try to evaluate the expression to an absolute value.
  76   ///
  77   /// @param Res - The absolute value, if evaluation succeeds.
  78   /// @param Layout - The assembler layout object to use for evaluating symbol
  79   /// values. If not given, then only non-symbolic expressions will be
  80   /// evaluated.
  81   /// @result - True on success.
  82   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout,
  83                           const SectionAddrMap &Addrs) const;
  84   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res) const;
  85   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler &Asm) const;
  86   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
  87
  88   /// EvaluateAsRelocatable - Try to evaluate the expression to a relocatable
  89   /// value, i.e. an expression of the fixed form (a - b + constant).
  90   ///
  91   /// @param Res - The relocatable value, if evaluation succeeds.
  92   /// @param Layout - The assembler layout object to use for evaluating values.
  93   /// @result - True on success.
  94   bool EvaluateAsRelocatable(MCValue &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
  95
  96   /// FindAssociatedSection - Find the "associated section" for this expression,
  97   /// which is currently defined as the absolute section for constants, or
  98   /// otherwise the section associated with the first defined symbol in the
  99   /// expression.
 100   const MCSection *FindAssociatedSection() const;
 101
 102   /// @}
 103 };
 104
 105 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCExpr &E) {
 106   E.print(OS);
 107   return OS;
 108 }
 109
 110 //// MCConstantExpr - Represent a constant integer expression.
 111 class MCConstantExpr : public MCExpr {
 112   int64_t Value;
 113
 114   explicit MCConstantExpr(int64_t _Value)
 115     : MCExpr(MCExpr::Constant), Value(_Value) {}
 116
 117 public:
 118   /// @name Construction
 119   /// @{
 120
 121   static const MCConstantExpr *Create(int64_t Value, MCContext &Ctx);
 122
 123   /// @}
 124   /// @name Accessors
 125   /// @{
 126
 127   int64_t getValue() const { return Value; }
 128
 129   /// @}
 130
 131   static bool classof(const MCExpr *E) {
 132     return E->getKind() == MCExpr::Constant;
 133   }
 134 };
 135
 136 /// MCSymbolRefExpr - Represent a reference to a symbol from inside an
 137 /// expression.
 138 ///
 139 /// A symbol reference in an expression may be a use of a label, a use of an
 140 /// assembler variable (defined constant), or constitute an implicit definition
 141 /// of the symbol as external.
 142 class MCSymbolRefExpr : public MCExpr {
 143 public:
 144   enum VariantKind {
 145     VK_None,
 146     VK_Invalid,
 147
 148     VK_GOT,
 149     VK_GOTOFF,
 150     VK_GOTPCREL,
 151     VK_GOTTPOFF,
 152     VK_INDNTPOFF,
 153     VK_NTPOFF,
 154     VK_GOTNTPOFF,
 155     VK_PLT,
 156     VK_TLSGD,
 157     VK_TLSLD,
 158     VK_TLSLDM,
 159     VK_TPOFF,
 160     VK_DTPOFF,
 161     VK_TLVP,      // Mach-O thread local variable relocation
 162     VK_SECREL,
 163
 164     VK_ARM_NONE,
 165     VK_ARM_TARGET1,
 166     VK_ARM_TARGET2,
 167     VK_ARM_PREL31,
 168     VK_ARM_TLSLDO,         // symbol(tlsldo)
 169     VK_ARM_TLSCALL,        // symbol(tlscall)
 170     VK_ARM_TLSDESC,        // symbol(tlsdesc)
 171
 172     VK_PPC_LO,             // symbol@l
 173     VK_PPC_HI,             // symbol@h
 174     VK_PPC_HA,             // symbol@ha
 175     VK_PPC_HIGHER,         // symbol@higher
 176     VK_PPC_HIGHERA,        // symbol@highera
 177     VK_PPC_HIGHEST,        // symbol@highest
 178     VK_PPC_HIGHESTA,       // symbol@highesta
 179     VK_PPC_GOT_LO,         // symbol@got@l
 180     VK_PPC_GOT_HI,         // symbol@got@h
 181     VK_PPC_GOT_HA,         // symbol@got@ha
 182     VK_PPC_TOCBASE,        // symbol@tocbase
 183     VK_PPC_TOC,            // symbol@toc
 184     VK_PPC_TOC_LO,         // symbol@toc@l
 185     VK_PPC_TOC_HI,         // symbol@toc@h
 186     VK_PPC_TOC_HA,         // symbol@toc@ha
 187     VK_PPC_DTPMOD,         // symbol@dtpmod
 188     VK_PPC_TPREL,          // symbol@tprel
 189     VK_PPC_TPREL_LO,       // symbol@tprel@l
 190     VK_PPC_TPREL_HI,       // symbol@tprel@h
 191     VK_PPC_TPREL_HA,       // symbol@tprel@ha
 192     VK_PPC_TPREL_HIGHER,   // symbol@tprel@higher
 193     VK_PPC_TPREL_HIGHERA,  // symbol@tprel@highera
 194     VK_PPC_TPREL_HIGHEST,  // symbol@tprel@highest
 195     VK_PPC_TPREL_HIGHESTA, // symbol@tprel@highesta
 196     VK_PPC_DTPREL,         // symbol@dtprel
 197     VK_PPC_DTPREL_LO,      // symbol@dtprel@l
 198     VK_PPC_DTPREL_HI,      // symbol@dtprel@h
 199     VK_PPC_DTPREL_HA,      // symbol@dtprel@ha
 200     VK_PPC_DTPREL_HIGHER,  // symbol@dtprel@higher
 201     VK_PPC_DTPREL_HIGHERA, // symbol@dtprel@highera
 202     VK_PPC_DTPREL_HIGHEST, // symbol@dtprel@highest
 203     VK_PPC_DTPREL_HIGHESTA,// symbol@dtprel@highesta
 204     VK_PPC_GOT_TPREL,      // symbol@got@tprel
 205     VK_PPC_GOT_TPREL_LO,   // symbol@got@tprel@l
 206     VK_PPC_GOT_TPREL_HI,   // symbol@got@tprel@h
 207     VK_PPC_GOT_TPREL_HA,   // symbol@got@tprel@ha
 208     VK_PPC_GOT_DTPREL,     // symbol@got@dtprel
 209     VK_PPC_GOT_DTPREL_LO,  // symbol@got@dtprel@l
 210     VK_PPC_GOT_DTPREL_HI,  // symbol@got@dtprel@h
 211     VK_PPC_GOT_DTPREL_HA,  // symbol@got@dtprel@ha
 212     VK_PPC_TLS,            // symbol@tls
 213     VK_PPC_GOT_TLSGD,      // symbol@got@tlsgd
 214     VK_PPC_GOT_TLSGD_LO,   // symbol@got@tlsgd@l
 215     VK_PPC_GOT_TLSGD_HI,   // symbol@got@tlsgd@h
 216     VK_PPC_GOT_TLSGD_HA,   // symbol@got@tlsgd@ha
 217     VK_PPC_TLSGD,          // symbol@tlsgd
 218     VK_PPC_GOT_TLSLD,      // symbol@got@tlsld
 219     VK_PPC_GOT_TLSLD_LO,   // symbol@got@tlsld@l
 220     VK_PPC_GOT_TLSLD_HI,   // symbol@got@tlsld@h
 221     VK_PPC_GOT_TLSLD_HA,   // symbol@got@tlsld@ha
 222     VK_PPC_TLSLD,          // symbol@tlsld
 223
 224     VK_Mips_GPREL,
 225     VK_Mips_GOT_CALL,
 226     VK_Mips_GOT16,
 227     VK_Mips_GOT,
 228     VK_Mips_ABS_HI,
 229     VK_Mips_ABS_LO,
 230     VK_Mips_TLSGD,
 231     VK_Mips_TLSLDM,
 232     VK_Mips_DTPREL_HI,
 233     VK_Mips_DTPREL_LO,
 234     VK_Mips_GOTTPREL,
 235     VK_Mips_TPREL_HI,
 236     VK_Mips_TPREL_LO,
 237     VK_Mips_GPOFF_HI,
 238     VK_Mips_GPOFF_LO,
 239     VK_Mips_GOT_DISP,
 240     VK_Mips_GOT_PAGE,
 241     VK_Mips_GOT_OFST,
 242     VK_Mips_HIGHER,
 243     VK_Mips_HIGHEST,
 244     VK_Mips_GOT_HI16,
 245     VK_Mips_GOT_LO16,
 246     VK_Mips_CALL_HI16,
 247     VK_Mips_CALL_LO16,
 248
 249     VK_COFF_IMGREL32 // symbol@imgrel (image-relative)
 250   };
 251
 252 private:
 253   /// The symbol being referenced.
 254   const MCSymbol *Symbol;
 255
 256   /// The symbol reference modifier.
 257   const VariantKind Kind;
 258
 259   /// MCAsmInfo that is used to print symbol variants correctly.
 260   const MCAsmInfo *MAI;
 261
 262   explicit MCSymbolRefExpr(const MCSymbol *_Symbol, VariantKind _Kind,
 263                            const MCAsmInfo *_MAI)
 264     : MCExpr(MCExpr::SymbolRef), Symbol(_Symbol), Kind(_Kind), MAI(_MAI) {
 265     assert(Symbol);
 266     assert(MAI);
 267   }
 268
 269 public:
 270   /// @name Construction
 271   /// @{
 272
 273   static const MCSymbolRefExpr *Create(const MCSymbol *Symbol, MCContext &Ctx) {
 274     return MCSymbolRefExpr::Create(Symbol, VK_None, Ctx);
 275   }
 276
 277   static const MCSymbolRefExpr *Create(const MCSymbol *Symbol, VariantKind Kind,
 278                                        MCContext &Ctx);
 279   static const MCSymbolRefExpr *Create(StringRef Name, VariantKind Kind,
 280                                        MCContext &Ctx);
 281
 282   /// @}
 283   /// @name Accessors
 284   /// @{
 285
 286   const MCSymbol &getSymbol() const { return *Symbol; }
 287   const MCAsmInfo &getMCAsmInfo() const { return *MAI; }
 288
 289   VariantKind getKind() const { return Kind; }
 290
 291   /// @}
 292   /// @name Static Utility Functions
 293   /// @{
 294
 295   static StringRef getVariantKindName(VariantKind Kind);
 296
 297   static VariantKind getVariantKindForName(StringRef Name);
 298
 299   /// @}
 300
 301   static bool classof(const MCExpr *E) {
 302     return E->getKind() == MCExpr::SymbolRef;
 303   }
 304 };
 305
 306 /// MCUnaryExpr - Unary assembler expressions.
 307 class MCUnaryExpr : public MCExpr {
 308 public:
 309   enum Opcode {
 310     LNot,  ///< Logical negation.
 311     Minus, ///< Unary minus.
 312     Not,   ///< Bitwise negation.
 313     Plus   ///< Unary plus.
 314   };
 315
 316 private:
 317   Opcode Op;
 318   const MCExpr *Expr;
 319
 320   MCUnaryExpr(Opcode _Op, const MCExpr *_Expr)
 321     : MCExpr(MCExpr::Unary), Op(_Op), Expr(_Expr) {}
 322
 323 public:
 324   /// @name Construction
 325   /// @{
 326
 327   static const MCUnaryExpr *Create(Opcode Op, const MCExpr *Expr,
 328                                    MCContext &Ctx);
 329   static const MCUnaryExpr *CreateLNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 330     return Create(LNot, Expr, Ctx);
 331   }
 332   static const MCUnaryExpr *CreateMinus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 333     return Create(Minus, Expr, Ctx);
 334   }
 335   static const MCUnaryExpr *CreateNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 336     return Create(Not, Expr, Ctx);
 337   }
 338   static const MCUnaryExpr *CreatePlus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 339     return Create(Plus, Expr, Ctx);
 340   }
 341
 342   /// @}
 343   /// @name Accessors
 344   /// @{
 345
 346   /// getOpcode - Get the kind of this unary expression.
 347   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 348
 349   /// getSubExpr - Get the child of this unary expression.
 350   const MCExpr *getSubExpr() const { return Expr; }
 351
 352   /// @}
 353
 354   static bool classof(const MCExpr *E) {
 355     return E->getKind() == MCExpr::Unary;
 356   }
 357 };
 358
 359 /// MCBinaryExpr - Binary assembler expressions.
 360 class MCBinaryExpr : public MCExpr {
 361 public:
 362   enum Opcode {
 363     Add,  ///< Addition.
 364     And,  ///< Bitwise and.
 365     Div,  ///< Signed division.
 366     EQ,   ///< Equality comparison.
 367     GT,   ///< Signed greater than comparison (result is either 0 or some
 368           ///< target-specific non-zero value)
 369     GTE,  ///< Signed greater than or equal comparison (result is either 0 or
 370           ///< some target-specific non-zero value).
 371     LAnd, ///< Logical and.
 372     LOr,  ///< Logical or.
 373     LT,   ///< Signed less than comparison (result is either 0 or
 374           ///< some target-specific non-zero value).
 375     LTE,  ///< Signed less than or equal comparison (result is either 0 or
 376           ///< some target-specific non-zero value).
 377     Mod,  ///< Signed remainder.
 378     Mul,  ///< Multiplication.
 379     NE,   ///< Inequality comparison.
 380     Or,   ///< Bitwise or.
 381     Shl,  ///< Shift left.
 382     Shr,  ///< Shift right (arithmetic or logical, depending on target)
 383     Sub,  ///< Subtraction.
 384     Xor   ///< Bitwise exclusive or.
 385   };
 386
 387 private:
 388   Opcode Op;
 389   const MCExpr *LHS, *RHS;
 390
 391   MCBinaryExpr(Opcode _Op, const MCExpr *_LHS, const MCExpr *_RHS)
 392     : MCExpr(MCExpr::Binary), Op(_Op), LHS(_LHS), RHS(_RHS) {}
 393
 394 public:
 395   /// @name Construction
 396   /// @{
 397
 398   static const MCBinaryExpr *Create(Opcode Op, const MCExpr *LHS,
 399                                     const MCExpr *RHS, MCContext &Ctx);
 400   static const MCBinaryExpr *CreateAdd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 401                                        MCContext &Ctx) {
 402     return Create(Add, LHS, RHS, Ctx);
 403   }
 404   static const MCBinaryExpr *CreateAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 405                                        MCContext &Ctx) {
 406     return Create(And, LHS, RHS, Ctx);
 407   }
 408   static const MCBinaryExpr *CreateDiv(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 409                                        MCContext &Ctx) {
 410     return Create(Div, LHS, RHS, Ctx);
 411   }
 412   static const MCBinaryExpr *CreateEQ(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 413                                       MCContext &Ctx) {
 414     return Create(EQ, LHS, RHS, Ctx);
 415   }
 416   static const MCBinaryExpr *CreateGT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 417                                       MCContext &Ctx) {
 418     return Create(GT, LHS, RHS, Ctx);
 419   }
 420   static const MCBinaryExpr *CreateGTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 421                                        MCContext &Ctx) {
 422     return Create(GTE, LHS, RHS, Ctx);
 423   }
 424   static const MCBinaryExpr *CreateLAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 425                                         MCContext &Ctx) {
 426     return Create(LAnd, LHS, RHS, Ctx);
 427   }
 428   static const MCBinaryExpr *CreateLOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 429                                        MCContext &Ctx) {
 430     return Create(LOr, LHS, RHS, Ctx);
 431   }
 432   static const MCBinaryExpr *CreateLT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 433                                       MCContext &Ctx) {
 434     return Create(LT, LHS, RHS, Ctx);
 435   }
 436   static const MCBinaryExpr *CreateLTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 437                                        MCContext &Ctx) {
 438     return Create(LTE, LHS, RHS, Ctx);
 439   }
 440   static const MCBinaryExpr *CreateMod(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 441                                        MCContext &Ctx) {
 442     return Create(Mod, LHS, RHS, Ctx);
 443   }
 444   static const MCBinaryExpr *CreateMul(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 445                                        MCContext &Ctx) {
 446     return Create(Mul, LHS, RHS, Ctx);
 447   }
 448   static const MCBinaryExpr *CreateNE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 449                                       MCContext &Ctx) {
 450     return Create(NE, LHS, RHS, Ctx);
 451   }
 452   static const MCBinaryExpr *CreateOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 453                                       MCContext &Ctx) {
 454     return Create(Or, LHS, RHS, Ctx);
 455   }
 456   static const MCBinaryExpr *CreateShl(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 457                                        MCContext &Ctx) {
 458     return Create(Shl, LHS, RHS, Ctx);
 459   }
 460   static const MCBinaryExpr *CreateShr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 461                                        MCContext &Ctx) {
 462     return Create(Shr, LHS, RHS, Ctx);
 463   }
 464   static const MCBinaryExpr *CreateSub(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 465                                        MCContext &Ctx) {
 466     return Create(Sub, LHS, RHS, Ctx);
 467   }
 468   static const MCBinaryExpr *CreateXor(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 469                                        MCContext &Ctx) {
 470     return Create(Xor, LHS, RHS, Ctx);
 471   }
 472
 473   /// @}
 474   /// @name Accessors
 475   /// @{
 476
 477   /// getOpcode - Get the kind of this binary expression.
 478   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 479
 480   /// getLHS - Get the left-hand side expression of the binary operator.
 481   const MCExpr *getLHS() const { return LHS; }
 482
 483   /// getRHS - Get the right-hand side expression of the binary operator.
 484   const MCExpr *getRHS() const { return RHS; }
 485
 486   /// @}
 487
 488   static bool classof(const MCExpr *E) {
 489     return E->getKind() == MCExpr::Binary;
 490   }
 491 };
 492
 493 /// MCTargetExpr - This is an extension point for target-specific MCExpr
 494 /// subclasses to implement.
 495 ///
 496 /// NOTE: All subclasses are required to have trivial destructors because
 497 /// MCExprs are bump pointer allocated and not destructed.
 498 class MCTargetExpr : public MCExpr {
 499   virtual void anchor();
 500 protected:
 501   MCTargetExpr() : MCExpr(Target) {}
 502   virtual ~MCTargetExpr() {}
 503 public:
 504
 505   virtual void PrintImpl(raw_ostream &OS) const = 0;
 506   virtual bool EvaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res,
 507                                          const MCAsmLayout *Layout) const = 0;
 508   virtual void AddValueSymbols(MCAssembler *) const = 0;
 509   virtual const MCSection *FindAssociatedSection() const = 0;
 510
 511   virtual void fixELFSymbolsInTLSFixups(MCAssembler &) const = 0;
 512
 513   static bool classof(const MCExpr *E) {
 514     return E->getKind() == MCExpr::Target;
 515   }
 516 };
 517
 518 } // end namespace llvm
 519
 520 #endif