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&); // DO NOT IMPLEMENT
  45   void operator=(const MCExpr&); // DO NOT IMPLEMENT
  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;
  82   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler &Asm) const;
  83   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
  84   bool EvaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout,
  85                           const SectionAddrMap &Addrs) 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   static bool classof(const MCExpr *) { return true; }
 104 };
 105
 106 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCExpr &E) {
 107   E.print(OS);
 108   return OS;
 109 }
 110
 111 //// MCConstantExpr - Represent a constant integer expression.
 112 class MCConstantExpr : public MCExpr {
 113   int64_t Value;
 114
 115   explicit MCConstantExpr(int64_t _Value)
 116     : MCExpr(MCExpr::Constant), Value(_Value) {}
 117
 118 public:
 119   /// @name Construction
 120   /// @{
 121
 122   static const MCConstantExpr *Create(int64_t Value, MCContext &Ctx);
 123
 124   /// @}
 125   /// @name Accessors
 126   /// @{
 127
 128   int64_t getValue() const { return Value; }
 129
 130   /// @}
 131
 132   static bool classof(const MCExpr *E) {
 133     return E->getKind() == MCExpr::Constant;
 134   }
 135   static bool classof(const MCConstantExpr *) { return true; }
 136 };
 137
 138 /// MCSymbolRefExpr - Represent a reference to a symbol from inside an
 139 /// expression.
 140 ///
 141 /// A symbol reference in an expression may be a use of a label, a use of an
 142 /// assembler variable (defined constant), or constitute an implicit definition
 143 /// of the symbol as external.
 144 class MCSymbolRefExpr : public MCExpr {
 145 public:
 146   enum VariantKind {
 147     VK_None,
 148     VK_Invalid,
 149
 150     VK_GOT,
 151     VK_GOTOFF,
 152     VK_GOTPCREL,
 153     VK_GOTTPOFF,
 154     VK_INDNTPOFF,
 155     VK_NTPOFF,
 156     VK_GOTNTPOFF,
 157     VK_PLT,
 158     VK_TLSGD,
 159     VK_TLSLD,
 160     VK_TLSLDM,
 161     VK_TPOFF,
 162     VK_DTPOFF,
 163     VK_TLVP,      // Mach-O thread local variable relocation
 164     VK_SECREL,
 165     // FIXME: We'd really like to use the generic Kinds listed above for these.
 166     VK_ARM_PLT,   // ARM-style PLT references. i.e., (PLT) instead of @PLT
 167     VK_ARM_TLSGD, //   ditto for TLSGD, GOT, GOTOFF, TPOFF and GOTTPOFF
 168     VK_ARM_GOT,
 169     VK_ARM_GOTOFF,
 170     VK_ARM_TPOFF,
 171     VK_ARM_GOTTPOFF,
 172     VK_ARM_TARGET1,
 173
 174     VK_PPC_TOC,
 175     VK_PPC_DARWIN_HA16,  // ha16(symbol)
 176     VK_PPC_DARWIN_LO16,  // lo16(symbol)
 177     VK_PPC_GAS_HA16,     // symbol@ha
 178     VK_PPC_GAS_LO16,      // symbol@l
 179     VK_PPC_TPREL16_HA,   // symbol@tprel@ha
 180     VK_PPC_TPREL16_LO,   // symbol@tprel@l
 181
 182     VK_Mips_GPREL,
 183     VK_Mips_GOT_CALL,
 184     VK_Mips_GOT16,
 185     VK_Mips_GOT,
 186     VK_Mips_ABS_HI,
 187     VK_Mips_ABS_LO,
 188     VK_Mips_TLSGD,
 189     VK_Mips_TLSLDM,
 190     VK_Mips_DTPREL_HI,
 191     VK_Mips_DTPREL_LO,
 192     VK_Mips_GOTTPREL,
 193     VK_Mips_TPREL_HI,
 194     VK_Mips_TPREL_LO,
 195     VK_Mips_GPOFF_HI,
 196     VK_Mips_GPOFF_LO,
 197     VK_Mips_GOT_DISP,
 198     VK_Mips_GOT_PAGE,
 199     VK_Mips_GOT_OFST,
 200     VK_Mips_HIGHER,
 201     VK_Mips_HIGHEST
 202   };
 203
 204 private:
 205   /// The symbol being referenced.
 206   const MCSymbol *Symbol;
 207
 208   /// The symbol reference modifier.
 209   const VariantKind Kind;
 210
 211   explicit MCSymbolRefExpr(const MCSymbol *_Symbol, VariantKind _Kind)
 212     : MCExpr(MCExpr::SymbolRef), Symbol(_Symbol), Kind(_Kind) {
 213     assert(Symbol);
 214   }
 215
 216 public:
 217   /// @name Construction
 218   /// @{
 219
 220   static const MCSymbolRefExpr *Create(const MCSymbol *Symbol, MCContext &Ctx) {
 221     return MCSymbolRefExpr::Create(Symbol, VK_None, Ctx);
 222   }
 223
 224   static const MCSymbolRefExpr *Create(const MCSymbol *Symbol, VariantKind Kind,
 225                                        MCContext &Ctx);
 226   static const MCSymbolRefExpr *Create(StringRef Name, VariantKind Kind,
 227                                        MCContext &Ctx);
 228
 229   /// @}
 230   /// @name Accessors
 231   /// @{
 232
 233   const MCSymbol &getSymbol() const { return *Symbol; }
 234
 235   VariantKind getKind() const { return Kind; }
 236
 237   /// @}
 238   /// @name Static Utility Functions
 239   /// @{
 240
 241   static StringRef getVariantKindName(VariantKind Kind);
 242
 243   static VariantKind getVariantKindForName(StringRef Name);
 244
 245   /// @}
 246
 247   static bool classof(const MCExpr *E) {
 248     return E->getKind() == MCExpr::SymbolRef;
 249   }
 250   static bool classof(const MCSymbolRefExpr *) { return true; }
 251 };
 252
 253 /// MCUnaryExpr - Unary assembler expressions.
 254 class MCUnaryExpr : public MCExpr {
 255 public:
 256   enum Opcode {
 257     LNot,  ///< Logical negation.
 258     Minus, ///< Unary minus.
 259     Not,   ///< Bitwise negation.
 260     Plus   ///< Unary plus.
 261   };
 262
 263 private:
 264   Opcode Op;
 265   const MCExpr *Expr;
 266
 267   MCUnaryExpr(Opcode _Op, const MCExpr *_Expr)
 268     : MCExpr(MCExpr::Unary), Op(_Op), Expr(_Expr) {}
 269
 270 public:
 271   /// @name Construction
 272   /// @{
 273
 274   static const MCUnaryExpr *Create(Opcode Op, const MCExpr *Expr,
 275                                    MCContext &Ctx);
 276   static const MCUnaryExpr *CreateLNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 277     return Create(LNot, Expr, Ctx);
 278   }
 279   static const MCUnaryExpr *CreateMinus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 280     return Create(Minus, Expr, Ctx);
 281   }
 282   static const MCUnaryExpr *CreateNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 283     return Create(Not, Expr, Ctx);
 284   }
 285   static const MCUnaryExpr *CreatePlus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 286     return Create(Plus, Expr, Ctx);
 287   }
 288
 289   /// @}
 290   /// @name Accessors
 291   /// @{
 292
 293   /// getOpcode - Get the kind of this unary expression.
 294   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 295
 296   /// getSubExpr - Get the child of this unary expression.
 297   const MCExpr *getSubExpr() const { return Expr; }
 298
 299   /// @}
 300
 301   static bool classof(const MCExpr *E) {
 302     return E->getKind() == MCExpr::Unary;
 303   }
 304   static bool classof(const MCUnaryExpr *) { return true; }
 305 };
 306
 307 /// MCBinaryExpr - Binary assembler expressions.
 308 class MCBinaryExpr : public MCExpr {
 309 public:
 310   enum Opcode {
 311     Add,  ///< Addition.
 312     And,  ///< Bitwise and.
 313     Div,  ///< Signed division.
 314     EQ,   ///< Equality comparison.
 315     GT,   ///< Signed greater than comparison (result is either 0 or some
 316           ///< target-specific non-zero value)
 317     GTE,  ///< Signed greater than or equal comparison (result is either 0 or
 318           ///< some target-specific non-zero value).
 319     LAnd, ///< Logical and.
 320     LOr,  ///< Logical or.
 321     LT,   ///< Signed less than comparison (result is either 0 or
 322           ///< some target-specific non-zero value).
 323     LTE,  ///< Signed less than or equal comparison (result is either 0 or
 324           ///< some target-specific non-zero value).
 325     Mod,  ///< Signed remainder.
 326     Mul,  ///< Multiplication.
 327     NE,   ///< Inequality comparison.
 328     Or,   ///< Bitwise or.
 329     Shl,  ///< Shift left.
 330     Shr,  ///< Shift right (arithmetic or logical, depending on target)
 331     Sub,  ///< Subtraction.
 332     Xor   ///< Bitwise exclusive or.
 333   };
 334
 335 private:
 336   Opcode Op;
 337   const MCExpr *LHS, *RHS;
 338
 339   MCBinaryExpr(Opcode _Op, const MCExpr *_LHS, const MCExpr *_RHS)
 340     : MCExpr(MCExpr::Binary), Op(_Op), LHS(_LHS), RHS(_RHS) {}
 341
 342 public:
 343   /// @name Construction
 344   /// @{
 345
 346   static const MCBinaryExpr *Create(Opcode Op, const MCExpr *LHS,
 347                                     const MCExpr *RHS, MCContext &Ctx);
 348   static const MCBinaryExpr *CreateAdd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 349                                        MCContext &Ctx) {
 350     return Create(Add, LHS, RHS, Ctx);
 351   }
 352   static const MCBinaryExpr *CreateAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 353                                        MCContext &Ctx) {
 354     return Create(And, LHS, RHS, Ctx);
 355   }
 356   static const MCBinaryExpr *CreateDiv(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 357                                        MCContext &Ctx) {
 358     return Create(Div, LHS, RHS, Ctx);
 359   }
 360   static const MCBinaryExpr *CreateEQ(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 361                                       MCContext &Ctx) {
 362     return Create(EQ, LHS, RHS, Ctx);
 363   }
 364   static const MCBinaryExpr *CreateGT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 365                                       MCContext &Ctx) {
 366     return Create(GT, LHS, RHS, Ctx);
 367   }
 368   static const MCBinaryExpr *CreateGTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 369                                        MCContext &Ctx) {
 370     return Create(GTE, LHS, RHS, Ctx);
 371   }
 372   static const MCBinaryExpr *CreateLAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 373                                         MCContext &Ctx) {
 374     return Create(LAnd, LHS, RHS, Ctx);
 375   }
 376   static const MCBinaryExpr *CreateLOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 377                                        MCContext &Ctx) {
 378     return Create(LOr, LHS, RHS, Ctx);
 379   }
 380   static const MCBinaryExpr *CreateLT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 381                                       MCContext &Ctx) {
 382     return Create(LT, LHS, RHS, Ctx);
 383   }
 384   static const MCBinaryExpr *CreateLTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 385                                        MCContext &Ctx) {
 386     return Create(LTE, LHS, RHS, Ctx);
 387   }
 388   static const MCBinaryExpr *CreateMod(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 389                                        MCContext &Ctx) {
 390     return Create(Mod, LHS, RHS, Ctx);
 391   }
 392   static const MCBinaryExpr *CreateMul(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 393                                        MCContext &Ctx) {
 394     return Create(Mul, LHS, RHS, Ctx);
 395   }
 396   static const MCBinaryExpr *CreateNE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 397                                       MCContext &Ctx) {
 398     return Create(NE, LHS, RHS, Ctx);
 399   }
 400   static const MCBinaryExpr *CreateOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 401                                       MCContext &Ctx) {
 402     return Create(Or, LHS, RHS, Ctx);
 403   }
 404   static const MCBinaryExpr *CreateShl(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 405                                        MCContext &Ctx) {
 406     return Create(Shl, LHS, RHS, Ctx);
 407   }
 408   static const MCBinaryExpr *CreateShr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 409                                        MCContext &Ctx) {
 410     return Create(Shr, LHS, RHS, Ctx);
 411   }
 412   static const MCBinaryExpr *CreateSub(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 413                                        MCContext &Ctx) {
 414     return Create(Sub, LHS, RHS, Ctx);
 415   }
 416   static const MCBinaryExpr *CreateXor(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 417                                        MCContext &Ctx) {
 418     return Create(Xor, LHS, RHS, Ctx);
 419   }
 420
 421   /// @}
 422   /// @name Accessors
 423   /// @{
 424
 425   /// getOpcode - Get the kind of this binary expression.
 426   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 427
 428   /// getLHS - Get the left-hand side expression of the binary operator.
 429   const MCExpr *getLHS() const { return LHS; }
 430
 431   /// getRHS - Get the right-hand side expression of the binary operator.
 432   const MCExpr *getRHS() const { return RHS; }
 433
 434   /// @}
 435
 436   static bool classof(const MCExpr *E) {
 437     return E->getKind() == MCExpr::Binary;
 438   }
 439   static bool classof(const MCBinaryExpr *) { return true; }
 440 };
 441
 442 /// MCTargetExpr - This is an extension point for target-specific MCExpr
 443 /// subclasses to implement.
 444 ///
 445 /// NOTE: All subclasses are required to have trivial destructors because
 446 /// MCExprs are bump pointer allocated and not destructed.
 447 class MCTargetExpr : public MCExpr {
 448   virtual void Anchor();
 449 protected:
 450   MCTargetExpr() : MCExpr(Target) {}
 451   virtual ~MCTargetExpr() {}
 452 public:
 453
 454   virtual void PrintImpl(raw_ostream &OS) const = 0;
 455   virtual bool EvaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res,
 456                                          const MCAsmLayout *Layout) const = 0;
 457   virtual void AddValueSymbols(MCAssembler *) const = 0;
 458   virtual const MCSection *FindAssociatedSection() const = 0;
 459
 460   static bool classof(const MCExpr *E) {
 461     return E->getKind() == MCExpr::Target;
 462   }
 463   static bool classof(const MCTargetExpr *) { return true; }
 464 };
 465
 466 } // end namespace llvm
 467
 468 #endif