include/llvm/MC/MCMachObjectWriter.h

   1 //===-- llvm/MC/MCMachObjectWriter.h - Mach Object Writer -------*- 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_MCMACHOBJECTWRITER_H
  11 #define LLVM_MC_MCMACHOBJECTWRITER_H
  12
  13 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  14 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  15 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  16 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  17 #include "llvm/MC/StringTableBuilder.h"
  18 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  19 #include "llvm/Support/MachO.h"
  20 #include <vector>
  21
  22 namespace llvm {
  23
  24 class MCSectionData;
  25 class MachObjectWriter;
  26
  27 class MCMachObjectTargetWriter {
  28   const unsigned Is64Bit : 1;
  29   const uint32_t CPUType;
  30   const uint32_t CPUSubtype;
  31   // FIXME: Remove this, we should just always use it once we no longer care
  32   // about Darwin 'as' compatibility.
  33   const unsigned UseAggressiveSymbolFolding : 1;
  34   unsigned LocalDifference_RIT;
  35
  36 protected:
  37   MCMachObjectTargetWriter(bool Is64Bit_, uint32_t CPUType_,
  38                            uint32_t CPUSubtype_,
  39                            bool UseAggressiveSymbolFolding_ = false);
  40
  41   void setLocalDifferenceRelocationType(unsigned Type) {
  42     LocalDifference_RIT = Type;
  43   }
  44
  45 public:
  46   virtual ~MCMachObjectTargetWriter();
  47
  48   /// @name Lifetime Management
  49   /// @{
  50
  51   virtual void reset() {};
  52
  53   /// @}
  54
  55   /// @name Accessors
  56   /// @{
  57
  58   bool is64Bit() const { return Is64Bit; }
  59   bool useAggressiveSymbolFolding() const { return UseAggressiveSymbolFolding; }
  60   uint32_t getCPUType() const { return CPUType; }
  61   uint32_t getCPUSubtype() const { return CPUSubtype; }
  62   unsigned getLocalDifferenceRelocationType() const {
  63     return LocalDifference_RIT;
  64   }
  65
  66   /// @}
  67
  68   /// @name API
  69   /// @{
  70
  71   virtual void RecordRelocation(MachObjectWriter *Writer, MCAssembler &Asm,
  72                                 const MCAsmLayout &Layout,
  73                                 const MCFragment *Fragment,
  74                                 const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
  75                                 uint64_t &FixedValue) = 0;
  76
  77   /// @}
  78 };
  79
  80 class MachObjectWriter : public MCObjectWriter {
  81   /// MachSymbolData - Helper struct for containing some precomputed information
  82   /// on symbols.
  83   struct MachSymbolData {
  84     MCSymbolData *SymbolData;
  85     uint64_t StringIndex;
  86     uint8_t SectionIndex;
  87
  88     // Support lexicographic sorting.
  89     bool operator<(const MachSymbolData &RHS) const;
  90   };
  91
  92   /// The target specific Mach-O writer instance.
  93   std::unique_ptr<MCMachObjectTargetWriter> TargetObjectWriter;
  94
  95   /// @name Relocation Data
  96   /// @{
  97
  98   struct RelAndSymbol {
  99     const MCSymbolData *Sym;
 100     MachO::any_relocation_info MRE;
 101     RelAndSymbol(const MCSymbolData *Sym, const MachO::any_relocation_info &MRE)
 102         : Sym(Sym), MRE(MRE) {}
 103   };
 104
 105   llvm::DenseMap<const MCSectionData *, std::vector<RelAndSymbol>> Relocations;
 106   llvm::DenseMap<const MCSectionData*, unsigned> IndirectSymBase;
 107
 108   /// @}
 109   /// @name Symbol Table Data
 110   /// @{
 111
 112   StringTableBuilder StringTable;
 113   std::vector<MachSymbolData> LocalSymbolData;
 114   std::vector<MachSymbolData> ExternalSymbolData;
 115   std::vector<MachSymbolData> UndefinedSymbolData;
 116
 117   /// @}
 118
 119   MachSymbolData *findSymbolData(const MCSymbol &Sym);
 120
 121 public:
 122   MachObjectWriter(MCMachObjectTargetWriter *MOTW, raw_ostream &OS,
 123                    bool IsLittleEndian)
 124       : MCObjectWriter(OS, IsLittleEndian), TargetObjectWriter(MOTW) {}
 125
 126   /// @name Lifetime management Methods
 127   /// @{
 128
 129   void reset() override;
 130
 131   /// @}
 132
 133   /// @name Utility Methods
 134   /// @{
 135
 136   bool isFixupKindPCRel(const MCAssembler &Asm, unsigned Kind);
 137
 138   SectionAddrMap SectionAddress;
 139
 140   SectionAddrMap &getSectionAddressMap() { return SectionAddress; }
 141
 142   uint64_t getSectionAddress(const MCSectionData* SD) const {
 143     return SectionAddress.lookup(SD);
 144   }
 145   uint64_t getSymbolAddress(const MCSymbolData* SD,
 146                             const MCAsmLayout &Layout) const;
 147
 148   uint64_t getFragmentAddress(const MCFragment *Fragment,
 149                               const MCAsmLayout &Layout) const;
 150
 151   uint64_t getPaddingSize(const MCSectionData *SD,
 152                           const MCAsmLayout &Layout) const;
 153
 154   bool doesSymbolRequireExternRelocation(const MCSymbolData *SD);
 155
 156   /// @}
 157
 158   /// @name Target Writer Proxy Accessors
 159   /// @{
 160
 161   bool is64Bit() const { return TargetObjectWriter->is64Bit(); }
 162   bool isX86_64() const {
 163     uint32_t CPUType = TargetObjectWriter->getCPUType();
 164     return CPUType == MachO::CPU_TYPE_X86_64;
 165   }
 166
 167   /// @}
 168
 169   void WriteHeader(unsigned NumLoadCommands, unsigned LoadCommandsSize,
 170                    bool SubsectionsViaSymbols);
 171
 172   /// WriteSegmentLoadCommand - Write a segment load command.
 173   ///
 174   /// \param NumSections The number of sections in this segment.
 175   /// \param SectionDataSize The total size of the sections.
 176   void WriteSegmentLoadCommand(unsigned NumSections,
 177                                uint64_t VMSize,
 178                                uint64_t SectionDataStartOffset,
 179                                uint64_t SectionDataSize);
 180
 181   void WriteSection(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 182                     const MCSectionData &SD, uint64_t FileOffset,
 183                     uint64_t RelocationsStart, unsigned NumRelocations);
 184
 185   void WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset, uint32_t NumSymbols,
 186                               uint32_t StringTableOffset,
 187                               uint32_t StringTableSize);
 188
 189   void WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 190                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 191                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 192                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 193                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 194                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 195                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 196                                 uint32_t NumIndirectSymbols);
 197
 198   void WriteNlist(MachSymbolData &MSD, const MCAsmLayout &Layout);
 199
 200   void WriteLinkeditLoadCommand(uint32_t Type, uint32_t DataOffset,
 201                                 uint32_t DataSize);
 202
 203   void WriteLinkerOptionsLoadCommand(const std::vector<std::string> &Options);
 204
 205   // FIXME: We really need to improve the relocation validation. Basically, we
 206   // want to implement a separate computation which evaluates the relocation
 207   // entry as the linker would, and verifies that the resultant fixup value is
 208   // exactly what the encoder wanted. This will catch several classes of
 209   // problems:
 210   //
 211   //  - Relocation entry bugs, the two algorithms are unlikely to have the same
 212   //    exact bug.
 213   //
 214   //  - Relaxation issues, where we forget to relax something.
 215   //
 216   //  - Input errors, where something cannot be correctly encoded. 'as' allows
 217   //    these through in many cases.
 218
 219   // Add a relocation to be output in the object file. At the time this is
 220   // called, the symbol indexes are not know, so if the relocation refers
 221   // to a symbol it should be passed as \p RelSymbol so that it can be updated
 222   // afterwards. If the relocation doesn't refer to a symbol, nullptr should be
 223   // used.
 224   void addRelocation(const MCSymbolData *RelSymbol, const MCSectionData *SD,
 225                      MachO::any_relocation_info &MRE) {
 226     RelAndSymbol P(RelSymbol, MRE);
 227     Relocations[SD].push_back(P);
 228   }
 229
 230   void RecordScatteredRelocation(const MCAssembler &Asm,
 231                                  const MCAsmLayout &Layout,
 232                                  const MCFragment *Fragment,
 233                                  const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 234                                  unsigned Log2Size,
 235                                  uint64_t &FixedValue);
 236
 237   void RecordTLVPRelocation(const MCAssembler &Asm,
 238                             const MCAsmLayout &Layout,
 239                             const MCFragment *Fragment,
 240                             const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 241                             uint64_t &FixedValue);
 242
 243   void RecordRelocation(MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 244                         const MCFragment *Fragment, const MCFixup &Fixup,
 245                         MCValue Target, bool &IsPCRel,
 246                         uint64_t &FixedValue) override;
 247
 248   void BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm);
 249
 250   /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
 251   ///
 252   void ComputeSymbolTable(MCAssembler &Asm,
 253                           std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
 254                           std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
 255                           std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData);
 256
 257   void computeSectionAddresses(const MCAssembler &Asm,
 258                                const MCAsmLayout &Layout);
 259
 260   void markAbsoluteVariableSymbols(MCAssembler &Asm,
 261                                    const MCAsmLayout &Layout);
 262   void ExecutePostLayoutBinding(MCAssembler &Asm,
 263                                 const MCAsmLayout &Layout) override;
 264
 265   bool IsSymbolRefDifferenceFullyResolvedImpl(const MCAssembler &Asm,
 266                                               const MCSymbolData &DataA,
 267                                               const MCFragment &FB,
 268                                               bool InSet,
 269                                               bool IsPCRel) const override;
 270
 271   void WriteObject(MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout) override;
 272 };
 273
 274
 275 /// \brief Construct a new Mach-O writer instance.
 276 ///
 277 /// This routine takes ownership of the target writer subclass.
 278 ///
 279 /// \param MOTW - The target specific Mach-O writer subclass.
 280 /// \param OS - The stream to write to.
 281 /// \returns The constructed object writer.
 282 MCObjectWriter *createMachObjectWriter(MCMachObjectTargetWriter *MOTW,
 283                                        raw_ostream &OS, bool IsLittleEndian);
 284
 285 } // End llvm namespace
 286
 287 #endif