include/llvm/Object/MachO.h

   1 //===- MachO.h - MachO object file implementation ---------------*- 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 // This file declares the MachOObjectFile class, which implement the ObjectFile
  11 // interface for MachO files.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_OBJECT_MACHO_H
  16 #define LLVM_OBJECT_MACHO_H
  17
  18 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  20 #include "llvm/ADT/Triple.h"
  21 #include "llvm/Object/ObjectFile.h"
  22 #include "llvm/Support/MachO.h"
  23
  24 namespace llvm {
  25 namespace object {
  26
  27 /// DiceRef - This is a value type class that represents a single
  28 /// data in code entry in the table in a Mach-O object file.
  29 class DiceRef {
  30   DataRefImpl DicePimpl;
  31   const ObjectFile *OwningObject;
  32
  33 public:
  34   DiceRef() : OwningObject(nullptr) { }
  35
  36   DiceRef(DataRefImpl DiceP, const ObjectFile *Owner);
  37
  38   bool operator==(const DiceRef &Other) const;
  39   bool operator<(const DiceRef &Other) const;
  40
  41   void moveNext();
  42
  43   std::error_code getOffset(uint32_t &Result) const;
  44   std::error_code getLength(uint16_t &Result) const;
  45   std::error_code getKind(uint16_t &Result) const;
  46
  47   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
  48   const ObjectFile *getObjectFile() const;
  49 };
  50 typedef content_iterator<DiceRef> dice_iterator;
  51
  52 /// ExportEntry encapsulates the current-state-of-the-walk used when doing a
  53 /// non-recursive walk of the trie data structure.  This allows you to iterate
  54 /// across all exported symbols using:
  55 ///      for (const llvm::object::ExportEntry &AnExport : Obj->exports()) {
  56 ///      }
  57 class ExportEntry {
  58 public:
  59   ExportEntry(ArrayRef<uint8_t> Trie);
  60
  61   StringRef name() const;
  62   uint64_t flags() const;
  63   uint64_t address() const;
  64   uint64_t other() const;
  65   StringRef otherName() const;
  66   uint32_t nodeOffset() const;
  67
  68   bool operator==(const ExportEntry &) const;
  69
  70   void moveNext();
  71
  72 private:
  73   friend class MachOObjectFile;
  74   void moveToFirst();
  75   void moveToEnd();
  76   uint64_t readULEB128(const uint8_t *&p);
  77   void pushDownUntilBottom();
  78   void pushNode(uint64_t Offset);
  79
  80   // Represents a node in the mach-o exports trie.
  81   struct NodeState {
  82     NodeState(const uint8_t *Ptr);
  83     const uint8_t *Start;
  84     const uint8_t *Current;
  85     uint64_t Flags;
  86     uint64_t Address;
  87     uint64_t Other;
  88     const char *ImportName;
  89     unsigned ChildCount;
  90     unsigned NextChildIndex;
  91     unsigned ParentStringLength;
  92     bool IsExportNode;
  93   };
  94
  95   ArrayRef<uint8_t> Trie;
  96   SmallString<256> CumulativeString;
  97   SmallVector<NodeState, 16> Stack;
  98   bool Malformed;
  99   bool Done;
 100 };
 101 typedef content_iterator<ExportEntry> export_iterator;
 102
 103 /// MachORebaseEntry encapsulates the current state in the decompression of
 104 /// rebasing opcodes. This allows you to iterate through the compressed table of
 105 /// rebasing using:
 106 ///    for (const llvm::object::MachORebaseEntry &Entry : Obj->rebaseTable()) {
 107 ///    }
 108 class MachORebaseEntry {
 109 public:
 110   MachORebaseEntry(ArrayRef<uint8_t> opcodes, bool is64Bit);
 111
 112   uint32_t segmentIndex() const;
 113   uint64_t segmentOffset() const;
 114   StringRef typeName() const;
 115
 116   bool operator==(const MachORebaseEntry &) const;
 117
 118   void moveNext();
 119
 120 private:
 121   friend class MachOObjectFile;
 122   void moveToFirst();
 123   void moveToEnd();
 124   uint64_t readULEB128();
 125
 126   ArrayRef<uint8_t> Opcodes;
 127   const uint8_t *Ptr;
 128   uint64_t SegmentOffset;
 129   uint32_t SegmentIndex;
 130   uint64_t RemainingLoopCount;
 131   uint64_t AdvanceAmount;
 132   uint8_t  RebaseType;
 133   uint8_t  PointerSize;
 134   bool     Malformed;
 135   bool     Done;
 136 };
 137 typedef content_iterator<MachORebaseEntry> rebase_iterator;
 138
 139 /// MachOBindEntry encapsulates the current state in the decompression of
 140 /// binding opcodes. This allows you to iterate through the compressed table of
 141 /// bindings using:
 142 ///    for (const llvm::object::MachOBindEntry &Entry : Obj->bindTable()) {
 143 ///    }
 144 class MachOBindEntry {
 145 public:
 146   enum class Kind { Regular, Lazy, Weak };
 147
 148   MachOBindEntry(ArrayRef<uint8_t> Opcodes, bool is64Bit, MachOBindEntry::Kind);
 149
 150   uint32_t segmentIndex() const;
 151   uint64_t segmentOffset() const;
 152   StringRef typeName() const;
 153   StringRef symbolName() const;
 154   uint32_t flags() const;
 155   int64_t addend() const;
 156   int ordinal() const;
 157
 158   bool operator==(const MachOBindEntry &) const;
 159
 160   void moveNext();
 161
 162 private:
 163   friend class MachOObjectFile;
 164   void moveToFirst();
 165   void moveToEnd();
 166   uint64_t readULEB128();
 167   int64_t readSLEB128();
 168
 169   ArrayRef<uint8_t> Opcodes;
 170   const uint8_t *Ptr;
 171   uint64_t SegmentOffset;
 172   uint32_t SegmentIndex;
 173   StringRef SymbolName;
 174   int      Ordinal;
 175   uint32_t Flags;
 176   int64_t  Addend;
 177   uint64_t RemainingLoopCount;
 178   uint64_t AdvanceAmount;
 179   uint8_t  BindType;
 180   uint8_t  PointerSize;
 181   Kind     TableKind;
 182   bool     Malformed;
 183   bool     Done;
 184 };
 185 typedef content_iterator<MachOBindEntry> bind_iterator;
 186
 187 class MachOObjectFile : public ObjectFile {
 188 public:
 189   struct LoadCommandInfo {
 190     const char *Ptr;      // Where in memory the load command is.
 191     MachO::load_command C; // The command itself.
 192   };
 193   typedef SmallVector<LoadCommandInfo, 4> LoadCommandList;
 194   typedef LoadCommandList::const_iterator load_command_iterator;
 195
 196   MachOObjectFile(MemoryBufferRef Object, bool IsLittleEndian, bool Is64Bits,
 197                   std::error_code &EC);
 198
 199   void moveSymbolNext(DataRefImpl &Symb) const override;
 200
 201   uint64_t getNValue(DataRefImpl Sym) const;
 202   std::error_code getSymbolName(DataRefImpl Symb,
 203                                 StringRef &Res) const override;
 204
 205   // MachO specific.
 206   std::error_code getIndirectName(DataRefImpl Symb, StringRef &Res) const;
 207   unsigned getSectionType(SectionRef Sec) const;
 208
 209   std::error_code getSymbolAddress(DataRefImpl Symb,
 210                                    uint64_t &Res) const override;
 211   uint64_t getSymbolValue(DataRefImpl Symb) const override;
 212   uint32_t getSymbolAlignment(DataRefImpl Symb) const override;
 213   uint64_t getCommonSymbolSizeImpl(DataRefImpl Symb) const override;
 214   SymbolRef::Type getSymbolType(DataRefImpl Symb) const override;
 215   uint32_t getSymbolFlags(DataRefImpl Symb) const override;
 216   std::error_code getSymbolSection(DataRefImpl Symb,
 217                                    section_iterator &Res) const override;
 218   unsigned getSymbolSectionID(SymbolRef Symb) const;
 219   unsigned getSectionID(SectionRef Sec) const;
 220
 221   void moveSectionNext(DataRefImpl &Sec) const override;
 222   std::error_code getSectionName(DataRefImpl Sec,
 223                                  StringRef &Res) const override;
 224   uint64_t getSectionAddress(DataRefImpl Sec) const override;
 225   uint64_t getSectionSize(DataRefImpl Sec) const override;
 226   std::error_code getSectionContents(DataRefImpl Sec,
 227                                      StringRef &Res) const override;
 228   uint64_t getSectionAlignment(DataRefImpl Sec) const override;
 229   bool isSectionText(DataRefImpl Sec) const override;
 230   bool isSectionData(DataRefImpl Sec) const override;
 231   bool isSectionBSS(DataRefImpl Sec) const override;
 232   bool isSectionVirtual(DataRefImpl Sec) const override;
 233   relocation_iterator section_rel_begin(DataRefImpl Sec) const override;
 234   relocation_iterator section_rel_end(DataRefImpl Sec) const override;
 235
 236   void moveRelocationNext(DataRefImpl &Rel) const override;
 237   std::error_code getRelocationAddress(DataRefImpl Rel,
 238                                        uint64_t &Res) const override;
 239   uint64_t getRelocationOffset(DataRefImpl Rel) const override;
 240   symbol_iterator getRelocationSymbol(DataRefImpl Rel) const override;
 241   section_iterator getRelocationSection(DataRefImpl Rel) const;
 242   uint64_t getRelocationType(DataRefImpl Rel) const override;
 243   void getRelocationTypeName(DataRefImpl Rel,
 244                              SmallVectorImpl<char> &Result) const override;
 245   uint8_t getRelocationLength(DataRefImpl Rel) const;
 246
 247   // MachO specific.
 248   std::error_code getLibraryShortNameByIndex(unsigned Index, StringRef &) const;
 249
 250   // TODO: Would be useful to have an iterator based version
 251   // of the load command interface too.
 252
 253   basic_symbol_iterator symbol_begin_impl() const override;
 254   basic_symbol_iterator symbol_end_impl() const override;
 255
 256   // MachO specific.
 257   basic_symbol_iterator getSymbolByIndex(unsigned Index) const;
 258
 259   section_iterator section_begin() const override;
 260   section_iterator section_end() const override;
 261
 262   uint8_t getBytesInAddress() const override;
 263
 264   StringRef getFileFormatName() const override;
 265   unsigned getArch() const override;
 266   Triple getArch(const char **McpuDefault, Triple *ThumbTriple) const;
 267
 268   relocation_iterator section_rel_begin(unsigned Index) const;
 269   relocation_iterator section_rel_end(unsigned Index) const;
 270
 271   dice_iterator begin_dices() const;
 272   dice_iterator end_dices() const;
 273
 274   load_command_iterator begin_load_commands() const;
 275   load_command_iterator end_load_commands() const;
 276   iterator_range<load_command_iterator> load_commands() const;
 277
 278   /// For use iterating over all exported symbols.
 279   iterator_range<export_iterator> exports() const;
 280
 281   /// For use examining a trie not in a MachOObjectFile.
 282   static iterator_range<export_iterator> exports(ArrayRef<uint8_t> Trie);
 283
 284   /// For use iterating over all rebase table entries.
 285   iterator_range<rebase_iterator> rebaseTable() const;
 286
 287   /// For use examining rebase opcodes not in a MachOObjectFile.
 288   static iterator_range<rebase_iterator> rebaseTable(ArrayRef<uint8_t> Opcodes,
 289                                                      bool is64);
 290
 291   /// For use iterating over all bind table entries.
 292   iterator_range<bind_iterator> bindTable() const;
 293
 294   /// For use iterating over all lazy bind table entries.
 295   iterator_range<bind_iterator> lazyBindTable() const;
 296
 297   /// For use iterating over all lazy bind table entries.
 298   iterator_range<bind_iterator> weakBindTable() const;
 299
 300   /// For use examining bind opcodes not in a MachOObjectFile.
 301   static iterator_range<bind_iterator> bindTable(ArrayRef<uint8_t> Opcodes,
 302                                                  bool is64,
 303                                                  MachOBindEntry::Kind);
 304
 305
 306   // In a MachO file, sections have a segment name. This is used in the .o
 307   // files. They have a single segment, but this field specifies which segment
 308   // a section should be put in in the final object.
 309   StringRef getSectionFinalSegmentName(DataRefImpl Sec) const;
 310
 311   // Names are stored as 16 bytes. These returns the raw 16 bytes without
 312   // interpreting them as a C string.
 313   ArrayRef<char> getSectionRawName(DataRefImpl Sec) const;
 314   ArrayRef<char> getSectionRawFinalSegmentName(DataRefImpl Sec) const;
 315
 316   // MachO specific Info about relocations.
 317   bool isRelocationScattered(const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 318   unsigned getPlainRelocationSymbolNum(
 319                                     const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 320   bool getPlainRelocationExternal(const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 321   bool getScatteredRelocationScattered(
 322                                     const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 323   uint32_t getScatteredRelocationValue(
 324                                     const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 325   uint32_t getScatteredRelocationType(
 326                                     const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 327   unsigned getAnyRelocationAddress(const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 328   unsigned getAnyRelocationPCRel(const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 329   unsigned getAnyRelocationLength(const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 330   unsigned getAnyRelocationType(const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 331   SectionRef getAnyRelocationSection(const MachO::any_relocation_info &RE) const;
 332
 333   // MachO specific structures.
 334   MachO::section getSection(DataRefImpl DRI) const;
 335   MachO::section_64 getSection64(DataRefImpl DRI) const;
 336   MachO::section getSection(const LoadCommandInfo &L, unsigned Index) const;
 337   MachO::section_64 getSection64(const LoadCommandInfo &L,unsigned Index) const;
 338   MachO::nlist getSymbolTableEntry(DataRefImpl DRI) const;
 339   MachO::nlist_64 getSymbol64TableEntry(DataRefImpl DRI) const;
 340
 341   MachO::linkedit_data_command
 342   getLinkeditDataLoadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 343   MachO::segment_command
 344   getSegmentLoadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 345   MachO::segment_command_64
 346   getSegment64LoadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 347   MachO::linker_option_command
 348   getLinkerOptionLoadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 349   MachO::version_min_command
 350   getVersionMinLoadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 351   MachO::dylib_command
 352   getDylibIDLoadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 353   MachO::dyld_info_command
 354   getDyldInfoLoadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 355   MachO::dylinker_command
 356   getDylinkerCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 357   MachO::uuid_command
 358   getUuidCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 359   MachO::rpath_command
 360   getRpathCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 361   MachO::source_version_command
 362   getSourceVersionCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 363   MachO::entry_point_command
 364   getEntryPointCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 365   MachO::encryption_info_command
 366   getEncryptionInfoCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 367   MachO::encryption_info_command_64
 368   getEncryptionInfoCommand64(const LoadCommandInfo &L) const;
 369   MachO::sub_framework_command
 370   getSubFrameworkCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 371   MachO::sub_umbrella_command
 372   getSubUmbrellaCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 373   MachO::sub_library_command
 374   getSubLibraryCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 375   MachO::sub_client_command
 376   getSubClientCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 377   MachO::routines_command
 378   getRoutinesCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 379   MachO::routines_command_64
 380   getRoutinesCommand64(const LoadCommandInfo &L) const;
 381   MachO::thread_command
 382   getThreadCommand(const LoadCommandInfo &L) const;
 383
 384   MachO::any_relocation_info getRelocation(DataRefImpl Rel) const;
 385   MachO::data_in_code_entry getDice(DataRefImpl Rel) const;
 386   const MachO::mach_header &getHeader() const;
 387   const MachO::mach_header_64 &getHeader64() const;
 388   uint32_t
 389   getIndirectSymbolTableEntry(const MachO::dysymtab_command &DLC,
 390                               unsigned Index) const;
 391   MachO::data_in_code_entry getDataInCodeTableEntry(uint32_t DataOffset,
 392                                                     unsigned Index) const;
 393   MachO::symtab_command getSymtabLoadCommand() const;
 394   MachO::dysymtab_command getDysymtabLoadCommand() const;
 395   MachO::linkedit_data_command getDataInCodeLoadCommand() const;
 396   MachO::linkedit_data_command getLinkOptHintsLoadCommand() const;
 397   ArrayRef<uint8_t> getDyldInfoRebaseOpcodes() const;
 398   ArrayRef<uint8_t> getDyldInfoBindOpcodes() const;
 399   ArrayRef<uint8_t> getDyldInfoWeakBindOpcodes() const;
 400   ArrayRef<uint8_t> getDyldInfoLazyBindOpcodes() const;
 401   ArrayRef<uint8_t> getDyldInfoExportsTrie() const;
 402   ArrayRef<uint8_t> getUuid() const;
 403
 404   StringRef getStringTableData() const;
 405   bool is64Bit() const;
 406   void ReadULEB128s(uint64_t Index, SmallVectorImpl<uint64_t> &Out) const;
 407
 408   static StringRef guessLibraryShortName(StringRef Name, bool &isFramework,
 409                                          StringRef &Suffix);
 410
 411   static Triple::ArchType getArch(uint32_t CPUType);
 412   static Triple getArch(uint32_t CPUType, uint32_t CPUSubType,
 413                         const char **McpuDefault = nullptr);
 414   static Triple getThumbArch(uint32_t CPUType, uint32_t CPUSubType,
 415                              const char **McpuDefault = nullptr);
 416   static Triple getArch(uint32_t CPUType, uint32_t CPUSubType,
 417                         const char **McpuDefault, Triple *ThumbTriple);
 418   static bool isValidArch(StringRef ArchFlag);
 419   static Triple getHostArch();
 420
 421   bool isRelocatableObject() const override;
 422
 423   bool hasPageZeroSegment() const { return HasPageZeroSegment; }
 424
 425   static bool classof(const Binary *v) {
 426     return v->isMachO();
 427   }
 428
 429 private:
 430   union {
 431     MachO::mach_header_64 Header64;
 432     MachO::mach_header Header;
 433   };
 434   typedef SmallVector<const char*, 1> SectionList;
 435   SectionList Sections;
 436   typedef SmallVector<const char*, 1> LibraryList;
 437   LibraryList Libraries;
 438   LoadCommandList LoadCommands;
 439   typedef SmallVector<StringRef, 1> LibraryShortName;
 440   mutable LibraryShortName LibrariesShortNames;
 441   const char *SymtabLoadCmd;
 442   const char *DysymtabLoadCmd;
 443   const char *DataInCodeLoadCmd;
 444   const char *LinkOptHintsLoadCmd;
 445   const char *DyldInfoLoadCmd;
 446   const char *UuidLoadCmd;
 447   bool HasPageZeroSegment;
 448 };
 449
 450 /// DiceRef
 451 inline DiceRef::DiceRef(DataRefImpl DiceP, const ObjectFile *Owner)
 452   : DicePimpl(DiceP) , OwningObject(Owner) {}
 453
 454 inline bool DiceRef::operator==(const DiceRef &Other) const {
 455   return DicePimpl == Other.DicePimpl;
 456 }
 457
 458 inline bool DiceRef::operator<(const DiceRef &Other) const {
 459   return DicePimpl < Other.DicePimpl;
 460 }
 461
 462 inline void DiceRef::moveNext() {
 463   const MachO::data_in_code_entry *P =
 464     reinterpret_cast<const MachO::data_in_code_entry *>(DicePimpl.p);
 465   DicePimpl.p = reinterpret_cast<uintptr_t>(P + 1);
 466 }
 467
 468 // Since a Mach-O data in code reference, a DiceRef, can only be created when
 469 // the OwningObject ObjectFile is a MachOObjectFile a static_cast<> is used for
 470 // the methods that get the values of the fields of the reference.
 471
 472 inline std::error_code DiceRef::getOffset(uint32_t &Result) const {
 473   const MachOObjectFile *MachOOF =
 474     static_cast<const MachOObjectFile *>(OwningObject);
 475   MachO::data_in_code_entry Dice = MachOOF->getDice(DicePimpl);
 476   Result = Dice.offset;
 477   return std::error_code();
 478 }
 479
 480 inline std::error_code DiceRef::getLength(uint16_t &Result) const {
 481   const MachOObjectFile *MachOOF =
 482     static_cast<const MachOObjectFile *>(OwningObject);
 483   MachO::data_in_code_entry Dice = MachOOF->getDice(DicePimpl);
 484   Result = Dice.length;
 485   return std::error_code();
 486 }
 487
 488 inline std::error_code DiceRef::getKind(uint16_t &Result) const {
 489   const MachOObjectFile *MachOOF =
 490     static_cast<const MachOObjectFile *>(OwningObject);
 491   MachO::data_in_code_entry Dice = MachOOF->getDice(DicePimpl);
 492   Result = Dice.kind;
 493   return std::error_code();
 494 }
 495
 496 inline DataRefImpl DiceRef::getRawDataRefImpl() const {
 497   return DicePimpl;
 498 }
 499
 500 inline const ObjectFile *DiceRef::getObjectFile() const {
 501   return OwningObject;
 502 }
 503
 504 }
 505 }
 506
 507 #endif
 508