include/llvm/Object/ObjectFile.h

   1 //===- ObjectFile.h - File format independent object file -------*- 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 a file format independent ObjectFile class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_OBJECT_OBJECTFILE_H
  15 #define LLVM_OBJECT_OBJECTFILE_H
  16
  17 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
  18 #include "llvm/Object/SymbolicFile.h"
  19 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  20 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  21 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  22 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  23 #include <cstring>
  24 #include <vector>
  25
  26 namespace llvm {
  27 namespace object {
  28
  29 class ObjectFile;
  30 class COFFObjectFile;
  31 class MachOObjectFile;
  32
  33 class SymbolRef;
  34 class symbol_iterator;
  35 class SectionRef;
  36 typedef content_iterator<SectionRef> section_iterator;
  37
  38 /// This is a value type class that represents a single relocation in the list
  39 /// of relocations in the object file.
  40 class RelocationRef {
  41   DataRefImpl RelocationPimpl;
  42   const ObjectFile *OwningObject;
  43
  44 public:
  45   RelocationRef() : OwningObject(nullptr) { }
  46
  47   RelocationRef(DataRefImpl RelocationP, const ObjectFile *Owner);
  48
  49   bool operator==(const RelocationRef &Other) const;
  50
  51   void moveNext();
  52
  53   std::error_code getAddress(uint64_t &Result) const;
  54   std::error_code getOffset(uint64_t &Result) const;
  55   symbol_iterator getSymbol() const;
  56   std::error_code getType(uint64_t &Result) const;
  57
  58   /// @brief Indicates whether this relocation should hidden when listing
  59   /// relocations, usually because it is the trailing part of a multipart
  60   /// relocation that will be printed as part of the leading relocation.
  61   std::error_code getHidden(bool &Result) const;
  62
  63   /// @brief Get a string that represents the type of this relocation.
  64   ///
  65   /// This is for display purposes only.
  66   std::error_code getTypeName(SmallVectorImpl<char> &Result) const;
  67
  68
  69   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
  70   const ObjectFile *getObjectFile() const;
  71 };
  72 typedef content_iterator<RelocationRef> relocation_iterator;
  73
  74 /// This is a value type class that represents a single section in the list of
  75 /// sections in the object file.
  76 class SectionRef {
  77   friend class SymbolRef;
  78   DataRefImpl SectionPimpl;
  79   const ObjectFile *OwningObject;
  80
  81 public:
  82   SectionRef() : OwningObject(nullptr) { }
  83
  84   SectionRef(DataRefImpl SectionP, const ObjectFile *Owner);
  85
  86   bool operator==(const SectionRef &Other) const;
  87   bool operator!=(const SectionRef &Other) const;
  88   bool operator<(const SectionRef &Other) const;
  89
  90   void moveNext();
  91
  92   std::error_code getName(StringRef &Result) const;
  93   uint64_t getAddress() const;
  94   uint64_t getSize() const;
  95   std::error_code getContents(StringRef &Result) const;
  96
  97   /// @brief Get the alignment of this section as the actual value (not log 2).
  98   uint64_t getAlignment() const;
  99
 100   bool isText() const;
 101   bool isData() const;
 102   bool isBSS() const;
 103   bool isVirtual() const;
 104
 105   bool containsSymbol(SymbolRef S) const;
 106
 107   relocation_iterator relocation_begin() const;
 108   relocation_iterator relocation_end() const;
 109   iterator_range<relocation_iterator> relocations() const {
 110     return iterator_range<relocation_iterator>(relocation_begin(),
 111                                                relocation_end());
 112   }
 113   section_iterator getRelocatedSection() const;
 114
 115   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
 116   const ObjectFile *getObject() const;
 117 };
 118
 119 /// This is a value type class that represents a single symbol in the list of
 120 /// symbols in the object file.
 121 class SymbolRef : public BasicSymbolRef {
 122   friend class SectionRef;
 123
 124 public:
 125   SymbolRef() : BasicSymbolRef() {}
 126
 127   enum Type {
 128     ST_Unknown, // Type not specified
 129     ST_Data,
 130     ST_Debug,
 131     ST_File,
 132     ST_Function,
 133     ST_Other
 134   };
 135
 136   SymbolRef(DataRefImpl SymbolP, const ObjectFile *Owner);
 137
 138   std::error_code getName(StringRef &Result) const;
 139   /// Returns the symbol virtual address (i.e. address at which it will be
 140   /// mapped).
 141   std::error_code getAddress(uint64_t &Result) const;
 142
 143   /// Return the value of the symbol depending on the object this can be an
 144   /// offset or a virtual address.
 145   uint64_t getValue() const;
 146
 147   /// @brief Get the alignment of this symbol as the actual value (not log 2).
 148   uint32_t getAlignment() const;
 149   uint64_t getCommonSize() const;
 150   std::error_code getType(SymbolRef::Type &Result) const;
 151   std::error_code getOther(uint8_t &Result) const;
 152
 153   /// @brief Get section this symbol is defined in reference to. Result is
 154   /// end_sections() if it is undefined or is an absolute symbol.
 155   std::error_code getSection(section_iterator &Result) const;
 156
 157   const ObjectFile *getObject() const;
 158 };
 159
 160 class symbol_iterator : public basic_symbol_iterator {
 161 public:
 162   symbol_iterator(SymbolRef Sym) : basic_symbol_iterator(Sym) {}
 163   symbol_iterator(const basic_symbol_iterator &B)
 164       : basic_symbol_iterator(SymbolRef(B->getRawDataRefImpl(),
 165                                         cast<ObjectFile>(B->getObject()))) {}
 166
 167   const SymbolRef *operator->() const {
 168     const BasicSymbolRef &P = basic_symbol_iterator::operator *();
 169     return static_cast<const SymbolRef*>(&P);
 170   }
 171
 172   const SymbolRef &operator*() const {
 173     const BasicSymbolRef &P = basic_symbol_iterator::operator *();
 174     return static_cast<const SymbolRef&>(P);
 175   }
 176 };
 177
 178 /// This class is the base class for all object file types. Concrete instances
 179 /// of this object are created by createObjectFile, which figures out which type
 180 /// to create.
 181 class ObjectFile : public SymbolicFile {
 182   virtual void anchor();
 183   ObjectFile() = delete;
 184   ObjectFile(const ObjectFile &other) = delete;
 185
 186 protected:
 187   ObjectFile(unsigned int Type, MemoryBufferRef Source);
 188
 189   const uint8_t *base() const {
 190     return reinterpret_cast<const uint8_t *>(Data.getBufferStart());
 191   }
 192
 193   // These functions are for SymbolRef to call internally. The main goal of
 194   // this is to allow SymbolRef::SymbolPimpl to point directly to the symbol
 195   // entry in the memory mapped object file. SymbolPimpl cannot contain any
 196   // virtual functions because then it could not point into the memory mapped
 197   // file.
 198   //
 199   // Implementations assume that the DataRefImpl is valid and has not been
 200   // modified externally. It's UB otherwise.
 201   friend class SymbolRef;
 202   virtual std::error_code getSymbolName(DataRefImpl Symb,
 203                                         StringRef &Res) const = 0;
 204   std::error_code printSymbolName(raw_ostream &OS,
 205                                   DataRefImpl Symb) const override;
 206   virtual std::error_code getSymbolAddress(DataRefImpl Symb,
 207                                            uint64_t &Res) const = 0;
 208   virtual uint64_t getSymbolValue(DataRefImpl Symb) const = 0;
 209   virtual uint32_t getSymbolAlignment(DataRefImpl Symb) const;
 210   virtual uint64_t getCommonSymbolSizeImpl(DataRefImpl Symb) const = 0;
 211   virtual std::error_code getSymbolType(DataRefImpl Symb,
 212                                         SymbolRef::Type &Res) const = 0;
 213   virtual std::error_code getSymbolSection(DataRefImpl Symb,
 214                                            section_iterator &Res) const = 0;
 215   virtual std::error_code getSymbolOther(DataRefImpl Symb,
 216                                          uint8_t &Res) const {
 217     return object_error::invalid_file_type;
 218   }
 219
 220   // Same as above for SectionRef.
 221   friend class SectionRef;
 222   virtual void moveSectionNext(DataRefImpl &Sec) const = 0;
 223   virtual std::error_code getSectionName(DataRefImpl Sec,
 224                                          StringRef &Res) const = 0;
 225   virtual uint64_t getSectionAddress(DataRefImpl Sec) const = 0;
 226   virtual uint64_t getSectionSize(DataRefImpl Sec) const = 0;
 227   virtual std::error_code getSectionContents(DataRefImpl Sec,
 228                                              StringRef &Res) const = 0;
 229   virtual uint64_t getSectionAlignment(DataRefImpl Sec) const = 0;
 230   virtual bool isSectionText(DataRefImpl Sec) const = 0;
 231   virtual bool isSectionData(DataRefImpl Sec) const = 0;
 232   virtual bool isSectionBSS(DataRefImpl Sec) const = 0;
 233   // A section is 'virtual' if its contents aren't present in the object image.
 234   virtual bool isSectionVirtual(DataRefImpl Sec) const = 0;
 235   virtual bool sectionContainsSymbol(DataRefImpl Sec,
 236                                      DataRefImpl Symb) const = 0;
 237   virtual relocation_iterator section_rel_begin(DataRefImpl Sec) const = 0;
 238   virtual relocation_iterator section_rel_end(DataRefImpl Sec) const = 0;
 239   virtual section_iterator getRelocatedSection(DataRefImpl Sec) const;
 240
 241   // Same as above for RelocationRef.
 242   friend class RelocationRef;
 243   virtual void moveRelocationNext(DataRefImpl &Rel) const = 0;
 244   virtual std::error_code getRelocationAddress(DataRefImpl Rel,
 245                                                uint64_t &Res) const = 0;
 246   virtual std::error_code getRelocationOffset(DataRefImpl Rel,
 247                                               uint64_t &Res) const = 0;
 248   virtual symbol_iterator getRelocationSymbol(DataRefImpl Rel) const = 0;
 249   virtual std::error_code getRelocationType(DataRefImpl Rel,
 250                                             uint64_t &Res) const = 0;
 251   virtual std::error_code
 252   getRelocationTypeName(DataRefImpl Rel,
 253                         SmallVectorImpl<char> &Result) const = 0;
 254   virtual std::error_code getRelocationHidden(DataRefImpl Rel,
 255                                               bool &Result) const {
 256     Result = false;
 257     return std::error_code();
 258   }
 259
 260 public:
 261   uint64_t getCommonSymbolSize(DataRefImpl Symb) const {
 262     assert(getSymbolFlags(Symb) & SymbolRef::SF_Common);
 263     return getCommonSymbolSizeImpl(Symb);
 264   }
 265
 266   typedef iterator_range<symbol_iterator> symbol_iterator_range;
 267   symbol_iterator_range symbols() const {
 268     return symbol_iterator_range(symbol_begin(), symbol_end());
 269   }
 270
 271   virtual section_iterator section_begin() const = 0;
 272   virtual section_iterator section_end() const = 0;
 273
 274   typedef iterator_range<section_iterator> section_iterator_range;
 275   section_iterator_range sections() const {
 276     return section_iterator_range(section_begin(), section_end());
 277   }
 278
 279   /// @brief The number of bytes used to represent an address in this object
 280   ///        file format.
 281   virtual uint8_t getBytesInAddress() const = 0;
 282
 283   virtual StringRef getFileFormatName() const = 0;
 284   virtual /* Triple::ArchType */ unsigned getArch() const = 0;
 285
 286   /// Returns platform-specific object flags, if any.
 287   virtual std::error_code getPlatformFlags(unsigned &Result) const {
 288     Result = 0;
 289     return object_error::invalid_file_type;
 290   }
 291
 292   /// True if this is a relocatable object (.o/.obj).
 293   virtual bool isRelocatableObject() const = 0;
 294
 295   /// @returns Pointer to ObjectFile subclass to handle this type of object.
 296   /// @param ObjectPath The path to the object file. ObjectPath.isObject must
 297   ///        return true.
 298   /// @brief Create ObjectFile from path.
 299   static ErrorOr<OwningBinary<ObjectFile>>
 300   createObjectFile(StringRef ObjectPath);
 301
 302   static ErrorOr<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 303   createObjectFile(MemoryBufferRef Object, sys::fs::file_magic Type);
 304   static ErrorOr<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 305   createObjectFile(MemoryBufferRef Object) {
 306     return createObjectFile(Object, sys::fs::file_magic::unknown);
 307   }
 308
 309
 310   static inline bool classof(const Binary *v) {
 311     return v->isObject();
 312   }
 313
 314   static ErrorOr<std::unique_ptr<COFFObjectFile>>
 315   createCOFFObjectFile(MemoryBufferRef Object);
 316
 317   static ErrorOr<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 318   createELFObjectFile(MemoryBufferRef Object);
 319
 320   static ErrorOr<std::unique_ptr<MachOObjectFile>>
 321   createMachOObjectFile(MemoryBufferRef Object);
 322 };
 323
 324 // Inline function definitions.
 325 inline SymbolRef::SymbolRef(DataRefImpl SymbolP, const ObjectFile *Owner)
 326     : BasicSymbolRef(SymbolP, Owner) {}
 327
 328 inline std::error_code SymbolRef::getName(StringRef &Result) const {
 329   return getObject()->getSymbolName(getRawDataRefImpl(), Result);
 330 }
 331
 332 inline std::error_code SymbolRef::getAddress(uint64_t &Result) const {
 333   return getObject()->getSymbolAddress(getRawDataRefImpl(), Result);
 334 }
 335
 336 inline uint64_t SymbolRef::getValue() const {
 337   return getObject()->getSymbolValue(getRawDataRefImpl());
 338 }
 339
 340 inline uint32_t SymbolRef::getAlignment() const {
 341   return getObject()->getSymbolAlignment(getRawDataRefImpl());
 342 }
 343
 344 inline uint64_t SymbolRef::getCommonSize() const {
 345   return getObject()->getCommonSymbolSize(getRawDataRefImpl());
 346 }
 347
 348 inline std::error_code SymbolRef::getSection(section_iterator &Result) const {
 349   return getObject()->getSymbolSection(getRawDataRefImpl(), Result);
 350 }
 351
 352 inline std::error_code SymbolRef::getType(SymbolRef::Type &Result) const {
 353   return getObject()->getSymbolType(getRawDataRefImpl(), Result);
 354 }
 355
 356 inline std::error_code SymbolRef::getOther(uint8_t &Result) const {
 357   return getObject()->getSymbolOther(getRawDataRefImpl(), Result);
 358 }
 359
 360 inline const ObjectFile *SymbolRef::getObject() const {
 361   const SymbolicFile *O = BasicSymbolRef::getObject();
 362   return cast<ObjectFile>(O);
 363 }
 364
 365
 366 /// SectionRef
 367 inline SectionRef::SectionRef(DataRefImpl SectionP,
 368                               const ObjectFile *Owner)
 369   : SectionPimpl(SectionP)
 370   , OwningObject(Owner) {}
 371
 372 inline bool SectionRef::operator==(const SectionRef &Other) const {
 373   return SectionPimpl == Other.SectionPimpl;
 374 }
 375
 376 inline bool SectionRef::operator!=(const SectionRef &Other) const {
 377   return SectionPimpl != Other.SectionPimpl;
 378 }
 379
 380 inline bool SectionRef::operator<(const SectionRef &Other) const {
 381   return SectionPimpl < Other.SectionPimpl;
 382 }
 383
 384 inline void SectionRef::moveNext() {
 385   return OwningObject->moveSectionNext(SectionPimpl);
 386 }
 387
 388 inline std::error_code SectionRef::getName(StringRef &Result) const {
 389   return OwningObject->getSectionName(SectionPimpl, Result);
 390 }
 391
 392 inline uint64_t SectionRef::getAddress() const {
 393   return OwningObject->getSectionAddress(SectionPimpl);
 394 }
 395
 396 inline uint64_t SectionRef::getSize() const {
 397   return OwningObject->getSectionSize(SectionPimpl);
 398 }
 399
 400 inline std::error_code SectionRef::getContents(StringRef &Result) const {
 401   return OwningObject->getSectionContents(SectionPimpl, Result);
 402 }
 403
 404 inline uint64_t SectionRef::getAlignment() const {
 405   return OwningObject->getSectionAlignment(SectionPimpl);
 406 }
 407
 408 inline bool SectionRef::isText() const {
 409   return OwningObject->isSectionText(SectionPimpl);
 410 }
 411
 412 inline bool SectionRef::isData() const {
 413   return OwningObject->isSectionData(SectionPimpl);
 414 }
 415
 416 inline bool SectionRef::isBSS() const {
 417   return OwningObject->isSectionBSS(SectionPimpl);
 418 }
 419
 420 inline bool SectionRef::isVirtual() const {
 421   return OwningObject->isSectionVirtual(SectionPimpl);
 422 }
 423
 424 inline bool SectionRef::containsSymbol(SymbolRef S) const {
 425   return OwningObject->sectionContainsSymbol(SectionPimpl,
 426                                              S.getRawDataRefImpl());
 427 }
 428
 429 inline relocation_iterator SectionRef::relocation_begin() const {
 430   return OwningObject->section_rel_begin(SectionPimpl);
 431 }
 432
 433 inline relocation_iterator SectionRef::relocation_end() const {
 434   return OwningObject->section_rel_end(SectionPimpl);
 435 }
 436
 437 inline section_iterator SectionRef::getRelocatedSection() const {
 438   return OwningObject->getRelocatedSection(SectionPimpl);
 439 }
 440
 441 inline DataRefImpl SectionRef::getRawDataRefImpl() const {
 442   return SectionPimpl;
 443 }
 444
 445 inline const ObjectFile *SectionRef::getObject() const {
 446   return OwningObject;
 447 }
 448
 449 /// RelocationRef
 450 inline RelocationRef::RelocationRef(DataRefImpl RelocationP,
 451                               const ObjectFile *Owner)
 452   : RelocationPimpl(RelocationP)
 453   , OwningObject(Owner) {}
 454
 455 inline bool RelocationRef::operator==(const RelocationRef &Other) const {
 456   return RelocationPimpl == Other.RelocationPimpl;
 457 }
 458
 459 inline void RelocationRef::moveNext() {
 460   return OwningObject->moveRelocationNext(RelocationPimpl);
 461 }
 462
 463 inline std::error_code RelocationRef::getAddress(uint64_t &Result) const {
 464   return OwningObject->getRelocationAddress(RelocationPimpl, Result);
 465 }
 466
 467 inline std::error_code RelocationRef::getOffset(uint64_t &Result) const {
 468   return OwningObject->getRelocationOffset(RelocationPimpl, Result);
 469 }
 470
 471 inline symbol_iterator RelocationRef::getSymbol() const {
 472   return OwningObject->getRelocationSymbol(RelocationPimpl);
 473 }
 474
 475 inline std::error_code RelocationRef::getType(uint64_t &Result) const {
 476   return OwningObject->getRelocationType(RelocationPimpl, Result);
 477 }
 478
 479 inline std::error_code
 480 RelocationRef::getTypeName(SmallVectorImpl<char> &Result) const {
 481   return OwningObject->getRelocationTypeName(RelocationPimpl, Result);
 482 }
 483
 484 inline std::error_code RelocationRef::getHidden(bool &Result) const {
 485   return OwningObject->getRelocationHidden(RelocationPimpl, Result);
 486 }
 487
 488 inline DataRefImpl RelocationRef::getRawDataRefImpl() const {
 489   return RelocationPimpl;
 490 }
 491
 492 inline const ObjectFile *RelocationRef::getObjectFile() const {
 493   return OwningObject;
 494 }
 495
 496
 497 } // end namespace object
 498 } // end namespace llvm
 499
 500 #endif