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