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
  36 /// RelocationRef - This is a value type class that represents a single
  37 /// relocation in the list of relocations in the object file.
  38 class RelocationRef {
  39   DataRefImpl RelocationPimpl;
  40   const ObjectFile *OwningObject;
  41
  42 public:
  43   RelocationRef() : OwningObject(nullptr) { }
  44
  45   RelocationRef(DataRefImpl RelocationP, const ObjectFile *Owner);
  46
  47   bool operator==(const RelocationRef &Other) const;
  48
  49   void moveNext();
  50
  51   std::error_code getAddress(uint64_t &Result) const;
  52   std::error_code getOffset(uint64_t &Result) const;
  53   symbol_iterator getSymbol() const;
  54   std::error_code getType(uint64_t &Result) const;
  55
  56   /// @brief Indicates whether this relocation should hidden when listing
  57   /// relocations, usually because it is the trailing part of a multipart
  58   /// relocation that will be printed as part of the leading relocation.
  59   std::error_code getHidden(bool &Result) const;
  60
  61   /// @brief Get a string that represents the type of this relocation.
  62   ///
  63   /// This is for display purposes only.
  64   std::error_code getTypeName(SmallVectorImpl<char> &Result) const;
  65
  66   /// @brief Get a string that represents the calculation of the value of this
  67   ///        relocation.
  68   ///
  69   /// This is for display purposes only.
  70   std::error_code getValueString(SmallVectorImpl<char> &Result) const;
  71
  72   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
  73   const ObjectFile *getObjectFile() const;
  74 };
  75 typedef content_iterator<RelocationRef> relocation_iterator;
  76
  77 /// SectionRef - This is a value type class that represents a single section in
  78 /// the list of sections in the object file.
  79 class SectionRef;
  80 typedef content_iterator<SectionRef> section_iterator;
  81 class SectionRef {
  82   friend class SymbolRef;
  83   DataRefImpl SectionPimpl;
  84   const ObjectFile *OwningObject;
  85
  86 public:
  87   SectionRef() : OwningObject(nullptr) { }
  88
  89   SectionRef(DataRefImpl SectionP, const ObjectFile *Owner);
  90
  91   bool operator==(const SectionRef &Other) const;
  92   bool operator!=(const SectionRef &Other) const;
  93   bool operator<(const SectionRef &Other) const;
  94
  95   void moveNext();
  96
  97   std::error_code getName(StringRef &Result) const;
  98   std::error_code getAddress(uint64_t &Result) const;
  99   std::error_code getSize(uint64_t &Result) const;
 100   std::error_code getContents(StringRef &Result) const;
 101
 102   /// @brief Get the alignment of this section as the actual value (not log 2).
 103   std::error_code getAlignment(uint64_t &Result) const;
 104
 105   // FIXME: Move to the normalization layer when it's created.
 106   std::error_code isText(bool &Result) const;
 107   std::error_code isData(bool &Result) const;
 108   std::error_code isBSS(bool &Result) const;
 109   std::error_code isRequiredForExecution(bool &Result) const;
 110   std::error_code isVirtual(bool &Result) const;
 111   std::error_code isZeroInit(bool &Result) const;
 112   std::error_code isReadOnlyData(bool &Result) const;
 113
 114   std::error_code containsSymbol(SymbolRef S, bool &Result) const;
 115
 116   relocation_iterator relocation_begin() const;
 117   relocation_iterator relocation_end() const;
 118   iterator_range<relocation_iterator> relocations() const {
 119     return iterator_range<relocation_iterator>(relocation_begin(),
 120                                                relocation_end());
 121   }
 122   section_iterator getRelocatedSection() const;
 123
 124   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
 125 };
 126
 127 /// SymbolRef - This is a value type class that represents a single symbol in
 128 /// the list of symbols in the object file.
 129 class SymbolRef : public BasicSymbolRef {
 130   friend class SectionRef;
 131
 132 public:
 133   SymbolRef() : BasicSymbolRef() {}
 134
 135   enum Type {
 136     ST_Unknown, // Type not specified
 137     ST_Data,
 138     ST_Debug,
 139     ST_File,
 140     ST_Function,
 141     ST_Other
 142   };
 143
 144   SymbolRef(DataRefImpl SymbolP, const ObjectFile *Owner);
 145
 146   std::error_code getName(StringRef &Result) const;
 147   /// Returns the symbol virtual address (i.e. address at which it will be
 148   /// mapped).
 149   std::error_code getAddress(uint64_t &Result) const;
 150   /// @brief Get the alignment of this symbol as the actual value (not log 2).
 151   std::error_code getAlignment(uint32_t &Result) const;
 152   std::error_code getSize(uint64_t &Result) const;
 153   std::error_code getType(SymbolRef::Type &Result) const;
 154   std::error_code getOther(uint8_t &Result) const;
 155
 156   /// @brief Get section this symbol is defined in reference to. Result is
 157   /// end_sections() if it is undefined or is an absolute symbol.
 158   std::error_code getSection(section_iterator &Result) const;
 159
 160   const ObjectFile *getObject() const;
 161 };
 162
 163 class symbol_iterator : public basic_symbol_iterator {
 164 public:
 165   symbol_iterator(SymbolRef Sym) : basic_symbol_iterator(Sym) {}
 166   symbol_iterator(const basic_symbol_iterator &B)
 167       : basic_symbol_iterator(SymbolRef(B->getRawDataRefImpl(),
 168                                         cast<ObjectFile>(B->getObject()))) {}
 169
 170   const SymbolRef *operator->() const {
 171     const BasicSymbolRef &P = basic_symbol_iterator::operator *();
 172     return static_cast<const SymbolRef*>(&P);
 173   }
 174
 175   const SymbolRef &operator*() const {
 176     const BasicSymbolRef &P = basic_symbol_iterator::operator *();
 177     return static_cast<const SymbolRef&>(P);
 178   }
 179 };
 180
 181 /// LibraryRef - This is a value type class that represents a single library in
 182 /// the list of libraries needed by a shared or dynamic object.
 183 class LibraryRef {
 184   friend class SectionRef;
 185   DataRefImpl LibraryPimpl;
 186   const ObjectFile *OwningObject;
 187
 188 public:
 189   LibraryRef() : OwningObject(nullptr) { }
 190
 191   LibraryRef(DataRefImpl LibraryP, const ObjectFile *Owner);
 192
 193   bool operator==(const LibraryRef &Other) const;
 194   bool operator<(const LibraryRef &Other) const;
 195
 196   std::error_code getNext(LibraryRef &Result) const;
 197
 198   // Get the path to this library, as stored in the object file.
 199   std::error_code getPath(StringRef &Result) const;
 200
 201   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
 202 };
 203 typedef content_iterator<LibraryRef> library_iterator;
 204
 205 /// ObjectFile - This class is the base class for all object file types.
 206 /// Concrete instances of this object are created by createObjectFile, which
 207 /// figures out which type to create.
 208 class ObjectFile : public SymbolicFile {
 209   virtual void anchor();
 210   ObjectFile() LLVM_DELETED_FUNCTION;
 211   ObjectFile(const ObjectFile &other) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 212
 213 protected:
 214   ObjectFile(unsigned int Type, std::unique_ptr<MemoryBuffer> Source);
 215
 216   const uint8_t *base() const {
 217     return reinterpret_cast<const uint8_t *>(Data->getBufferStart());
 218   }
 219
 220   // These functions are for SymbolRef to call internally. The main goal of
 221   // this is to allow SymbolRef::SymbolPimpl to point directly to the symbol
 222   // entry in the memory mapped object file. SymbolPimpl cannot contain any
 223   // virtual functions because then it could not point into the memory mapped
 224   // file.
 225   //
 226   // Implementations assume that the DataRefImpl is valid and has not been
 227   // modified externally. It's UB otherwise.
 228   friend class SymbolRef;
 229   virtual std::error_code getSymbolName(DataRefImpl Symb,
 230                                         StringRef &Res) const = 0;
 231   std::error_code printSymbolName(raw_ostream &OS,
 232                                   DataRefImpl Symb) const override;
 233   virtual std::error_code getSymbolAddress(DataRefImpl Symb,
 234                                            uint64_t &Res) const = 0;
 235   virtual std::error_code getSymbolAlignment(DataRefImpl Symb,
 236                                              uint32_t &Res) const;
 237   virtual std::error_code getSymbolSize(DataRefImpl Symb,
 238                                         uint64_t &Res) const = 0;
 239   virtual std::error_code getSymbolType(DataRefImpl Symb,
 240                                         SymbolRef::Type &Res) const = 0;
 241   virtual std::error_code getSymbolSection(DataRefImpl Symb,
 242                                            section_iterator &Res) const = 0;
 243   virtual std::error_code getSymbolOther(DataRefImpl Symb,
 244                                          uint8_t &Res) const {
 245     return object_error::invalid_file_type;
 246   }
 247
 248   // Same as above for SectionRef.
 249   friend class SectionRef;
 250   virtual void moveSectionNext(DataRefImpl &Sec) const = 0;
 251   virtual std::error_code getSectionName(DataRefImpl Sec,
 252                                          StringRef &Res) const = 0;
 253   virtual std::error_code getSectionAddress(DataRefImpl Sec,
 254                                             uint64_t &Res) const = 0;
 255   virtual std::error_code getSectionSize(DataRefImpl Sec,
 256                                          uint64_t &Res) const = 0;
 257   virtual std::error_code getSectionContents(DataRefImpl Sec,
 258                                              StringRef &Res) const = 0;
 259   virtual std::error_code getSectionAlignment(DataRefImpl Sec,
 260                                               uint64_t &Res) const = 0;
 261   virtual std::error_code isSectionText(DataRefImpl Sec, bool &Res) const = 0;
 262   virtual std::error_code isSectionData(DataRefImpl Sec, bool &Res) const = 0;
 263   virtual std::error_code isSectionBSS(DataRefImpl Sec, bool &Res) const = 0;
 264   virtual std::error_code isSectionRequiredForExecution(DataRefImpl Sec,
 265                                                         bool &Res) const = 0;
 266   // A section is 'virtual' if its contents aren't present in the object image.
 267   virtual std::error_code isSectionVirtual(DataRefImpl Sec,
 268                                            bool &Res) const = 0;
 269   virtual std::error_code isSectionZeroInit(DataRefImpl Sec,
 270                                             bool &Res) const = 0;
 271   virtual std::error_code isSectionReadOnlyData(DataRefImpl Sec,
 272                                                 bool &Res) const = 0;
 273   virtual std::error_code sectionContainsSymbol(DataRefImpl Sec,
 274                                                 DataRefImpl Symb,
 275                                                 bool &Result) const = 0;
 276   virtual relocation_iterator section_rel_begin(DataRefImpl Sec) const = 0;
 277   virtual relocation_iterator section_rel_end(DataRefImpl Sec) const = 0;
 278   virtual section_iterator getRelocatedSection(DataRefImpl Sec) const;
 279
 280   // Same as above for RelocationRef.
 281   friend class RelocationRef;
 282   virtual void moveRelocationNext(DataRefImpl &Rel) const = 0;
 283   virtual std::error_code getRelocationAddress(DataRefImpl Rel,
 284                                                uint64_t &Res) const = 0;
 285   virtual std::error_code getRelocationOffset(DataRefImpl Rel,
 286                                               uint64_t &Res) const = 0;
 287   virtual symbol_iterator getRelocationSymbol(DataRefImpl Rel) const = 0;
 288   virtual std::error_code getRelocationType(DataRefImpl Rel,
 289                                             uint64_t &Res) const = 0;
 290   virtual std::error_code
 291   getRelocationTypeName(DataRefImpl Rel,
 292                         SmallVectorImpl<char> &Result) const = 0;
 293   virtual std::error_code
 294   getRelocationValueString(DataRefImpl Rel,
 295                            SmallVectorImpl<char> &Result) const = 0;
 296   virtual std::error_code getRelocationHidden(DataRefImpl Rel,
 297                                               bool &Result) const {
 298     Result = false;
 299     return object_error::success;
 300   }
 301
 302   // Same for LibraryRef
 303   friend class LibraryRef;
 304   virtual std::error_code getLibraryNext(DataRefImpl Lib,
 305                                          LibraryRef &Res) const = 0;
 306   virtual std::error_code getLibraryPath(DataRefImpl Lib,
 307                                          StringRef &Res) const = 0;
 308
 309 public:
 310   typedef iterator_range<symbol_iterator> symbol_iterator_range;
 311   symbol_iterator_range symbols() const {
 312     return symbol_iterator_range(symbol_begin(), symbol_end());
 313   }
 314
 315   virtual section_iterator section_begin() const = 0;
 316   virtual section_iterator section_end() const = 0;
 317
 318   typedef iterator_range<section_iterator> section_iterator_range;
 319   section_iterator_range sections() const {
 320     return section_iterator_range(section_begin(), section_end());
 321   }
 322
 323   virtual library_iterator needed_library_begin() const = 0;
 324   virtual library_iterator needed_library_end() const = 0;
 325
 326   /// @brief The number of bytes used to represent an address in this object
 327   ///        file format.
 328   virtual uint8_t getBytesInAddress() const = 0;
 329
 330   virtual StringRef getFileFormatName() const = 0;
 331   virtual /* Triple::ArchType */ unsigned getArch() const = 0;
 332
 333   /// Returns platform-specific object flags, if any.
 334   virtual std::error_code getPlatformFlags(unsigned &Result) const {
 335     Result = 0;
 336     return object_error::invalid_file_type;
 337   }
 338
 339   /// @returns Pointer to ObjectFile subclass to handle this type of object.
 340   /// @param ObjectPath The path to the object file. ObjectPath.isObject must
 341   ///        return true.
 342   /// @brief Create ObjectFile from path.
 343   static ErrorOr<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 344   createObjectFile(StringRef ObjectPath);
 345
 346   static ErrorOr<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 347   createObjectFile(std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Object,
 348                    sys::fs::file_magic Type);
 349   static ErrorOr<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 350   createObjectFile(std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Object) {
 351     return createObjectFile(Object, sys::fs::file_magic::unknown);
 352   }
 353
 354
 355   static inline bool classof(const Binary *v) {
 356     return v->isObject();
 357   }
 358
 359 public:
 360   static ErrorOr<std::unique_ptr<COFFObjectFile>>
 361   createCOFFObjectFile(std::unique_ptr<MemoryBuffer> Object);
 362
 363   static ErrorOr<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 364   createELFObjectFile(std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Object);
 365
 366   static ErrorOr<std::unique_ptr<MachOObjectFile>>
 367   createMachOObjectFile(std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Object);
 368 };
 369
 370 // Inline function definitions.
 371 inline SymbolRef::SymbolRef(DataRefImpl SymbolP, const ObjectFile *Owner)
 372     : BasicSymbolRef(SymbolP, Owner) {}
 373
 374 inline std::error_code SymbolRef::getName(StringRef &Result) const {
 375   return getObject()->getSymbolName(getRawDataRefImpl(), Result);
 376 }
 377
 378 inline std::error_code SymbolRef::getAddress(uint64_t &Result) const {
 379   return getObject()->getSymbolAddress(getRawDataRefImpl(), Result);
 380 }
 381
 382 inline std::error_code SymbolRef::getAlignment(uint32_t &Result) const {
 383   return getObject()->getSymbolAlignment(getRawDataRefImpl(), Result);
 384 }
 385
 386 inline std::error_code SymbolRef::getSize(uint64_t &Result) const {
 387   return getObject()->getSymbolSize(getRawDataRefImpl(), Result);
 388 }
 389
 390 inline std::error_code SymbolRef::getSection(section_iterator &Result) const {
 391   return getObject()->getSymbolSection(getRawDataRefImpl(), Result);
 392 }
 393
 394 inline std::error_code SymbolRef::getType(SymbolRef::Type &Result) const {
 395   return getObject()->getSymbolType(getRawDataRefImpl(), Result);
 396 }
 397
 398 inline std::error_code SymbolRef::getOther(uint8_t &Result) const {
 399   return getObject()->getSymbolOther(getRawDataRefImpl(), Result);
 400 }
 401
 402 inline const ObjectFile *SymbolRef::getObject() const {
 403   const SymbolicFile *O = BasicSymbolRef::getObject();
 404   return cast<ObjectFile>(O);
 405 }
 406
 407
 408 /// SectionRef
 409 inline SectionRef::SectionRef(DataRefImpl SectionP,
 410                               const ObjectFile *Owner)
 411   : SectionPimpl(SectionP)
 412   , OwningObject(Owner) {}
 413
 414 inline bool SectionRef::operator==(const SectionRef &Other) const {
 415   return SectionPimpl == Other.SectionPimpl;
 416 }
 417
 418 inline bool SectionRef::operator!=(const SectionRef &Other) const {
 419   return SectionPimpl != Other.SectionPimpl;
 420 }
 421
 422 inline bool SectionRef::operator<(const SectionRef &Other) const {
 423   return SectionPimpl < Other.SectionPimpl;
 424 }
 425
 426 inline void SectionRef::moveNext() {
 427   return OwningObject->moveSectionNext(SectionPimpl);
 428 }
 429
 430 inline std::error_code SectionRef::getName(StringRef &Result) const {
 431   return OwningObject->getSectionName(SectionPimpl, Result);
 432 }
 433
 434 inline std::error_code SectionRef::getAddress(uint64_t &Result) const {
 435   return OwningObject->getSectionAddress(SectionPimpl, Result);
 436 }
 437
 438 inline std::error_code SectionRef::getSize(uint64_t &Result) const {
 439   return OwningObject->getSectionSize(SectionPimpl, Result);
 440 }
 441
 442 inline std::error_code SectionRef::getContents(StringRef &Result) const {
 443   return OwningObject->getSectionContents(SectionPimpl, Result);
 444 }
 445
 446 inline std::error_code SectionRef::getAlignment(uint64_t &Result) const {
 447   return OwningObject->getSectionAlignment(SectionPimpl, Result);
 448 }
 449
 450 inline std::error_code SectionRef::isText(bool &Result) const {
 451   return OwningObject->isSectionText(SectionPimpl, Result);
 452 }
 453
 454 inline std::error_code SectionRef::isData(bool &Result) const {
 455   return OwningObject->isSectionData(SectionPimpl, Result);
 456 }
 457
 458 inline std::error_code SectionRef::isBSS(bool &Result) const {
 459   return OwningObject->isSectionBSS(SectionPimpl, Result);
 460 }
 461
 462 inline std::error_code SectionRef::isRequiredForExecution(bool &Result) const {
 463   return OwningObject->isSectionRequiredForExecution(SectionPimpl, Result);
 464 }
 465
 466 inline std::error_code SectionRef::isVirtual(bool &Result) const {
 467   return OwningObject->isSectionVirtual(SectionPimpl, Result);
 468 }
 469
 470 inline std::error_code SectionRef::isZeroInit(bool &Result) const {
 471   return OwningObject->isSectionZeroInit(SectionPimpl, Result);
 472 }
 473
 474 inline std::error_code SectionRef::isReadOnlyData(bool &Result) const {
 475   return OwningObject->isSectionReadOnlyData(SectionPimpl, Result);
 476 }
 477
 478 inline std::error_code SectionRef::containsSymbol(SymbolRef S,
 479                                                   bool &Result) const {
 480   return OwningObject->sectionContainsSymbol(SectionPimpl,
 481                                              S.getRawDataRefImpl(), Result);
 482 }
 483
 484 inline relocation_iterator SectionRef::relocation_begin() const {
 485   return OwningObject->section_rel_begin(SectionPimpl);
 486 }
 487
 488 inline relocation_iterator SectionRef::relocation_end() const {
 489   return OwningObject->section_rel_end(SectionPimpl);
 490 }
 491
 492 inline section_iterator SectionRef::getRelocatedSection() const {
 493   return OwningObject->getRelocatedSection(SectionPimpl);
 494 }
 495
 496 inline DataRefImpl SectionRef::getRawDataRefImpl() const {
 497   return SectionPimpl;
 498 }
 499
 500 /// RelocationRef
 501 inline RelocationRef::RelocationRef(DataRefImpl RelocationP,
 502                               const ObjectFile *Owner)
 503   : RelocationPimpl(RelocationP)
 504   , OwningObject(Owner) {}
 505
 506 inline bool RelocationRef::operator==(const RelocationRef &Other) const {
 507   return RelocationPimpl == Other.RelocationPimpl;
 508 }
 509
 510 inline void RelocationRef::moveNext() {
 511   return OwningObject->moveRelocationNext(RelocationPimpl);
 512 }
 513
 514 inline std::error_code RelocationRef::getAddress(uint64_t &Result) const {
 515   return OwningObject->getRelocationAddress(RelocationPimpl, Result);
 516 }
 517
 518 inline std::error_code RelocationRef::getOffset(uint64_t &Result) const {
 519   return OwningObject->getRelocationOffset(RelocationPimpl, Result);
 520 }
 521
 522 inline symbol_iterator RelocationRef::getSymbol() const {
 523   return OwningObject->getRelocationSymbol(RelocationPimpl);
 524 }
 525
 526 inline std::error_code RelocationRef::getType(uint64_t &Result) const {
 527   return OwningObject->getRelocationType(RelocationPimpl, Result);
 528 }
 529
 530 inline std::error_code
 531 RelocationRef::getTypeName(SmallVectorImpl<char> &Result) const {
 532   return OwningObject->getRelocationTypeName(RelocationPimpl, Result);
 533 }
 534
 535 inline std::error_code
 536 RelocationRef::getValueString(SmallVectorImpl<char> &Result) const {
 537   return OwningObject->getRelocationValueString(RelocationPimpl, Result);
 538 }
 539
 540 inline std::error_code RelocationRef::getHidden(bool &Result) const {
 541   return OwningObject->getRelocationHidden(RelocationPimpl, Result);
 542 }
 543
 544 inline DataRefImpl RelocationRef::getRawDataRefImpl() const {
 545   return RelocationPimpl;
 546 }
 547
 548 inline const ObjectFile *RelocationRef::getObjectFile() const {
 549   return OwningObject;
 550 }
 551
 552 // Inline function definitions.
 553 inline LibraryRef::LibraryRef(DataRefImpl LibraryP, const ObjectFile *Owner)
 554   : LibraryPimpl(LibraryP)
 555   , OwningObject(Owner) {}
 556
 557 inline bool LibraryRef::operator==(const LibraryRef &Other) const {
 558   return LibraryPimpl == Other.LibraryPimpl;
 559 }
 560
 561 inline bool LibraryRef::operator<(const LibraryRef &Other) const {
 562   return LibraryPimpl < Other.LibraryPimpl;
 563 }
 564
 565 inline std::error_code LibraryRef::getNext(LibraryRef &Result) const {
 566   return OwningObject->getLibraryNext(LibraryPimpl, Result);
 567 }
 568
 569 inline std::error_code LibraryRef::getPath(StringRef &Result) const {
 570   return OwningObject->getLibraryPath(LibraryPimpl, Result);
 571 }
 572
 573 } // end namespace object
 574 } // end namespace llvm
 575
 576 #endif