Change errs() to dbgs().
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / ELFWriter.cpp
1 //===-- ELFWriter.cpp - Target-independent ELF Writer code ----------------===//
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 implements the target-independent ELF writer.  This file writes out
11 // the ELF file in the following order:
12 //
13 //  #1. ELF Header
14 //  #2. '.text' section
15 //  #3. '.data' section
16 //  #4. '.bss' section  (conceptual position in file)
17 //  ...
18 //  #X. '.shstrtab' section
19 //  #Y. Section Table
20 //
21 // The entries in the section table are laid out as:
22 //  #0. Null entry [required]
23 //  #1. ".text" entry - the program code
24 //  #2. ".data" entry - global variables with initializers.     [ if needed ]
25 //  #3. ".bss" entry  - global variables without initializers.  [ if needed ]
26 //  ...
27 //  #N. ".shstrtab" entry - String table for the section names.
28 //
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30
31 #define DEBUG_TYPE "elfwriter"
32 #include "ELF.h"
33 #include "ELFWriter.h"
34 #include "ELFCodeEmitter.h"
35 #include "llvm/Constants.h"
36 #include "llvm/Module.h"
37 #include "llvm/PassManager.h"
38 #include "llvm/DerivedTypes.h"
39 #include "llvm/CodeGen/BinaryObject.h"
40 #include "llvm/CodeGen/FileWriters.h"
41 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
42 #include "llvm/CodeGen/ObjectCodeEmitter.h"
43 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
44 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
45 #include "llvm/MC/MCContext.h"
46 #include "llvm/MC/MCSectionELF.h"
47 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
48 #include "llvm/Target/TargetData.h"
49 #include "llvm/Target/TargetELFWriterInfo.h"
50 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
51 #include "llvm/Target/TargetLoweringObjectFile.h"
52 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
53 #include "llvm/Support/Debug.h"
54 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
55 #include "llvm/Support/Mangler.h"
56 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
57
58 using namespace llvm;
59
60 char ELFWriter::ID = 0;
61
62 /// AddELFWriter - Add the ELF writer to the function pass manager
63 ObjectCodeEmitter *llvm::AddELFWriter(PassManagerBase &PM,
64                                       raw_ostream &O,
65                                       TargetMachine &TM) {
66   ELFWriter *EW = new ELFWriter(O, TM);
67   PM.add(EW);
68   return EW->getObjectCodeEmitter();
69 }
70
71 //===----------------------------------------------------------------------===//
72 //                          ELFWriter Implementation
73 //===----------------------------------------------------------------------===//
74
75 ELFWriter::ELFWriter(raw_ostream &o, TargetMachine &tm)
76   : MachineFunctionPass(&ID), O(o), TM(tm),
77     OutContext(*new MCContext()),
78     TLOF(TM.getTargetLowering()->getObjFileLowering()),
79     is64Bit(TM.getTargetData()->getPointerSizeInBits() == 64),
80     isLittleEndian(TM.getTargetData()->isLittleEndian()),
81     ElfHdr(isLittleEndian, is64Bit) {
82
83   MAI = TM.getMCAsmInfo();
84   TEW = TM.getELFWriterInfo();
85
86   // Create the object code emitter object for this target.
87   ElfCE = new ELFCodeEmitter(*this);
88
89   // Inital number of sections
90   NumSections = 0;
91 }
92
93 ELFWriter::~ELFWriter() {
94   delete ElfCE;
95   delete &OutContext;
96
97   while(!SymbolList.empty()) {
98     delete SymbolList.back(); 
99     SymbolList.pop_back();
100   }
101
102   while(!PrivateSyms.empty()) {
103     delete PrivateSyms.back(); 
104     PrivateSyms.pop_back();
105   }
106
107   while(!SectionList.empty()) {
108     delete SectionList.back(); 
109     SectionList.pop_back();
110   }
111
112   // Release the name mangler object.
113   delete Mang; Mang = 0;
114 }
115
116 // doInitialization - Emit the file header and all of the global variables for
117 // the module to the ELF file.
118 bool ELFWriter::doInitialization(Module &M) {
119   // Initialize TargetLoweringObjectFile.
120   const_cast<TargetLoweringObjectFile&>(TLOF).Initialize(OutContext, TM);
121   
122   Mang = new Mangler(M);
123
124   // ELF Header
125   // ----------
126   // Fields e_shnum e_shstrndx are only known after all section have
127   // been emitted. They locations in the ouput buffer are recorded so
128   // to be patched up later.
129   //
130   // Note
131   // ----
132   // emitWord method behaves differently for ELF32 and ELF64, writing
133   // 4 bytes in the former and 8 in the last for *_off and *_addr elf types
134
135   ElfHdr.emitByte(0x7f); // e_ident[EI_MAG0]
136   ElfHdr.emitByte('E');  // e_ident[EI_MAG1]
137   ElfHdr.emitByte('L');  // e_ident[EI_MAG2]
138   ElfHdr.emitByte('F');  // e_ident[EI_MAG3]
139
140   ElfHdr.emitByte(TEW->getEIClass()); // e_ident[EI_CLASS]
141   ElfHdr.emitByte(TEW->getEIData());  // e_ident[EI_DATA]
142   ElfHdr.emitByte(EV_CURRENT);        // e_ident[EI_VERSION]
143   ElfHdr.emitAlignment(16);           // e_ident[EI_NIDENT-EI_PAD]
144
145   ElfHdr.emitWord16(ET_REL);             // e_type
146   ElfHdr.emitWord16(TEW->getEMachine()); // e_machine = target
147   ElfHdr.emitWord32(EV_CURRENT);         // e_version
148   ElfHdr.emitWord(0);                    // e_entry, no entry point in .o file
149   ElfHdr.emitWord(0);                    // e_phoff, no program header for .o
150   ELFHdr_e_shoff_Offset = ElfHdr.size();
151   ElfHdr.emitWord(0);                    // e_shoff = sec hdr table off in bytes
152   ElfHdr.emitWord32(TEW->getEFlags());   // e_flags = whatever the target wants
153   ElfHdr.emitWord16(TEW->getHdrSize());  // e_ehsize = ELF header size
154   ElfHdr.emitWord16(0);                  // e_phentsize = prog header entry size
155   ElfHdr.emitWord16(0);                  // e_phnum = # prog header entries = 0
156
157   // e_shentsize = Section header entry size
158   ElfHdr.emitWord16(TEW->getSHdrSize());
159
160   // e_shnum     = # of section header ents
161   ELFHdr_e_shnum_Offset = ElfHdr.size();
162   ElfHdr.emitWord16(0); // Placeholder
163
164   // e_shstrndx  = Section # of '.shstrtab'
165   ELFHdr_e_shstrndx_Offset = ElfHdr.size();
166   ElfHdr.emitWord16(0); // Placeholder
167
168   // Add the null section, which is required to be first in the file.
169   getNullSection();
170
171   // The first entry in the symtab is the null symbol and the second
172   // is a local symbol containing the module/file name
173   SymbolList.push_back(new ELFSym());
174   SymbolList.push_back(ELFSym::getFileSym());
175
176   return false;
177 }
178
179 // AddPendingGlobalSymbol - Add a global to be processed and to
180 // the global symbol lookup, use a zero index because the table
181 // index will be determined later.
182 void ELFWriter::AddPendingGlobalSymbol(const GlobalValue *GV, 
183                                        bool AddToLookup /* = false */) {
184   PendingGlobals.insert(GV);
185   if (AddToLookup) 
186     GblSymLookup[GV] = 0;
187 }
188
189 // AddPendingExternalSymbol - Add the external to be processed
190 // and to the external symbol lookup, use a zero index because
191 // the symbol table index will be determined later.
192 void ELFWriter::AddPendingExternalSymbol(const char *External) {
193   PendingExternals.insert(External);
194   ExtSymLookup[External] = 0;
195 }
196
197 ELFSection &ELFWriter::getDataSection() {
198   const MCSectionELF *Data = (const MCSectionELF *)TLOF.getDataSection();
199   return getSection(Data->getSectionName(), Data->getType(), 
200                     Data->getFlags(), 4);
201 }
202
203 ELFSection &ELFWriter::getBSSSection() {
204   const MCSectionELF *BSS = (const MCSectionELF *)TLOF.getBSSSection();
205   return getSection(BSS->getSectionName(), BSS->getType(), BSS->getFlags(), 4);
206 }
207
208 // getCtorSection - Get the static constructor section
209 ELFSection &ELFWriter::getCtorSection() {
210   const MCSectionELF *Ctor = (const MCSectionELF *)TLOF.getStaticCtorSection();
211   return getSection(Ctor->getSectionName(), Ctor->getType(), Ctor->getFlags()); 
212 }
213
214 // getDtorSection - Get the static destructor section
215 ELFSection &ELFWriter::getDtorSection() {
216   const MCSectionELF *Dtor = (const MCSectionELF *)TLOF.getStaticDtorSection();
217   return getSection(Dtor->getSectionName(), Dtor->getType(), Dtor->getFlags());
218 }
219
220 // getTextSection - Get the text section for the specified function
221 ELFSection &ELFWriter::getTextSection(Function *F) {
222   const MCSectionELF *Text = 
223     (const MCSectionELF *)TLOF.SectionForGlobal(F, Mang, TM);
224   return getSection(Text->getSectionName(), Text->getType(), Text->getFlags());
225 }
226
227 // getJumpTableSection - Get a read only section for constants when 
228 // emitting jump tables. TODO: add PIC support
229 ELFSection &ELFWriter::getJumpTableSection() {
230   const MCSectionELF *JT = 
231     (const MCSectionELF *)TLOF.getSectionForConstant(SectionKind::getReadOnly());
232   return getSection(JT->getSectionName(), JT->getType(), JT->getFlags(),
233                     TM.getTargetData()->getPointerABIAlignment());
234 }
235
236 // getConstantPoolSection - Get a constant pool section based on the machine 
237 // constant pool entry type and relocation info.
238 ELFSection &ELFWriter::getConstantPoolSection(MachineConstantPoolEntry &CPE) {
239   SectionKind Kind;
240   switch (CPE.getRelocationInfo()) {
241   default: llvm_unreachable("Unknown section kind");
242   case 2: Kind = SectionKind::getReadOnlyWithRel(); break;
243   case 1:
244     Kind = SectionKind::getReadOnlyWithRelLocal();
245     break;
246   case 0:
247     switch (TM.getTargetData()->getTypeAllocSize(CPE.getType())) {
248     case 4:  Kind = SectionKind::getMergeableConst4(); break;
249     case 8:  Kind = SectionKind::getMergeableConst8(); break;
250     case 16: Kind = SectionKind::getMergeableConst16(); break;
251     default: Kind = SectionKind::getMergeableConst(); break;
252     }
253   }
254
255   const MCSectionELF *CPSect = 
256     (const MCSectionELF *)TLOF.getSectionForConstant(Kind);
257   return getSection(CPSect->getSectionName(), CPSect->getType(), 
258                     CPSect->getFlags(), CPE.getAlignment());
259 }
260
261 // getRelocSection - Return the relocation section of section 'S'. 'RelA' 
262 // is true if the relocation section contains entries with addends.
263 ELFSection &ELFWriter::getRelocSection(ELFSection &S) {
264   unsigned SectionType = TEW->hasRelocationAddend() ?
265                 ELFSection::SHT_RELA : ELFSection::SHT_REL;
266
267   std::string SectionName(".rel");
268   if (TEW->hasRelocationAddend())
269     SectionName.append("a");
270   SectionName.append(S.getName());
271
272   return getSection(SectionName, SectionType, 0, TEW->getPrefELFAlignment());
273 }
274
275 // getGlobalELFVisibility - Returns the ELF specific visibility type
276 unsigned ELFWriter::getGlobalELFVisibility(const GlobalValue *GV) {
277   switch (GV->getVisibility()) {
278   default:
279     llvm_unreachable("unknown visibility type");
280   case GlobalValue::DefaultVisibility:
281     return ELFSym::STV_DEFAULT;
282   case GlobalValue::HiddenVisibility:
283     return ELFSym::STV_HIDDEN;
284   case GlobalValue::ProtectedVisibility:
285     return ELFSym::STV_PROTECTED;
286   }
287   return 0;
288 }
289
290 // getGlobalELFBinding - Returns the ELF specific binding type
291 unsigned ELFWriter::getGlobalELFBinding(const GlobalValue *GV) {
292   if (GV->hasInternalLinkage())
293     return ELFSym::STB_LOCAL;
294
295   if (GV->isWeakForLinker() && !GV->hasCommonLinkage())
296     return ELFSym::STB_WEAK;
297
298   return ELFSym::STB_GLOBAL;
299 }
300
301 // getGlobalELFType - Returns the ELF specific type for a global
302 unsigned ELFWriter::getGlobalELFType(const GlobalValue *GV) {
303   if (GV->isDeclaration())
304     return ELFSym::STT_NOTYPE;
305
306   if (isa<Function>(GV))
307     return ELFSym::STT_FUNC;
308
309   return ELFSym::STT_OBJECT;
310 }
311
312 // IsELFUndefSym - True if the global value must be marked as a symbol
313 // which points to a SHN_UNDEF section. This means that the symbol has
314 // no definition on the module.
315 static bool IsELFUndefSym(const GlobalValue *GV) {
316   return GV->isDeclaration() || (isa<Function>(GV));
317 }
318
319 // AddToSymbolList - Update the symbol lookup and If the symbol is 
320 // private add it to PrivateSyms list, otherwise to SymbolList. 
321 void ELFWriter::AddToSymbolList(ELFSym *GblSym) {
322   assert(GblSym->isGlobalValue() && "Symbol must be a global value");
323
324   const GlobalValue *GV = GblSym->getGlobalValue(); 
325   if (GV->hasPrivateLinkage()) {
326     // For a private symbols, keep track of the index inside 
327     // the private list since it will never go to the symbol 
328     // table and won't be patched up later.
329     PrivateSyms.push_back(GblSym);
330     GblSymLookup[GV] = PrivateSyms.size()-1;
331   } else {
332     // Non private symbol are left with zero indices until 
333     // they are patched up during the symbol table emition 
334     // (where the indicies are created).
335     SymbolList.push_back(GblSym);
336     GblSymLookup[GV] = 0;
337   }
338 }
339
340 // EmitGlobal - Choose the right section for global and emit it
341 void ELFWriter::EmitGlobal(const GlobalValue *GV) {
342
343   // Check if the referenced symbol is already emitted
344   if (GblSymLookup.find(GV) != GblSymLookup.end())
345     return;
346
347   // Handle ELF Bind, Visibility and Type for the current symbol
348   unsigned SymBind = getGlobalELFBinding(GV);
349   unsigned SymType = getGlobalELFType(GV);
350   bool IsUndefSym = IsELFUndefSym(GV);
351
352   ELFSym *GblSym = IsUndefSym ? ELFSym::getUndefGV(GV, SymBind)
353     : ELFSym::getGV(GV, SymBind, SymType, getGlobalELFVisibility(GV));
354
355   if (!IsUndefSym) {
356     assert(isa<GlobalVariable>(GV) && "GV not a global variable!");
357     const GlobalVariable *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GV);
358
359     // Handle special llvm globals
360     if (EmitSpecialLLVMGlobal(GVar))
361       return;
362
363     // Get the ELF section where this global belongs from TLOF
364     const MCSectionELF *S = 
365       (const MCSectionELF *)TLOF.SectionForGlobal(GV, Mang, TM);
366     ELFSection &ES = 
367       getSection(S->getSectionName(), S->getType(), S->getFlags());
368     SectionKind Kind = S->getKind();
369
370     // The symbol align should update the section alignment if needed
371     const TargetData *TD = TM.getTargetData();
372     unsigned Align = TD->getPreferredAlignment(GVar);
373     unsigned Size = TD->getTypeAllocSize(GVar->getInitializer()->getType());
374     GblSym->Size = Size;
375
376     if (S->HasCommonSymbols()) { // Symbol must go to a common section
377       GblSym->SectionIdx = ELFSection::SHN_COMMON;
378
379       // A new linkonce section is created for each global in the
380       // common section, the default alignment is 1 and the symbol
381       // value contains its alignment.
382       ES.Align = 1;
383       GblSym->Value = Align;
384
385     } else if (Kind.isBSS() || Kind.isThreadBSS()) { // Symbol goes to BSS.
386       GblSym->SectionIdx = ES.SectionIdx;
387
388       // Update the size with alignment and the next object can
389       // start in the right offset in the section
390       if (Align) ES.Size = (ES.Size + Align-1) & ~(Align-1);
391       ES.Align = std::max(ES.Align, Align);
392
393       // GblSym->Value should contain the virtual offset inside the section.
394       // Virtual because the BSS space is not allocated on ELF objects
395       GblSym->Value = ES.Size;
396       ES.Size += Size;
397
398     } else { // The symbol must go to some kind of data section
399       GblSym->SectionIdx = ES.SectionIdx;
400
401       // GblSym->Value should contain the symbol offset inside the section,
402       // and all symbols should start on their required alignment boundary
403       ES.Align = std::max(ES.Align, Align);
404       ES.emitAlignment(Align);
405       GblSym->Value = ES.size();
406
407       // Emit the global to the data section 'ES'
408       EmitGlobalConstant(GVar->getInitializer(), ES);
409     }
410   }
411
412   AddToSymbolList(GblSym);
413 }
414
415 void ELFWriter::EmitGlobalConstantStruct(const ConstantStruct *CVS,
416                                          ELFSection &GblS) {
417
418   // Print the fields in successive locations. Pad to align if needed!
419   const TargetData *TD = TM.getTargetData();
420   unsigned Size = TD->getTypeAllocSize(CVS->getType());
421   const StructLayout *cvsLayout = TD->getStructLayout(CVS->getType());
422   uint64_t sizeSoFar = 0;
423   for (unsigned i = 0, e = CVS->getNumOperands(); i != e; ++i) {
424     const Constant* field = CVS->getOperand(i);
425
426     // Check if padding is needed and insert one or more 0s.
427     uint64_t fieldSize = TD->getTypeAllocSize(field->getType());
428     uint64_t padSize = ((i == e-1 ? Size : cvsLayout->getElementOffset(i+1))
429                         - cvsLayout->getElementOffset(i)) - fieldSize;
430     sizeSoFar += fieldSize + padSize;
431
432     // Now print the actual field value.
433     EmitGlobalConstant(field, GblS);
434
435     // Insert padding - this may include padding to increase the size of the
436     // current field up to the ABI size (if the struct is not packed) as well
437     // as padding to ensure that the next field starts at the right offset.
438     GblS.emitZeros(padSize);
439   }
440   assert(sizeSoFar == cvsLayout->getSizeInBytes() &&
441          "Layout of constant struct may be incorrect!");
442 }
443
444 void ELFWriter::EmitGlobalConstant(const Constant *CV, ELFSection &GblS) {
445   const TargetData *TD = TM.getTargetData();
446   unsigned Size = TD->getTypeAllocSize(CV->getType());
447
448   if (const ConstantArray *CVA = dyn_cast<ConstantArray>(CV)) {
449     for (unsigned i = 0, e = CVA->getNumOperands(); i != e; ++i)
450       EmitGlobalConstant(CVA->getOperand(i), GblS);
451     return;
452   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(CV)) {
453     GblS.emitZeros(Size);
454     return;
455   } else if (const ConstantStruct *CVS = dyn_cast<ConstantStruct>(CV)) {
456     EmitGlobalConstantStruct(CVS, GblS);
457     return;
458   } else if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(CV)) {
459     APInt Val = CFP->getValueAPF().bitcastToAPInt();
460     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
461       GblS.emitWord64(Val.getZExtValue());
462     else if (CFP->getType()->isFloatTy())
463       GblS.emitWord32(Val.getZExtValue());
464     else if (CFP->getType()->isX86_FP80Ty()) {
465       unsigned PadSize = TD->getTypeAllocSize(CFP->getType())-
466                          TD->getTypeStoreSize(CFP->getType());
467       GblS.emitWordFP80(Val.getRawData(), PadSize);
468     } else if (CFP->getType()->isPPC_FP128Ty())
469       llvm_unreachable("PPC_FP128Ty global emission not implemented");
470     return;
471   } else if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CV)) {
472     if (Size == 1)
473       GblS.emitByte(CI->getZExtValue());
474     else if (Size == 2) 
475       GblS.emitWord16(CI->getZExtValue());
476     else if (Size == 4)
477       GblS.emitWord32(CI->getZExtValue());
478     else 
479       EmitGlobalConstantLargeInt(CI, GblS);
480     return;
481   } else if (const ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(CV)) {
482     const VectorType *PTy = CP->getType();
483     for (unsigned I = 0, E = PTy->getNumElements(); I < E; ++I)
484       EmitGlobalConstant(CP->getOperand(I), GblS);
485     return;
486   } else if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CV)) {
487     // Resolve a constant expression which returns a (Constant, Offset)
488     // pair. If 'Res.first' is a GlobalValue, emit a relocation with 
489     // the offset 'Res.second', otherwise emit a global constant like
490     // it is always done for not contant expression types.
491     CstExprResTy Res = ResolveConstantExpr(CE);
492     const Constant *Op = Res.first;
493
494     if (isa<GlobalValue>(Op))
495       EmitGlobalDataRelocation(cast<const GlobalValue>(Op), 
496                                TD->getTypeAllocSize(Op->getType()), 
497                                GblS, Res.second);
498     else
499       EmitGlobalConstant(Op, GblS);
500
501     return;
502   } else if (CV->getType()->getTypeID() == Type::PointerTyID) {
503     // Fill the data entry with zeros or emit a relocation entry
504     if (isa<ConstantPointerNull>(CV))
505       GblS.emitZeros(Size);
506     else 
507       EmitGlobalDataRelocation(cast<const GlobalValue>(CV), 
508                                Size, GblS);
509     return;
510   } else if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(CV)) {
511     // This is a constant address for a global variable or function and
512     // therefore must be referenced using a relocation entry.
513     EmitGlobalDataRelocation(GV, Size, GblS);
514     return;
515   }
516
517   std::string msg;
518   raw_string_ostream ErrorMsg(msg);
519   ErrorMsg << "Constant unimp for type: " << *CV->getType();
520   llvm_report_error(ErrorMsg.str());
521 }
522
523 // ResolveConstantExpr - Resolve the constant expression until it stop
524 // yielding other constant expressions.
525 CstExprResTy ELFWriter::ResolveConstantExpr(const Constant *CV) {
526   const TargetData *TD = TM.getTargetData();
527   
528   // There ins't constant expression inside others anymore
529   if (!isa<ConstantExpr>(CV))
530     return std::make_pair(CV, 0);
531
532   const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CV);
533   switch (CE->getOpcode()) {
534   case Instruction::BitCast:
535     return ResolveConstantExpr(CE->getOperand(0));
536   
537   case Instruction::GetElementPtr: {
538     const Constant *ptrVal = CE->getOperand(0);
539     SmallVector<Value*, 8> idxVec(CE->op_begin()+1, CE->op_end());
540     int64_t Offset = TD->getIndexedOffset(ptrVal->getType(), &idxVec[0],
541                                           idxVec.size());
542     return std::make_pair(ptrVal, Offset);
543   }
544   case Instruction::IntToPtr: {
545     Constant *Op = CE->getOperand(0);
546     Op = ConstantExpr::getIntegerCast(Op, TD->getIntPtrType(CV->getContext()),
547                                       false/*ZExt*/);
548     return ResolveConstantExpr(Op);
549   }
550   case Instruction::PtrToInt: {
551     Constant *Op = CE->getOperand(0);
552     const Type *Ty = CE->getType();
553
554     // We can emit the pointer value into this slot if the slot is an
555     // integer slot greater or equal to the size of the pointer.
556     if (TD->getTypeAllocSize(Ty) == TD->getTypeAllocSize(Op->getType()))
557       return ResolveConstantExpr(Op);
558
559     llvm_unreachable("Integer size less then pointer size");
560   }
561   case Instruction::Add:
562   case Instruction::Sub: {
563     // Only handle cases where there's a constant expression with GlobalValue
564     // as first operand and ConstantInt as second, which are the cases we can
565     // solve direclty using a relocation entry. GlobalValue=Op0, CstInt=Op1
566     // 1)  Instruction::Add  => (global) + CstInt
567     // 2)  Instruction::Sub  => (global) + -CstInt
568     const Constant *Op0 = CE->getOperand(0); 
569     const Constant *Op1 = CE->getOperand(1); 
570     assert(isa<ConstantInt>(Op1) && "Op1 must be a ConstantInt");
571
572     CstExprResTy Res = ResolveConstantExpr(Op0);
573     assert(isa<GlobalValue>(Res.first) && "Op0 must be a GlobalValue");
574
575     const APInt &RHS = cast<ConstantInt>(Op1)->getValue();
576     switch (CE->getOpcode()) {
577     case Instruction::Add: 
578       return std::make_pair(Res.first, RHS.getSExtValue());
579     case Instruction::Sub:
580       return std::make_pair(Res.first, (-RHS).getSExtValue());
581     }
582   }
583   }
584
585   std::string msg(CE->getOpcodeName());
586   raw_string_ostream ErrorMsg(msg);
587   ErrorMsg << ": Unsupported ConstantExpr type";
588   llvm_report_error(ErrorMsg.str());
589
590   return std::make_pair(CV, 0); // silence warning
591 }
592
593 void ELFWriter::EmitGlobalDataRelocation(const GlobalValue *GV, unsigned Size,
594                                          ELFSection &GblS, int64_t Offset) {
595   // Create the relocation entry for the global value
596   MachineRelocation MR =
597     MachineRelocation::getGV(GblS.getCurrentPCOffset(),
598                              TEW->getAbsoluteLabelMachineRelTy(),
599                              const_cast<GlobalValue*>(GV),
600                              Offset);
601
602   // Fill the data entry with zeros
603   GblS.emitZeros(Size);
604
605   // Add the relocation entry for the current data section
606   GblS.addRelocation(MR);
607 }
608
609 void ELFWriter::EmitGlobalConstantLargeInt(const ConstantInt *CI, 
610                                            ELFSection &S) {
611   const TargetData *TD = TM.getTargetData();
612   unsigned BitWidth = CI->getBitWidth();
613   assert(isPowerOf2_32(BitWidth) &&
614          "Non-power-of-2-sized integers not handled!");
615
616   const uint64_t *RawData = CI->getValue().getRawData();
617   uint64_t Val = 0;
618   for (unsigned i = 0, e = BitWidth / 64; i != e; ++i) {
619     Val = (TD->isBigEndian()) ? RawData[e - i - 1] : RawData[i];
620     S.emitWord64(Val);
621   }
622 }
623
624 /// EmitSpecialLLVMGlobal - Check to see if the specified global is a
625 /// special global used by LLVM.  If so, emit it and return true, otherwise
626 /// do nothing and return false.
627 bool ELFWriter::EmitSpecialLLVMGlobal(const GlobalVariable *GV) {
628   if (GV->getName() == "llvm.used")
629     llvm_unreachable("not implemented yet");
630
631   // Ignore debug and non-emitted data.  This handles llvm.compiler.used.
632   if (GV->getSection() == "llvm.metadata" ||
633       GV->hasAvailableExternallyLinkage())
634     return true;
635   
636   if (!GV->hasAppendingLinkage()) return false;
637
638   assert(GV->hasInitializer() && "Not a special LLVM global!");
639   
640   const TargetData *TD = TM.getTargetData();
641   unsigned Align = TD->getPointerPrefAlignment();
642   if (GV->getName() == "llvm.global_ctors") {
643     ELFSection &Ctor = getCtorSection();
644     Ctor.emitAlignment(Align);
645     EmitXXStructorList(GV->getInitializer(), Ctor);
646     return true;
647   } 
648   
649   if (GV->getName() == "llvm.global_dtors") {
650     ELFSection &Dtor = getDtorSection();
651     Dtor.emitAlignment(Align);
652     EmitXXStructorList(GV->getInitializer(), Dtor);
653     return true;
654   }
655   
656   return false;
657 }
658
659 /// EmitXXStructorList - Emit the ctor or dtor list.  This just emits out the 
660 /// function pointers, ignoring the init priority.
661 void ELFWriter::EmitXXStructorList(Constant *List, ELFSection &Xtor) {
662   // Should be an array of '{ int, void ()* }' structs.  The first value is the
663   // init priority, which we ignore.
664   if (!isa<ConstantArray>(List)) return;
665   ConstantArray *InitList = cast<ConstantArray>(List);
666   for (unsigned i = 0, e = InitList->getNumOperands(); i != e; ++i)
667     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(InitList->getOperand(i))){
668       if (CS->getNumOperands() != 2) return;  // Not array of 2-element structs.
669
670       if (CS->getOperand(1)->isNullValue())
671         return;  // Found a null terminator, exit printing.
672       // Emit the function pointer.
673       EmitGlobalConstant(CS->getOperand(1), Xtor);
674     }
675 }
676
677 bool ELFWriter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
678   // Nothing to do here, this is all done through the ElfCE object above.
679   return false;
680 }
681
682 /// doFinalization - Now that the module has been completely processed, emit
683 /// the ELF file to 'O'.
684 bool ELFWriter::doFinalization(Module &M) {
685   // Emit .data section placeholder
686   getDataSection();
687
688   // Emit .bss section placeholder
689   getBSSSection();
690
691   // Build and emit data, bss and "common" sections.
692   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
693        I != E; ++I)
694     EmitGlobal(I);
695
696   // Emit all pending globals
697   for (PendingGblsIter I = PendingGlobals.begin(), E = PendingGlobals.end();
698        I != E; ++I)
699     EmitGlobal(*I);
700
701   // Emit all pending externals
702   for (PendingExtsIter I = PendingExternals.begin(), E = PendingExternals.end();
703        I != E; ++I)
704     SymbolList.push_back(ELFSym::getExtSym(*I));
705
706   // Emit non-executable stack note
707   if (MAI->getNonexecutableStackDirective())
708     getNonExecStackSection();
709
710   // Emit a symbol for each section created until now, skip null section
711   for (unsigned i = 1, e = SectionList.size(); i < e; ++i) {
712     ELFSection &ES = *SectionList[i];
713     ELFSym *SectionSym = ELFSym::getSectionSym();
714     SectionSym->SectionIdx = ES.SectionIdx;
715     SymbolList.push_back(SectionSym);
716     ES.Sym = SymbolList.back();
717   }
718
719   // Emit string table
720   EmitStringTable(M.getModuleIdentifier());
721
722   // Emit the symbol table now, if non-empty.
723   EmitSymbolTable();
724
725   // Emit the relocation sections.
726   EmitRelocations();
727
728   // Emit the sections string table.
729   EmitSectionTableStringTable();
730
731   // Dump the sections and section table to the .o file.
732   OutputSectionsAndSectionTable();
733
734   return false;
735 }
736
737 // RelocateField - Patch relocatable field with 'Offset' in 'BO'
738 // using a 'Value' of known 'Size'
739 void ELFWriter::RelocateField(BinaryObject &BO, uint32_t Offset,
740                               int64_t Value, unsigned Size) {
741   if (Size == 32)
742     BO.fixWord32(Value, Offset);
743   else if (Size == 64)
744     BO.fixWord64(Value, Offset);
745   else
746     llvm_unreachable("don't know howto patch relocatable field");
747 }
748
749 /// EmitRelocations - Emit relocations
750 void ELFWriter::EmitRelocations() {
751
752   // True if the target uses the relocation entry to hold the addend,
753   // otherwise the addend is written directly to the relocatable field.
754   bool HasRelA = TEW->hasRelocationAddend();
755
756   // Create Relocation sections for each section which needs it.
757   for (unsigned i=0, e=SectionList.size(); i != e; ++i) {
758     ELFSection &S = *SectionList[i];
759
760     // This section does not have relocations
761     if (!S.hasRelocations()) continue;
762     ELFSection &RelSec = getRelocSection(S);
763
764     // 'Link' - Section hdr idx of the associated symbol table
765     // 'Info' - Section hdr idx of the section to which the relocation applies
766     ELFSection &SymTab = getSymbolTableSection();
767     RelSec.Link = SymTab.SectionIdx;
768     RelSec.Info = S.SectionIdx;
769     RelSec.EntSize = TEW->getRelocationEntrySize();
770
771     // Get the relocations from Section
772     std::vector<MachineRelocation> Relos = S.getRelocations();
773     for (std::vector<MachineRelocation>::iterator MRI = Relos.begin(),
774          MRE = Relos.end(); MRI != MRE; ++MRI) {
775       MachineRelocation &MR = *MRI;
776
777       // Relocatable field offset from the section start
778       unsigned RelOffset = MR.getMachineCodeOffset();
779
780       // Symbol index in the symbol table
781       unsigned SymIdx = 0;
782
783       // Target specific relocation field type and size
784       unsigned RelType = TEW->getRelocationType(MR.getRelocationType());
785       unsigned RelTySize = TEW->getRelocationTySize(RelType);
786       int64_t Addend = 0;
787
788       // There are several machine relocations types, and each one of
789       // them needs a different approach to retrieve the symbol table index.
790       if (MR.isGlobalValue()) {
791         const GlobalValue *G = MR.getGlobalValue();
792         int64_t GlobalOffset = MR.getConstantVal();
793         SymIdx = GblSymLookup[G];
794         if (G->hasPrivateLinkage()) {
795           // If the target uses a section offset in the relocation:
796           // SymIdx + Addend = section sym for global + section offset
797           unsigned SectionIdx = PrivateSyms[SymIdx]->SectionIdx;
798           Addend = PrivateSyms[SymIdx]->Value + GlobalOffset;
799           SymIdx = SectionList[SectionIdx]->getSymbolTableIndex();
800         } else {
801           Addend = TEW->getDefaultAddendForRelTy(RelType, GlobalOffset);
802         }
803       } else if (MR.isExternalSymbol()) {
804         const char *ExtSym = MR.getExternalSymbol();
805         SymIdx = ExtSymLookup[ExtSym];
806         Addend = TEW->getDefaultAddendForRelTy(RelType);
807       } else {
808         // Get the symbol index for the section symbol
809         unsigned SectionIdx = MR.getConstantVal();
810         SymIdx = SectionList[SectionIdx]->getSymbolTableIndex();
811
812         // The symbol offset inside the section
813         int64_t SymOffset = (int64_t)MR.getResultPointer();
814
815         // For pc relative relocations where symbols are defined in the same
816         // section they are referenced, ignore the relocation entry and patch
817         // the relocatable field with the symbol offset directly.
818         if (S.SectionIdx == SectionIdx && TEW->isPCRelativeRel(RelType)) {
819           int64_t Value = TEW->computeRelocation(SymOffset, RelOffset, RelType);
820           RelocateField(S, RelOffset, Value, RelTySize);
821           continue;
822         }
823
824         Addend = TEW->getDefaultAddendForRelTy(RelType, SymOffset);
825       }
826
827       // The target without addend on the relocation symbol must be
828       // patched in the relocation place itself to contain the addend
829       // otherwise write zeros to make sure there is no garbage there
830       RelocateField(S, RelOffset, HasRelA ? 0 : Addend, RelTySize);
831
832       // Get the relocation entry and emit to the relocation section
833       ELFRelocation Rel(RelOffset, SymIdx, RelType, HasRelA, Addend);
834       EmitRelocation(RelSec, Rel, HasRelA);
835     }
836   }
837 }
838
839 /// EmitRelocation - Write relocation 'Rel' to the relocation section 'Rel'
840 void ELFWriter::EmitRelocation(BinaryObject &RelSec, ELFRelocation &Rel,
841                                bool HasRelA) {
842   RelSec.emitWord(Rel.getOffset());
843   RelSec.emitWord(Rel.getInfo(is64Bit));
844   if (HasRelA)
845     RelSec.emitWord(Rel.getAddend());
846 }
847
848 /// EmitSymbol - Write symbol 'Sym' to the symbol table 'SymbolTable'
849 void ELFWriter::EmitSymbol(BinaryObject &SymbolTable, ELFSym &Sym) {
850   if (is64Bit) {
851     SymbolTable.emitWord32(Sym.NameIdx);
852     SymbolTable.emitByte(Sym.Info);
853     SymbolTable.emitByte(Sym.Other);
854     SymbolTable.emitWord16(Sym.SectionIdx);
855     SymbolTable.emitWord64(Sym.Value);
856     SymbolTable.emitWord64(Sym.Size);
857   } else {
858     SymbolTable.emitWord32(Sym.NameIdx);
859     SymbolTable.emitWord32(Sym.Value);
860     SymbolTable.emitWord32(Sym.Size);
861     SymbolTable.emitByte(Sym.Info);
862     SymbolTable.emitByte(Sym.Other);
863     SymbolTable.emitWord16(Sym.SectionIdx);
864   }
865 }
866
867 /// EmitSectionHeader - Write section 'Section' header in 'SHdrTab'
868 /// Section Header Table
869 void ELFWriter::EmitSectionHeader(BinaryObject &SHdrTab,
870                                   const ELFSection &SHdr) {
871   SHdrTab.emitWord32(SHdr.NameIdx);
872   SHdrTab.emitWord32(SHdr.Type);
873   if (is64Bit) {
874     SHdrTab.emitWord64(SHdr.Flags);
875     SHdrTab.emitWord(SHdr.Addr);
876     SHdrTab.emitWord(SHdr.Offset);
877     SHdrTab.emitWord64(SHdr.Size);
878     SHdrTab.emitWord32(SHdr.Link);
879     SHdrTab.emitWord32(SHdr.Info);
880     SHdrTab.emitWord64(SHdr.Align);
881     SHdrTab.emitWord64(SHdr.EntSize);
882   } else {
883     SHdrTab.emitWord32(SHdr.Flags);
884     SHdrTab.emitWord(SHdr.Addr);
885     SHdrTab.emitWord(SHdr.Offset);
886     SHdrTab.emitWord32(SHdr.Size);
887     SHdrTab.emitWord32(SHdr.Link);
888     SHdrTab.emitWord32(SHdr.Info);
889     SHdrTab.emitWord32(SHdr.Align);
890     SHdrTab.emitWord32(SHdr.EntSize);
891   }
892 }
893
894 /// EmitStringTable - If the current symbol table is non-empty, emit the string
895 /// table for it
896 void ELFWriter::EmitStringTable(const std::string &ModuleName) {
897   if (!SymbolList.size()) return;  // Empty symbol table.
898   ELFSection &StrTab = getStringTableSection();
899
900   // Set the zero'th symbol to a null byte, as required.
901   StrTab.emitByte(0);
902
903   // Walk on the symbol list and write symbol names into the string table.
904   unsigned Index = 1;
905   for (ELFSymIter I=SymbolList.begin(), E=SymbolList.end(); I != E; ++I) {
906     ELFSym &Sym = *(*I);
907
908     std::string Name;
909     if (Sym.isGlobalValue())
910       Name.append(Mang->getMangledName(Sym.getGlobalValue()));
911     else if (Sym.isExternalSym())
912       Name.append(Sym.getExternalSymbol());
913     else if (Sym.isFileType())
914       Name.append(ModuleName);
915
916     if (Name.empty()) {
917       Sym.NameIdx = 0;
918     } else {
919       Sym.NameIdx = Index;
920       StrTab.emitString(Name);
921
922       // Keep track of the number of bytes emitted to this section.
923       Index += Name.size()+1;
924     }
925   }
926   assert(Index == StrTab.size());
927   StrTab.Size = Index;
928 }
929
930 // SortSymbols - On the symbol table local symbols must come before
931 // all other symbols with non-local bindings. The return value is
932 // the position of the first non local symbol.
933 unsigned ELFWriter::SortSymbols() {
934   unsigned FirstNonLocalSymbol;
935   std::vector<ELFSym*> LocalSyms, OtherSyms;
936
937   for (ELFSymIter I=SymbolList.begin(), E=SymbolList.end(); I != E; ++I) {
938     if ((*I)->isLocalBind())
939       LocalSyms.push_back(*I);
940     else
941       OtherSyms.push_back(*I);
942   }
943   SymbolList.clear();
944   FirstNonLocalSymbol = LocalSyms.size();
945
946   for (unsigned i = 0; i < FirstNonLocalSymbol; ++i)
947     SymbolList.push_back(LocalSyms[i]);
948
949   for (ELFSymIter I=OtherSyms.begin(), E=OtherSyms.end(); I != E; ++I)
950     SymbolList.push_back(*I);
951
952   LocalSyms.clear();
953   OtherSyms.clear();
954
955   return FirstNonLocalSymbol;
956 }
957
958 /// EmitSymbolTable - Emit the symbol table itself.
959 void ELFWriter::EmitSymbolTable() {
960   if (!SymbolList.size()) return;  // Empty symbol table.
961
962   // Now that we have emitted the string table and know the offset into the
963   // string table of each symbol, emit the symbol table itself.
964   ELFSection &SymTab = getSymbolTableSection();
965   SymTab.Align = TEW->getPrefELFAlignment();
966
967   // Section Index of .strtab.
968   SymTab.Link = getStringTableSection().SectionIdx;
969
970   // Size of each symtab entry.
971   SymTab.EntSize = TEW->getSymTabEntrySize();
972
973   // Reorder the symbol table with local symbols first!
974   unsigned FirstNonLocalSymbol = SortSymbols();
975
976   // Emit all the symbols to the symbol table.
977   for (unsigned i = 0, e = SymbolList.size(); i < e; ++i) {
978     ELFSym &Sym = *SymbolList[i];
979
980     // Emit symbol to the symbol table
981     EmitSymbol(SymTab, Sym);
982
983     // Record the symbol table index for each symbol
984     if (Sym.isGlobalValue())
985       GblSymLookup[Sym.getGlobalValue()] = i;
986     else if (Sym.isExternalSym())
987       ExtSymLookup[Sym.getExternalSymbol()] = i;
988
989     // Keep track on the symbol index into the symbol table
990     Sym.SymTabIdx = i;
991   }
992
993   // One greater than the symbol table index of the last local symbol
994   SymTab.Info = FirstNonLocalSymbol;
995   SymTab.Size = SymTab.size();
996 }
997
998 /// EmitSectionTableStringTable - This method adds and emits a section for the
999 /// ELF Section Table string table: the string table that holds all of the
1000 /// section names.
1001 void ELFWriter::EmitSectionTableStringTable() {
1002   // First step: add the section for the string table to the list of sections:
1003   ELFSection &SHStrTab = getSectionHeaderStringTableSection();
1004
1005   // Now that we know which section number is the .shstrtab section, update the
1006   // e_shstrndx entry in the ELF header.
1007   ElfHdr.fixWord16(SHStrTab.SectionIdx, ELFHdr_e_shstrndx_Offset);
1008
1009   // Set the NameIdx of each section in the string table and emit the bytes for
1010   // the string table.
1011   unsigned Index = 0;
1012
1013   for (ELFSectionIter I=SectionList.begin(), E=SectionList.end(); I != E; ++I) {
1014     ELFSection &S = *(*I);
1015     // Set the index into the table.  Note if we have lots of entries with
1016     // common suffixes, we could memoize them here if we cared.
1017     S.NameIdx = Index;
1018     SHStrTab.emitString(S.getName());
1019
1020     // Keep track of the number of bytes emitted to this section.
1021     Index += S.getName().size()+1;
1022   }
1023
1024   // Set the size of .shstrtab now that we know what it is.
1025   assert(Index == SHStrTab.size());
1026   SHStrTab.Size = Index;
1027 }
1028
1029 /// OutputSectionsAndSectionTable - Now that we have constructed the file header
1030 /// and all of the sections, emit these to the ostream destination and emit the
1031 /// SectionTable.
1032 void ELFWriter::OutputSectionsAndSectionTable() {
1033   // Pass #1: Compute the file offset for each section.
1034   size_t FileOff = ElfHdr.size();   // File header first.
1035
1036   // Adjust alignment of all section if needed, skip the null section.
1037   for (unsigned i=1, e=SectionList.size(); i < e; ++i) {
1038     ELFSection &ES = *SectionList[i];
1039     if (!ES.size()) {
1040       ES.Offset = FileOff;
1041       continue;
1042     }
1043
1044     // Update Section size
1045     if (!ES.Size)
1046       ES.Size = ES.size();
1047
1048     // Align FileOff to whatever the alignment restrictions of the section are.
1049     if (ES.Align)
1050       FileOff = (FileOff+ES.Align-1) & ~(ES.Align-1);
1051
1052     ES.Offset = FileOff;
1053     FileOff += ES.Size;
1054   }
1055
1056   // Align Section Header.
1057   unsigned TableAlign = TEW->getPrefELFAlignment();
1058   FileOff = (FileOff+TableAlign-1) & ~(TableAlign-1);
1059
1060   // Now that we know where all of the sections will be emitted, set the e_shnum
1061   // entry in the ELF header.
1062   ElfHdr.fixWord16(NumSections, ELFHdr_e_shnum_Offset);
1063
1064   // Now that we know the offset in the file of the section table, update the
1065   // e_shoff address in the ELF header.
1066   ElfHdr.fixWord(FileOff, ELFHdr_e_shoff_Offset);
1067
1068   // Now that we know all of the data in the file header, emit it and all of the
1069   // sections!
1070   O.write((char *)&ElfHdr.getData()[0], ElfHdr.size());
1071   FileOff = ElfHdr.size();
1072
1073   // Section Header Table blob
1074   BinaryObject SHdrTable(isLittleEndian, is64Bit);
1075
1076   // Emit all of sections to the file and build the section header table.
1077   for (ELFSectionIter I=SectionList.begin(), E=SectionList.end(); I != E; ++I) {
1078     ELFSection &S = *(*I);
1079     DEBUG(dbgs() << "SectionIdx: " << S.SectionIdx << ", Name: " << S.getName()
1080                  << ", Size: " << S.Size << ", Offset: " << S.Offset
1081                  << ", SectionData Size: " << S.size() << "\n");
1082
1083     // Align FileOff to whatever the alignment restrictions of the section are.
1084     if (S.size()) {
1085       if (S.Align)  {
1086         for (size_t NewFileOff = (FileOff+S.Align-1) & ~(S.Align-1);
1087              FileOff != NewFileOff; ++FileOff)
1088           O << (char)0xAB;
1089       }
1090       O.write((char *)&S.getData()[0], S.Size);
1091       FileOff += S.Size;
1092     }
1093
1094     EmitSectionHeader(SHdrTable, S);
1095   }
1096
1097   // Align output for the section table.
1098   for (size_t NewFileOff = (FileOff+TableAlign-1) & ~(TableAlign-1);
1099        FileOff != NewFileOff; ++FileOff)
1100     O << (char)0xAB;
1101
1102   // Emit the section table itself.
1103   O.write((char *)&SHdrTable.getData()[0], SHdrTable.size());
1104 }