lib/CodeGen/ELFWriter.h

   1 //===-- ELFWriter.h - Target-independent ELF writer support -----*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by Chris Lattner and is distributed under the
   6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the ELFWriter class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef ELFWRITER_H
  15 #define ELFWRITER_H
  16
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  18 #include <list>
  19
  20 namespace llvm {
  21   class GlobalVariable;
  22   class Mangler;
  23   class MachineCodeEmitter;
  24   class ELFCodeEmitter;
  25
  26   /// ELFWriter - This class implements the common target-independent code for
  27   /// writing ELF files.  Targets should derive a class from this to
  28   /// parameterize the output format.
  29   ///
  30   class ELFWriter : public MachineFunctionPass {
  31     friend class ELFCodeEmitter;
  32   public:
  33     static char ID;
  34
  35     MachineCodeEmitter &getMachineCodeEmitter() const {
  36       return *(MachineCodeEmitter*)MCE;
  37     }
  38
  39     ELFWriter(std::ostream &O, TargetMachine &TM);
  40     ~ELFWriter();
  41
  42     typedef std::vector<unsigned char> DataBuffer;
  43
  44   protected:
  45     /// Output stream to send the resultant object file to.
  46     ///
  47     std::ostream &O;
  48
  49     /// Target machine description.
  50     ///
  51     TargetMachine &TM;
  52
  53     /// Mang - The object used to perform name mangling for this module.
  54     ///
  55     Mangler *Mang;
  56
  57     /// MCE - The MachineCodeEmitter object that we are exposing to emit machine
  58     /// code for functions to the .o file.
  59     ELFCodeEmitter *MCE;
  60
  61     //===------------------------------------------------------------------===//
  62     // Properties to be set by the derived class ctor, used to configure the
  63     // ELFWriter.
  64
  65     // e_machine - This field is the target specific value to emit as the
  66     // e_machine member of the ELF header.
  67     unsigned short e_machine;
  68
  69     // e_flags - The machine flags for the target.  This defaults to zero.
  70     unsigned e_flags;
  71
  72     //===------------------------------------------------------------------===//
  73     // Properties inferred automatically from the target machine.
  74     //
  75
  76     /// is64Bit/isLittleEndian - This information is inferred from the target
  77     /// machine directly, indicating whether to emit a 32- or 64-bit ELF file.
  78     bool is64Bit, isLittleEndian;
  79
  80     /// doInitialization - Emit the file header and all of the global variables
  81     /// for the module to the ELF file.
  82     bool doInitialization(Module &M);
  83
  84     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  85
  86
  87     /// doFinalization - Now that the module has been completely processed, emit
  88     /// the ELF file to 'O'.
  89     bool doFinalization(Module &M);
  90
  91   private:
  92     // The buffer we accumulate the file header into.  Note that this should be
  93     // changed into something much more efficient later (and the bitcode writer
  94     // as well!).
  95     DataBuffer FileHeader;
  96
  97     /// ELFSection - This struct contains information about each section that is
  98     /// emitted to the file.  This is eventually turned into the section header
  99     /// table at the end of the file.
 100     struct ELFSection {
 101       std::string Name;       // Name of the section.
 102       unsigned NameIdx;       // Index in .shstrtab of name, once emitted.
 103       unsigned Type;
 104       unsigned Flags;
 105       uint64_t Addr;
 106       unsigned Offset;
 107       unsigned Size;
 108       unsigned Link;
 109       unsigned Info;
 110       unsigned Align;
 111       unsigned EntSize;
 112
 113       /// SectionIdx - The number of the section in the Section Table.
 114       ///
 115       unsigned short SectionIdx;
 116
 117       /// SectionData - The actual data for this section which we are building
 118       /// up for emission to the file.
 119       DataBuffer SectionData;
 120
 121       enum { SHT_NULL = 0, SHT_PROGBITS = 1, SHT_SYMTAB = 2, SHT_STRTAB = 3,
 122              SHT_RELA = 4, SHT_HASH = 5, SHT_DYNAMIC = 6, SHT_NOTE = 7,
 123              SHT_NOBITS = 8, SHT_REL = 9, SHT_SHLIB = 10, SHT_DYNSYM = 11 };
 124       enum { SHN_UNDEF = 0, SHN_ABS = 0xFFF1, SHN_COMMON = 0xFFF2 };
 125       enum {   // SHF - ELF Section Header Flags
 126         SHF_WRITE            = 1 << 0, // Writable
 127         SHF_ALLOC            = 1 << 1, // Mapped into the process addr space
 128         SHF_EXECINSTR        = 1 << 2, // Executable
 129         SHF_MERGE            = 1 << 4, // Might be merged if equal
 130         SHF_STRINGS          = 1 << 5, // Contains null-terminated strings
 131         SHF_INFO_LINK        = 1 << 6, // 'sh_info' contains SHT index
 132         SHF_LINK_ORDER       = 1 << 7, // Preserve order after combining
 133         SHF_OS_NONCONFORMING = 1 << 8, // nonstandard OS support required
 134         SHF_GROUP            = 1 << 9, // Section is a member of a group
 135         SHF_TLS              = 1 << 10 // Section holds thread-local data
 136       };
 137
 138       ELFSection(const std::string &name)
 139         : Name(name), Type(0), Flags(0), Addr(0), Offset(0), Size(0),
 140           Link(0), Info(0), Align(0), EntSize(0) {
 141       }
 142     };
 143
 144     /// SectionList - This is the list of sections that we have emitted to the
 145     /// file.  Once the file has been completely built, the section header table
 146     /// is constructed from this info.
 147     std::list<ELFSection> SectionList;
 148     unsigned NumSections;   // Always = SectionList.size()
 149
 150     /// SectionLookup - This is a mapping from section name to section number in
 151     /// the SectionList.
 152     std::map<std::string, ELFSection*> SectionLookup;
 153
 154     /// getSection - Return the section with the specified name, creating a new
 155     /// section if one does not already exist.
 156     ELFSection &getSection(const std::string &Name,
 157                            unsigned Type, unsigned Flags = 0) {
 158       ELFSection *&SN = SectionLookup[Name];
 159       if (SN) return *SN;
 160
 161       SectionList.push_back(Name);
 162       SN = &SectionList.back();
 163       SN->SectionIdx = NumSections++;
 164       SN->Type = Type;
 165       SN->Flags = Flags;
 166       return *SN;
 167     }
 168
 169     ELFSection &getDataSection() {
 170       return getSection(".data", ELFSection::SHT_PROGBITS,
 171                         ELFSection::SHF_WRITE | ELFSection::SHF_ALLOC);
 172     }
 173     ELFSection &getBSSSection() {
 174       return getSection(".bss", ELFSection::SHT_NOBITS,
 175                         ELFSection::SHF_WRITE | ELFSection::SHF_ALLOC);
 176     }
 177
 178     /// ELFSym - This struct contains information about each symbol that is
 179     /// added to logical symbol table for the module.  This is eventually
 180     /// turned into a real symbol table in the file.
 181     struct ELFSym {
 182       const GlobalValue *GV;    // The global value this corresponds to.
 183       unsigned NameIdx;         // Index in .strtab of name, once emitted.
 184       uint64_t Value;
 185       unsigned Size;
 186       unsigned char Info;
 187       unsigned char Other;
 188       unsigned short SectionIdx;
 189
 190       enum { STB_LOCAL = 0, STB_GLOBAL = 1, STB_WEAK = 2 };
 191       enum { STT_NOTYPE = 0, STT_OBJECT = 1, STT_FUNC = 2, STT_SECTION = 3,
 192              STT_FILE = 4 };
 193       ELFSym(const GlobalValue *gv) : GV(gv), Value(0), Size(0), Info(0),
 194                                       Other(0), SectionIdx(0) {}
 195
 196       void SetBind(unsigned X) {
 197         assert(X == (X & 0xF) && "Bind value out of range!");
 198         Info = (Info & 0x0F) | (X << 4);
 199       }
 200       void SetType(unsigned X) {
 201         assert(X == (X & 0xF) && "Type value out of range!");
 202         Info = (Info & 0xF0) | X;
 203       }
 204     };
 205
 206     /// SymbolTable - This is the list of symbols we have emitted to the file.
 207     /// This actually gets rearranged before emission to the file (to put the
 208     /// local symbols first in the list).
 209     std::vector<ELFSym> SymbolTable;
 210
 211     // As we complete the ELF file, we need to update fields in the ELF header
 212     // (e.g. the location of the section table).  These members keep track of
 213     // the offset in ELFHeader of these various pieces to update and other
 214     // locations in the file.
 215     unsigned ELFHeader_e_shoff_Offset;     // e_shoff    in ELF header.
 216     unsigned ELFHeader_e_shstrndx_Offset;  // e_shstrndx in ELF header.
 217     unsigned ELFHeader_e_shnum_Offset;     // e_shnum    in ELF header.
 218   private:
 219     void EmitGlobal(GlobalVariable *GV);
 220
 221     void EmitSymbolTable();
 222
 223     void EmitSectionTableStringTable();
 224     void OutputSectionsAndSectionTable();
 225   };
 226 }
 227
 228 #endif