lib/ExecutionEngine/MCJIT/MCJIT.h

   1 //===-- MCJIT.h - Class definition for the MCJIT ----------------*- 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 #ifndef LLVM_LIB_EXECUTIONENGINE_MCJIT_MCJIT_H
  11 #define LLVM_LIB_EXECUTIONENGINE_MCJIT_MCJIT_H
  12
  13 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  14 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  15 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  16 #include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
  17 #include "llvm/ExecutionEngine/ObjectCache.h"
  18 #include "llvm/ExecutionEngine/ObjectImage.h"
  19 #include "llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyld.h"
  20 #include "llvm/IR/Module.h"
  21
  22 namespace llvm {
  23 class MCJIT;
  24
  25 // This is a helper class that the MCJIT execution engine uses for linking
  26 // functions across modules that it owns.  It aggregates the memory manager
  27 // that is passed in to the MCJIT constructor and defers most functionality
  28 // to that object.
  29 class LinkingMemoryManager : public RTDyldMemoryManager {
  30 public:
  31   LinkingMemoryManager(MCJIT *Parent, RTDyldMemoryManager *MM)
  32     : ParentEngine(Parent), ClientMM(MM) {}
  33
  34   uint64_t getSymbolAddress(const std::string &Name) override;
  35
  36   // Functions deferred to client memory manager
  37   uint8_t *allocateCodeSection(uintptr_t Size, unsigned Alignment,
  38                                unsigned SectionID,
  39                                StringRef SectionName) override {
  40     return ClientMM->allocateCodeSection(Size, Alignment, SectionID, SectionName);
  41   }
  42
  43   uint8_t *allocateDataSection(uintptr_t Size, unsigned Alignment,
  44                                unsigned SectionID, StringRef SectionName,
  45                                bool IsReadOnly) override {
  46     return ClientMM->allocateDataSection(Size, Alignment,
  47                                          SectionID, SectionName, IsReadOnly);
  48   }
  49
  50   void reserveAllocationSpace(uintptr_t CodeSize, uintptr_t DataSizeRO,
  51                               uintptr_t DataSizeRW) override {
  52     return ClientMM->reserveAllocationSpace(CodeSize, DataSizeRO, DataSizeRW);
  53   }
  54
  55   bool needsToReserveAllocationSpace() override {
  56     return ClientMM->needsToReserveAllocationSpace();
  57   }
  58
  59   void notifyObjectLoaded(ExecutionEngine *EE,
  60                           const ObjectImage *Obj) override {
  61     ClientMM->notifyObjectLoaded(EE, Obj);
  62   }
  63
  64   void registerEHFrames(uint8_t *Addr, uint64_t LoadAddr,
  65                         size_t Size) override {
  66     ClientMM->registerEHFrames(Addr, LoadAddr, Size);
  67   }
  68
  69   void deregisterEHFrames(uint8_t *Addr, uint64_t LoadAddr,
  70                           size_t Size) override {
  71     ClientMM->deregisterEHFrames(Addr, LoadAddr, Size);
  72   }
  73
  74   bool finalizeMemory(std::string *ErrMsg = nullptr) override {
  75     return ClientMM->finalizeMemory(ErrMsg);
  76   }
  77
  78 private:
  79   MCJIT *ParentEngine;
  80   std::unique_ptr<RTDyldMemoryManager> ClientMM;
  81 };
  82
  83 // About Module states: added->loaded->finalized.
  84 //
  85 // The purpose of the "added" state is having modules in standby. (added=known
  86 // but not compiled). The idea is that you can add a module to provide function
  87 // definitions but if nothing in that module is referenced by a module in which
  88 // a function is executed (note the wording here because it's not exactly the
  89 // ideal case) then the module never gets compiled. This is sort of lazy
  90 // compilation.
  91 //
  92 // The purpose of the "loaded" state (loaded=compiled and required sections
  93 // copied into local memory but not yet ready for execution) is to have an
  94 // intermediate state wherein clients can remap the addresses of sections, using
  95 // MCJIT::mapSectionAddress, (in preparation for later copying to a new location
  96 // or an external process) before relocations and page permissions are applied.
  97 //
  98 // It might not be obvious at first glance, but the "remote-mcjit" case in the
  99 // lli tool does this.  In that case, the intermediate action is taken by the
 100 // RemoteMemoryManager in response to the notifyObjectLoaded function being
 101 // called.
 102
 103 class MCJIT : public ExecutionEngine {
 104   MCJIT(std::unique_ptr<Module> M, std::unique_ptr<TargetMachine> tm,
 105         RTDyldMemoryManager *MemMgr);
 106
 107   typedef llvm::SmallPtrSet<Module *, 4> ModulePtrSet;
 108
 109   class OwningModuleContainer {
 110   public:
 111     OwningModuleContainer() {
 112     }
 113     ~OwningModuleContainer() {
 114       freeModulePtrSet(AddedModules);
 115       freeModulePtrSet(LoadedModules);
 116       freeModulePtrSet(FinalizedModules);
 117     }
 118
 119     ModulePtrSet::iterator begin_added() { return AddedModules.begin(); }
 120     ModulePtrSet::iterator end_added() { return AddedModules.end(); }
 121
 122     ModulePtrSet::iterator begin_loaded() { return LoadedModules.begin(); }
 123     ModulePtrSet::iterator end_loaded() { return LoadedModules.end(); }
 124
 125     ModulePtrSet::iterator begin_finalized() { return FinalizedModules.begin(); }
 126     ModulePtrSet::iterator end_finalized() { return FinalizedModules.end(); }
 127
 128     void addModule(std::unique_ptr<Module> M) {
 129       AddedModules.insert(M.release());
 130     }
 131
 132     bool removeModule(Module *M) {
 133       return AddedModules.erase(M) || LoadedModules.erase(M) ||
 134              FinalizedModules.erase(M);
 135     }
 136
 137     bool hasModuleBeenAddedButNotLoaded(Module *M) {
 138       return AddedModules.count(M) != 0;
 139     }
 140
 141     bool hasModuleBeenLoaded(Module *M) {
 142       // If the module is in either the "loaded" or "finalized" sections it
 143       // has been loaded.
 144       return (LoadedModules.count(M) != 0 ) || (FinalizedModules.count(M) != 0);
 145     }
 146
 147     bool hasModuleBeenFinalized(Module *M) {
 148       return FinalizedModules.count(M) != 0;
 149     }
 150
 151     bool ownsModule(Module* M) {
 152       return (AddedModules.count(M) != 0) || (LoadedModules.count(M) != 0) ||
 153              (FinalizedModules.count(M) != 0);
 154     }
 155
 156     void markModuleAsLoaded(Module *M) {
 157       // This checks against logic errors in the MCJIT implementation.
 158       // This function should never be called with either a Module that MCJIT
 159       // does not own or a Module that has already been loaded and/or finalized.
 160       assert(AddedModules.count(M) &&
 161              "markModuleAsLoaded: Module not found in AddedModules");
 162
 163       // Remove the module from the "Added" set.
 164       AddedModules.erase(M);
 165
 166       // Add the Module to the "Loaded" set.
 167       LoadedModules.insert(M);
 168     }
 169
 170     void markModuleAsFinalized(Module *M) {
 171       // This checks against logic errors in the MCJIT implementation.
 172       // This function should never be called with either a Module that MCJIT
 173       // does not own, a Module that has not been loaded or a Module that has
 174       // already been finalized.
 175       assert(LoadedModules.count(M) &&
 176              "markModuleAsFinalized: Module not found in LoadedModules");
 177
 178       // Remove the module from the "Loaded" section of the list.
 179       LoadedModules.erase(M);
 180
 181       // Add the Module to the "Finalized" section of the list by inserting it
 182       // before the 'end' iterator.
 183       FinalizedModules.insert(M);
 184     }
 185
 186     void markAllLoadedModulesAsFinalized() {
 187       for (ModulePtrSet::iterator I = LoadedModules.begin(),
 188                                   E = LoadedModules.end();
 189            I != E; ++I) {
 190         Module *M = *I;
 191         FinalizedModules.insert(M);
 192       }
 193       LoadedModules.clear();
 194     }
 195
 196   private:
 197     ModulePtrSet AddedModules;
 198     ModulePtrSet LoadedModules;
 199     ModulePtrSet FinalizedModules;
 200
 201     void freeModulePtrSet(ModulePtrSet& MPS) {
 202       // Go through the module set and delete everything.
 203       for (ModulePtrSet::iterator I = MPS.begin(), E = MPS.end(); I != E; ++I) {
 204         Module *M = *I;
 205         delete M;
 206       }
 207       MPS.clear();
 208     }
 209   };
 210
 211   std::unique_ptr<TargetMachine> TM;
 212   MCContext *Ctx;
 213   LinkingMemoryManager MemMgr;
 214   RuntimeDyld Dyld;
 215   std::vector<JITEventListener*> EventListeners;
 216
 217   OwningModuleContainer OwnedModules;
 218
 219   SmallVector<object::OwningBinary<object::Archive>, 2> Archives;
 220   SmallVector<std::unique_ptr<MemoryBuffer>, 2> Buffers;
 221
 222   SmallVector<std::unique_ptr<ObjectImage>, 2> LoadedObjects;
 223
 224   // An optional ObjectCache to be notified of compiled objects and used to
 225   // perform lookup of pre-compiled code to avoid re-compilation.
 226   ObjectCache *ObjCache;
 227
 228   Function *FindFunctionNamedInModulePtrSet(const char *FnName,
 229                                             ModulePtrSet::iterator I,
 230                                             ModulePtrSet::iterator E);
 231
 232   void runStaticConstructorsDestructorsInModulePtrSet(bool isDtors,
 233                                                       ModulePtrSet::iterator I,
 234                                                       ModulePtrSet::iterator E);
 235
 236 public:
 237   ~MCJIT();
 238
 239   /// @name ExecutionEngine interface implementation
 240   /// @{
 241   void addModule(std::unique_ptr<Module> M) override;
 242   void addObjectFile(std::unique_ptr<object::ObjectFile> O) override;
 243   void addObjectFile(object::OwningBinary<object::ObjectFile> O) override;
 244   void addArchive(object::OwningBinary<object::Archive> O) override;
 245   bool removeModule(Module *M) override;
 246
 247   /// FindFunctionNamed - Search all of the active modules to find the one that
 248   /// defines FnName.  This is very slow operation and shouldn't be used for
 249   /// general code.
 250   Function *FindFunctionNamed(const char *FnName) override;
 251
 252   /// Sets the object manager that MCJIT should use to avoid compilation.
 253   void setObjectCache(ObjectCache *manager) override;
 254
 255   void setProcessAllSections(bool ProcessAllSections) override {
 256     Dyld.setProcessAllSections(ProcessAllSections);
 257   }
 258
 259   void generateCodeForModule(Module *M) override;
 260
 261   /// finalizeObject - ensure the module is fully processed and is usable.
 262   ///
 263   /// It is the user-level function for completing the process of making the
 264   /// object usable for execution. It should be called after sections within an
 265   /// object have been relocated using mapSectionAddress.  When this method is
 266   /// called the MCJIT execution engine will reapply relocations for a loaded
 267   /// object.
 268   /// Is it OK to finalize a set of modules, add modules and finalize again.
 269   // FIXME: Do we really need both of these?
 270   void finalizeObject() override;
 271   virtual void finalizeModule(Module *);
 272   void finalizeLoadedModules();
 273
 274   /// runStaticConstructorsDestructors - This method is used to execute all of
 275   /// the static constructors or destructors for a program.
 276   ///
 277   /// \param isDtors - Run the destructors instead of constructors.
 278   void runStaticConstructorsDestructors(bool isDtors) override;
 279
 280   void *getPointerToFunction(Function *F) override;
 281
 282   GenericValue runFunction(Function *F,
 283                            const std::vector<GenericValue> &ArgValues) override;
 284
 285   /// getPointerToNamedFunction - This method returns the address of the
 286   /// specified function by using the dlsym function call.  As such it is only
 287   /// useful for resolving library symbols, not code generated symbols.
 288   ///
 289   /// If AbortOnFailure is false and no function with the given name is
 290   /// found, this function silently returns a null pointer. Otherwise,
 291   /// it prints a message to stderr and aborts.
 292   ///
 293   void *getPointerToNamedFunction(const std::string &Name,
 294                                   bool AbortOnFailure = true) override;
 295
 296   /// mapSectionAddress - map a section to its target address space value.
 297   /// Map the address of a JIT section as returned from the memory manager
 298   /// to the address in the target process as the running code will see it.
 299   /// This is the address which will be used for relocation resolution.
 300   void mapSectionAddress(const void *LocalAddress,
 301                          uint64_t TargetAddress) override {
 302     Dyld.mapSectionAddress(LocalAddress, TargetAddress);
 303   }
 304   void RegisterJITEventListener(JITEventListener *L) override;
 305   void UnregisterJITEventListener(JITEventListener *L) override;
 306
 307   // If successful, these function will implicitly finalize all loaded objects.
 308   // To get a function address within MCJIT without causing a finalize, use
 309   // getSymbolAddress.
 310   uint64_t getGlobalValueAddress(const std::string &Name) override;
 311   uint64_t getFunctionAddress(const std::string &Name) override;
 312
 313   TargetMachine *getTargetMachine() override { return TM.get(); }
 314
 315   /// @}
 316   /// @name (Private) Registration Interfaces
 317   /// @{
 318
 319   static void Register() {
 320     MCJITCtor = createJIT;
 321   }
 322
 323   static ExecutionEngine *createJIT(std::unique_ptr<Module> M,
 324                                     std::string *ErrorStr,
 325                                     RTDyldMemoryManager *MemMgr,
 326                                     std::unique_ptr<TargetMachine> TM);
 327
 328   // @}
 329
 330   // This is not directly exposed via the ExecutionEngine API, but it is
 331   // used by the LinkingMemoryManager.
 332   uint64_t getSymbolAddress(const std::string &Name,
 333                           bool CheckFunctionsOnly);
 334
 335 protected:
 336   /// emitObject -- Generate a JITed object in memory from the specified module
 337   /// Currently, MCJIT only supports a single module and the module passed to
 338   /// this function call is expected to be the contained module.  The module
 339   /// is passed as a parameter here to prepare for multiple module support in
 340   /// the future.
 341   std::unique_ptr<ObjectBufferStream> emitObject(Module *M);
 342
 343   void NotifyObjectEmitted(const ObjectImage& Obj);
 344   void NotifyFreeingObject(const ObjectImage& Obj);
 345
 346   uint64_t getExistingSymbolAddress(const std::string &Name);
 347   Module *findModuleForSymbol(const std::string &Name,
 348                               bool CheckFunctionsOnly);
 349 };
 350
 351 } // End llvm namespace
 352
 353 #endif