lib/ExecutionEngine/RuntimeDyld/RuntimeDyld.cpp

   1 //===-- RuntimeDyld.cpp - Run-time dynamic linker for MC-JIT ----*- 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 // Implementation of the MC-JIT runtime dynamic linker.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyld.h"
  15 #include "JITRegistrar.h"
  16 #include "ObjectImageCommon.h"
  17 #include "RuntimeDyldELF.h"
  18 #include "RuntimeDyldImpl.h"
  19 #include "RuntimeDyldMachO.h"
  20 #include "llvm/Object/ELF.h"
  21 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  22 #include "llvm/Support/MutexGuard.h"
  23
  24 using namespace llvm;
  25 using namespace llvm::object;
  26
  27 #define DEBUG_TYPE "dyld"
  28
  29 // Empty out-of-line virtual destructor as the key function.
  30 RuntimeDyldImpl::~RuntimeDyldImpl() {}
  31
  32 // Pin the JITRegistrar's and ObjectImage*'s vtables to this file.
  33 void JITRegistrar::anchor() {}
  34 void ObjectImage::anchor() {}
  35 void ObjectImageCommon::anchor() {}
  36
  37 namespace llvm {
  38
  39 void RuntimeDyldImpl::registerEHFrames() {}
  40
  41 void RuntimeDyldImpl::deregisterEHFrames() {}
  42
  43 // Resolve the relocations for all symbols we currently know about.
  44 void RuntimeDyldImpl::resolveRelocations() {
  45   MutexGuard locked(lock);
  46
  47   // First, resolve relocations associated with external symbols.
  48   resolveExternalSymbols();
  49
  50   // Just iterate over the sections we have and resolve all the relocations
  51   // in them. Gross overkill, but it gets the job done.
  52   for (int i = 0, e = Sections.size(); i != e; ++i) {
  53     // The Section here (Sections[i]) refers to the section in which the
  54     // symbol for the relocation is located.  The SectionID in the relocation
  55     // entry provides the section to which the relocation will be applied.
  56     uint64_t Addr = Sections[i].LoadAddress;
  57     DEBUG(dbgs() << "Resolving relocations Section #" << i << "\t"
  58                  << format("%p", (uint8_t *)Addr) << "\n");
  59     resolveRelocationList(Relocations[i], Addr);
  60     Relocations.erase(i);
  61   }
  62 }
  63
  64 void RuntimeDyldImpl::mapSectionAddress(const void *LocalAddress,
  65                                         uint64_t TargetAddress) {
  66   MutexGuard locked(lock);
  67   for (unsigned i = 0, e = Sections.size(); i != e; ++i) {
  68     if (Sections[i].Address == LocalAddress) {
  69       reassignSectionAddress(i, TargetAddress);
  70       return;
  71     }
  72   }
  73   llvm_unreachable("Attempting to remap address of unknown section!");
  74 }
  75
  76 static error_code getOffset(const SymbolRef &Sym, uint64_t &Result) {
  77   uint64_t Address;
  78   if (error_code EC = Sym.getAddress(Address))
  79     return EC;
  80
  81   if (Address == UnknownAddressOrSize) {
  82     Result = UnknownAddressOrSize;
  83     return object_error::success;
  84   }
  85
  86   const ObjectFile *Obj = Sym.getObject();
  87   section_iterator SecI(Obj->section_begin());
  88   if (error_code EC = Sym.getSection(SecI))
  89     return EC;
  90
  91  if (SecI == Obj->section_end()) {
  92    Result = UnknownAddressOrSize;
  93    return object_error::success;
  94  }
  95
  96   uint64_t SectionAddress;
  97   if (error_code EC = SecI->getAddress(SectionAddress))
  98     return EC;
  99
 100   Result = Address - SectionAddress;
 101   return object_error::success;
 102 }
 103
 104 ObjectImage *RuntimeDyldImpl::loadObject(ObjectImage *InputObject) {
 105   MutexGuard locked(lock);
 106
 107   std::unique_ptr<ObjectImage> Obj(InputObject);
 108   if (!Obj)
 109     return NULL;
 110
 111   // Save information about our target
 112   Arch = (Triple::ArchType)Obj->getArch();
 113   IsTargetLittleEndian = Obj->getObjectFile()->isLittleEndian();
 114
 115   // Compute the memory size required to load all sections to be loaded
 116   // and pass this information to the memory manager
 117   if (MemMgr->needsToReserveAllocationSpace()) {
 118     uint64_t CodeSize = 0, DataSizeRO = 0, DataSizeRW = 0;
 119     computeTotalAllocSize(*Obj, CodeSize, DataSizeRO, DataSizeRW);
 120     MemMgr->reserveAllocationSpace(CodeSize, DataSizeRO, DataSizeRW);
 121   }
 122
 123   // Symbols found in this object
 124   StringMap<SymbolLoc> LocalSymbols;
 125   // Used sections from the object file
 126   ObjSectionToIDMap LocalSections;
 127
 128   // Common symbols requiring allocation, with their sizes and alignments
 129   CommonSymbolMap CommonSymbols;
 130   // Maximum required total memory to allocate all common symbols
 131   uint64_t CommonSize = 0;
 132
 133   // Parse symbols
 134   DEBUG(dbgs() << "Parse symbols:\n");
 135   for (symbol_iterator I = Obj->begin_symbols(), E = Obj->end_symbols(); I != E;
 136        ++I) {
 137     object::SymbolRef::Type SymType;
 138     StringRef Name;
 139     Check(I->getType(SymType));
 140     Check(I->getName(Name));
 141
 142     uint32_t Flags = I->getFlags();
 143
 144     bool IsCommon = Flags & SymbolRef::SF_Common;
 145     if (IsCommon) {
 146       // Add the common symbols to a list.  We'll allocate them all below.
 147       uint32_t Align;
 148       Check(I->getAlignment(Align));
 149       uint64_t Size = 0;
 150       Check(I->getSize(Size));
 151       CommonSize += Size + Align;
 152       CommonSymbols[*I] = CommonSymbolInfo(Size, Align);
 153     } else {
 154       if (SymType == object::SymbolRef::ST_Function ||
 155           SymType == object::SymbolRef::ST_Data ||
 156           SymType == object::SymbolRef::ST_Unknown) {
 157         uint64_t SectOffset;
 158         StringRef SectionData;
 159         bool IsCode;
 160         section_iterator SI = Obj->end_sections();
 161         Check(getOffset(*I, SectOffset));
 162         Check(I->getSection(SI));
 163         if (SI == Obj->end_sections())
 164           continue;
 165         Check(SI->getContents(SectionData));
 166         Check(SI->isText(IsCode));
 167         unsigned SectionID =
 168             findOrEmitSection(*Obj, *SI, IsCode, LocalSections);
 169         LocalSymbols[Name.data()] = SymbolLoc(SectionID, SectOffset);
 170         DEBUG(dbgs() << "\tOffset: " << format("%p", (uintptr_t)SectOffset)
 171                      << " flags: " << Flags << " SID: " << SectionID);
 172         GlobalSymbolTable[Name] = SymbolLoc(SectionID, SectOffset);
 173       }
 174     }
 175     DEBUG(dbgs() << "\tType: " << SymType << " Name: " << Name << "\n");
 176   }
 177
 178   // Allocate common symbols
 179   if (CommonSize != 0)
 180     emitCommonSymbols(*Obj, CommonSymbols, CommonSize, LocalSymbols);
 181
 182   // Parse and process relocations
 183   DEBUG(dbgs() << "Parse relocations:\n");
 184   for (section_iterator SI = Obj->begin_sections(), SE = Obj->end_sections();
 185        SI != SE; ++SI) {
 186     unsigned SectionID = 0;
 187     StubMap Stubs;
 188     section_iterator RelocatedSection = SI->getRelocatedSection();
 189
 190     relocation_iterator I = SI->relocation_begin();
 191     relocation_iterator E = SI->relocation_end();
 192
 193     if (I == E && !ProcessAllSections)
 194       continue;
 195
 196     bool IsCode = false;
 197     Check(RelocatedSection->isText(IsCode));
 198     SectionID =
 199         findOrEmitSection(*Obj, *RelocatedSection, IsCode, LocalSections);
 200     DEBUG(dbgs() << "\tSectionID: " << SectionID << "\n");
 201
 202     for (; I != E;)
 203       I = processRelocationRef(SectionID, I, *Obj, LocalSections, LocalSymbols,
 204                                Stubs);
 205   }
 206
 207   // Give the subclasses a chance to tie-up any loose ends.
 208   finalizeLoad(LocalSections);
 209
 210   return Obj.release();
 211 }
 212
 213 // A helper method for computeTotalAllocSize.
 214 // Computes the memory size required to allocate sections with the given sizes,
 215 // assuming that all sections are allocated with the given alignment
 216 static uint64_t
 217 computeAllocationSizeForSections(std::vector<uint64_t> &SectionSizes,
 218                                  uint64_t Alignment) {
 219   uint64_t TotalSize = 0;
 220   for (size_t Idx = 0, Cnt = SectionSizes.size(); Idx < Cnt; Idx++) {
 221     uint64_t AlignedSize =
 222         (SectionSizes[Idx] + Alignment - 1) / Alignment * Alignment;
 223     TotalSize += AlignedSize;
 224   }
 225   return TotalSize;
 226 }
 227
 228 // Compute an upper bound of the memory size that is required to load all
 229 // sections
 230 void RuntimeDyldImpl::computeTotalAllocSize(ObjectImage &Obj,
 231                                             uint64_t &CodeSize,
 232                                             uint64_t &DataSizeRO,
 233                                             uint64_t &DataSizeRW) {
 234   // Compute the size of all sections required for execution
 235   std::vector<uint64_t> CodeSectionSizes;
 236   std::vector<uint64_t> ROSectionSizes;
 237   std::vector<uint64_t> RWSectionSizes;
 238   uint64_t MaxAlignment = sizeof(void *);
 239
 240   // Collect sizes of all sections to be loaded;
 241   // also determine the max alignment of all sections
 242   for (section_iterator SI = Obj.begin_sections(), SE = Obj.end_sections();
 243        SI != SE; ++SI) {
 244     const SectionRef &Section = *SI;
 245
 246     bool IsRequired;
 247     Check(Section.isRequiredForExecution(IsRequired));
 248
 249     // Consider only the sections that are required to be loaded for execution
 250     if (IsRequired) {
 251       uint64_t DataSize = 0;
 252       uint64_t Alignment64 = 0;
 253       bool IsCode = false;
 254       bool IsReadOnly = false;
 255       StringRef Name;
 256       Check(Section.getSize(DataSize));
 257       Check(Section.getAlignment(Alignment64));
 258       Check(Section.isText(IsCode));
 259       Check(Section.isReadOnlyData(IsReadOnly));
 260       Check(Section.getName(Name));
 261       unsigned Alignment = (unsigned)Alignment64 & 0xffffffffL;
 262
 263       uint64_t StubBufSize = computeSectionStubBufSize(Obj, Section);
 264       uint64_t SectionSize = DataSize + StubBufSize;
 265
 266       // The .eh_frame section (at least on Linux) needs an extra four bytes
 267       // padded
 268       // with zeroes added at the end.  For MachO objects, this section has a
 269       // slightly different name, so this won't have any effect for MachO
 270       // objects.
 271       if (Name == ".eh_frame")
 272         SectionSize += 4;
 273
 274       if (SectionSize > 0) {
 275         // save the total size of the section
 276         if (IsCode) {
 277           CodeSectionSizes.push_back(SectionSize);
 278         } else if (IsReadOnly) {
 279           ROSectionSizes.push_back(SectionSize);
 280         } else {
 281           RWSectionSizes.push_back(SectionSize);
 282         }
 283         // update the max alignment
 284         if (Alignment > MaxAlignment) {
 285           MaxAlignment = Alignment;
 286         }
 287       }
 288     }
 289   }
 290
 291   // Compute the size of all common symbols
 292   uint64_t CommonSize = 0;
 293   for (symbol_iterator I = Obj.begin_symbols(), E = Obj.end_symbols(); I != E;
 294        ++I) {
 295     uint32_t Flags = I->getFlags();
 296     if (Flags & SymbolRef::SF_Common) {
 297       // Add the common symbols to a list.  We'll allocate them all below.
 298       uint64_t Size = 0;
 299       Check(I->getSize(Size));
 300       CommonSize += Size;
 301     }
 302   }
 303   if (CommonSize != 0) {
 304     RWSectionSizes.push_back(CommonSize);
 305   }
 306
 307   // Compute the required allocation space for each different type of sections
 308   // (code, read-only data, read-write data) assuming that all sections are
 309   // allocated with the max alignment. Note that we cannot compute with the
 310   // individual alignments of the sections, because then the required size
 311   // depends on the order, in which the sections are allocated.
 312   CodeSize = computeAllocationSizeForSections(CodeSectionSizes, MaxAlignment);
 313   DataSizeRO = computeAllocationSizeForSections(ROSectionSizes, MaxAlignment);
 314   DataSizeRW = computeAllocationSizeForSections(RWSectionSizes, MaxAlignment);
 315 }
 316
 317 // compute stub buffer size for the given section
 318 unsigned RuntimeDyldImpl::computeSectionStubBufSize(ObjectImage &Obj,
 319                                                     const SectionRef &Section) {
 320   unsigned StubSize = getMaxStubSize();
 321   if (StubSize == 0) {
 322     return 0;
 323   }
 324   // FIXME: this is an inefficient way to handle this. We should computed the
 325   // necessary section allocation size in loadObject by walking all the sections
 326   // once.
 327   unsigned StubBufSize = 0;
 328   for (section_iterator SI = Obj.begin_sections(), SE = Obj.end_sections();
 329        SI != SE; ++SI) {
 330     section_iterator RelSecI = SI->getRelocatedSection();
 331     if (!(RelSecI == Section))
 332       continue;
 333
 334     for (const RelocationRef &Reloc : SI->relocations()) {
 335       (void)Reloc;
 336       StubBufSize += StubSize;
 337     }
 338   }
 339
 340   // Get section data size and alignment
 341   uint64_t Alignment64;
 342   uint64_t DataSize;
 343   Check(Section.getSize(DataSize));
 344   Check(Section.getAlignment(Alignment64));
 345
 346   // Add stubbuf size alignment
 347   unsigned Alignment = (unsigned)Alignment64 & 0xffffffffL;
 348   unsigned StubAlignment = getStubAlignment();
 349   unsigned EndAlignment = (DataSize | Alignment) & -(DataSize | Alignment);
 350   if (StubAlignment > EndAlignment)
 351     StubBufSize += StubAlignment - EndAlignment;
 352   return StubBufSize;
 353 }
 354
 355 void RuntimeDyldImpl::emitCommonSymbols(ObjectImage &Obj,
 356                                         const CommonSymbolMap &CommonSymbols,
 357                                         uint64_t TotalSize,
 358                                         SymbolTableMap &SymbolTable) {
 359   // Allocate memory for the section
 360   unsigned SectionID = Sections.size();
 361   uint8_t *Addr = MemMgr->allocateDataSection(TotalSize, sizeof(void *),
 362                                               SectionID, StringRef(), false);
 363   if (!Addr)
 364     report_fatal_error("Unable to allocate memory for common symbols!");
 365   uint64_t Offset = 0;
 366   Sections.push_back(SectionEntry(StringRef(), Addr, TotalSize, 0));
 367   memset(Addr, 0, TotalSize);
 368
 369   DEBUG(dbgs() << "emitCommonSection SectionID: " << SectionID << " new addr: "
 370                << format("%p", Addr) << " DataSize: " << TotalSize << "\n");
 371
 372   // Assign the address of each symbol
 373   for (CommonSymbolMap::const_iterator it = CommonSymbols.begin(),
 374        itEnd = CommonSymbols.end(); it != itEnd; ++it) {
 375     uint64_t Size = it->second.first;
 376     uint64_t Align = it->second.second;
 377     StringRef Name;
 378     it->first.getName(Name);
 379     if (Align) {
 380       // This symbol has an alignment requirement.
 381       uint64_t AlignOffset = OffsetToAlignment((uint64_t)Addr, Align);
 382       Addr += AlignOffset;
 383       Offset += AlignOffset;
 384       DEBUG(dbgs() << "Allocating common symbol " << Name << " address "
 385                    << format("%p\n", Addr));
 386     }
 387     Obj.updateSymbolAddress(it->first, (uint64_t)Addr);
 388     SymbolTable[Name.data()] = SymbolLoc(SectionID, Offset);
 389     Offset += Size;
 390     Addr += Size;
 391   }
 392 }
 393
 394 unsigned RuntimeDyldImpl::emitSection(ObjectImage &Obj,
 395                                       const SectionRef &Section, bool IsCode) {
 396
 397   StringRef data;
 398   uint64_t Alignment64;
 399   Check(Section.getContents(data));
 400   Check(Section.getAlignment(Alignment64));
 401
 402   unsigned Alignment = (unsigned)Alignment64 & 0xffffffffL;
 403   bool IsRequired;
 404   bool IsVirtual;
 405   bool IsZeroInit;
 406   bool IsReadOnly;
 407   uint64_t DataSize;
 408   unsigned PaddingSize = 0;
 409   unsigned StubBufSize = 0;
 410   StringRef Name;
 411   Check(Section.isRequiredForExecution(IsRequired));
 412   Check(Section.isVirtual(IsVirtual));
 413   Check(Section.isZeroInit(IsZeroInit));
 414   Check(Section.isReadOnlyData(IsReadOnly));
 415   Check(Section.getSize(DataSize));
 416   Check(Section.getName(Name));
 417
 418   StubBufSize = computeSectionStubBufSize(Obj, Section);
 419
 420   // The .eh_frame section (at least on Linux) needs an extra four bytes padded
 421   // with zeroes added at the end.  For MachO objects, this section has a
 422   // slightly different name, so this won't have any effect for MachO objects.
 423   if (Name == ".eh_frame")
 424     PaddingSize = 4;
 425
 426   uintptr_t Allocate;
 427   unsigned SectionID = Sections.size();
 428   uint8_t *Addr;
 429   const char *pData = 0;
 430
 431   // Some sections, such as debug info, don't need to be loaded for execution.
 432   // Leave those where they are.
 433   if (IsRequired) {
 434     Allocate = DataSize + PaddingSize + StubBufSize;
 435     Addr = IsCode ? MemMgr->allocateCodeSection(Allocate, Alignment, SectionID,
 436                                                 Name)
 437                   : MemMgr->allocateDataSection(Allocate, Alignment, SectionID,
 438                                                 Name, IsReadOnly);
 439     if (!Addr)
 440       report_fatal_error("Unable to allocate section memory!");
 441
 442     // Virtual sections have no data in the object image, so leave pData = 0
 443     if (!IsVirtual)
 444       pData = data.data();
 445
 446     // Zero-initialize or copy the data from the image
 447     if (IsZeroInit || IsVirtual)
 448       memset(Addr, 0, DataSize);
 449     else
 450       memcpy(Addr, pData, DataSize);
 451
 452     // Fill in any extra bytes we allocated for padding
 453     if (PaddingSize != 0) {
 454       memset(Addr + DataSize, 0, PaddingSize);
 455       // Update the DataSize variable so that the stub offset is set correctly.
 456       DataSize += PaddingSize;
 457     }
 458
 459     DEBUG(dbgs() << "emitSection SectionID: " << SectionID << " Name: " << Name
 460                  << " obj addr: " << format("%p", pData)
 461                  << " new addr: " << format("%p", Addr)
 462                  << " DataSize: " << DataSize << " StubBufSize: " << StubBufSize
 463                  << " Allocate: " << Allocate << "\n");
 464     Obj.updateSectionAddress(Section, (uint64_t)Addr);
 465   } else {
 466     // Even if we didn't load the section, we need to record an entry for it
 467     // to handle later processing (and by 'handle' I mean don't do anything
 468     // with these sections).
 469     Allocate = 0;
 470     Addr = 0;
 471     DEBUG(dbgs() << "emitSection SectionID: " << SectionID << " Name: " << Name
 472                  << " obj addr: " << format("%p", data.data()) << " new addr: 0"
 473                  << " DataSize: " << DataSize << " StubBufSize: " << StubBufSize
 474                  << " Allocate: " << Allocate << "\n");
 475   }
 476
 477   Sections.push_back(SectionEntry(Name, Addr, DataSize, (uintptr_t)pData));
 478   return SectionID;
 479 }
 480
 481 unsigned RuntimeDyldImpl::findOrEmitSection(ObjectImage &Obj,
 482                                             const SectionRef &Section,
 483                                             bool IsCode,
 484                                             ObjSectionToIDMap &LocalSections) {
 485
 486   unsigned SectionID = 0;
 487   ObjSectionToIDMap::iterator i = LocalSections.find(Section);
 488   if (i != LocalSections.end())
 489     SectionID = i->second;
 490   else {
 491     SectionID = emitSection(Obj, Section, IsCode);
 492     LocalSections[Section] = SectionID;
 493   }
 494   return SectionID;
 495 }
 496
 497 void RuntimeDyldImpl::addRelocationForSection(const RelocationEntry &RE,
 498                                               unsigned SectionID) {
 499   Relocations[SectionID].push_back(RE);
 500 }
 501
 502 void RuntimeDyldImpl::addRelocationForSymbol(const RelocationEntry &RE,
 503                                              StringRef SymbolName) {
 504   // Relocation by symbol.  If the symbol is found in the global symbol table,
 505   // create an appropriate section relocation.  Otherwise, add it to
 506   // ExternalSymbolRelocations.
 507   SymbolTableMap::const_iterator Loc = GlobalSymbolTable.find(SymbolName);
 508   if (Loc == GlobalSymbolTable.end()) {
 509     ExternalSymbolRelocations[SymbolName].push_back(RE);
 510   } else {
 511     // Copy the RE since we want to modify its addend.
 512     RelocationEntry RECopy = RE;
 513     RECopy.Addend += Loc->second.second;
 514     Relocations[Loc->second.first].push_back(RECopy);
 515   }
 516 }
 517
 518 uint8_t *RuntimeDyldImpl::createStubFunction(uint8_t *Addr) {
 519   if (Arch == Triple::aarch64 || Arch == Triple::aarch64_be) {
 520     // This stub has to be able to access the full address space,
 521     // since symbol lookup won't necessarily find a handy, in-range,
 522     // PLT stub for functions which could be anywhere.
 523     uint32_t *StubAddr = (uint32_t *)Addr;
 524
 525     // Stub can use ip0 (== x16) to calculate address
 526     *StubAddr = 0xd2e00010; // movz ip0, #:abs_g3:<addr>
 527     StubAddr++;
 528     *StubAddr = 0xf2c00010; // movk ip0, #:abs_g2_nc:<addr>
 529     StubAddr++;
 530     *StubAddr = 0xf2a00010; // movk ip0, #:abs_g1_nc:<addr>
 531     StubAddr++;
 532     *StubAddr = 0xf2800010; // movk ip0, #:abs_g0_nc:<addr>
 533     StubAddr++;
 534     *StubAddr = 0xd61f0200; // br ip0
 535
 536     return Addr;
 537   } else if (Arch == Triple::arm || Arch == Triple::armeb) {
 538     // TODO: There is only ARM far stub now. We should add the Thumb stub,
 539     // and stubs for branches Thumb - ARM and ARM - Thumb.
 540     uint32_t *StubAddr = (uint32_t *)Addr;
 541     *StubAddr = 0xe51ff004; // ldr pc,<label>
 542     return (uint8_t *)++StubAddr;
 543   } else if (Arch == Triple::mipsel || Arch == Triple::mips) {
 544     uint32_t *StubAddr = (uint32_t *)Addr;
 545     // 0:   3c190000        lui     t9,%hi(addr).
 546     // 4:   27390000        addiu   t9,t9,%lo(addr).
 547     // 8:   03200008        jr      t9.
 548     // c:   00000000        nop.
 549     const unsigned LuiT9Instr = 0x3c190000, AdduiT9Instr = 0x27390000;
 550     const unsigned JrT9Instr = 0x03200008, NopInstr = 0x0;
 551
 552     *StubAddr = LuiT9Instr;
 553     StubAddr++;
 554     *StubAddr = AdduiT9Instr;
 555     StubAddr++;
 556     *StubAddr = JrT9Instr;
 557     StubAddr++;
 558     *StubAddr = NopInstr;
 559     return Addr;
 560   } else if (Arch == Triple::ppc64 || Arch == Triple::ppc64le) {
 561     // PowerPC64 stub: the address points to a function descriptor
 562     // instead of the function itself. Load the function address
 563     // on r11 and sets it to control register. Also loads the function
 564     // TOC in r2 and environment pointer to r11.
 565     writeInt32BE(Addr,    0x3D800000); // lis   r12, highest(addr)
 566     writeInt32BE(Addr+4,  0x618C0000); // ori   r12, higher(addr)
 567     writeInt32BE(Addr+8,  0x798C07C6); // sldi  r12, r12, 32
 568     writeInt32BE(Addr+12, 0x658C0000); // oris  r12, r12, h(addr)
 569     writeInt32BE(Addr+16, 0x618C0000); // ori   r12, r12, l(addr)
 570     writeInt32BE(Addr+20, 0xF8410028); // std   r2,  40(r1)
 571     writeInt32BE(Addr+24, 0xE96C0000); // ld    r11, 0(r12)
 572     writeInt32BE(Addr+28, 0xE84C0008); // ld    r2,  0(r12)
 573     writeInt32BE(Addr+32, 0x7D6903A6); // mtctr r11
 574     writeInt32BE(Addr+36, 0xE96C0010); // ld    r11, 16(r2)
 575     writeInt32BE(Addr+40, 0x4E800420); // bctr
 576
 577     return Addr;
 578   } else if (Arch == Triple::systemz) {
 579     writeInt16BE(Addr,    0xC418);     // lgrl %r1,.+8
 580     writeInt16BE(Addr+2,  0x0000);
 581     writeInt16BE(Addr+4,  0x0004);
 582     writeInt16BE(Addr+6,  0x07F1);     // brc 15,%r1
 583     // 8-byte address stored at Addr + 8
 584     return Addr;
 585   } else if (Arch == Triple::x86_64) {
 586     *Addr      = 0xFF; // jmp
 587     *(Addr+1)  = 0x25; // rip
 588     // 32-bit PC-relative address of the GOT entry will be stored at Addr+2
 589   }
 590   return Addr;
 591 }
 592
 593 // Assign an address to a symbol name and resolve all the relocations
 594 // associated with it.
 595 void RuntimeDyldImpl::reassignSectionAddress(unsigned SectionID,
 596                                              uint64_t Addr) {
 597   // The address to use for relocation resolution is not
 598   // the address of the local section buffer. We must be doing
 599   // a remote execution environment of some sort. Relocations can't
 600   // be applied until all the sections have been moved.  The client must
 601   // trigger this with a call to MCJIT::finalize() or
 602   // RuntimeDyld::resolveRelocations().
 603   //
 604   // Addr is a uint64_t because we can't assume the pointer width
 605   // of the target is the same as that of the host. Just use a generic
 606   // "big enough" type.
 607   Sections[SectionID].LoadAddress = Addr;
 608 }
 609
 610 void RuntimeDyldImpl::resolveRelocationList(const RelocationList &Relocs,
 611                                             uint64_t Value) {
 612   for (unsigned i = 0, e = Relocs.size(); i != e; ++i) {
 613     const RelocationEntry &RE = Relocs[i];
 614     // Ignore relocations for sections that were not loaded
 615     if (Sections[RE.SectionID].Address == 0)
 616       continue;
 617     resolveRelocation(RE, Value);
 618   }
 619 }
 620
 621 void RuntimeDyldImpl::resolveExternalSymbols() {
 622   while (!ExternalSymbolRelocations.empty()) {
 623     StringMap<RelocationList>::iterator i = ExternalSymbolRelocations.begin();
 624
 625     StringRef Name = i->first();
 626     if (Name.size() == 0) {
 627       // This is an absolute symbol, use an address of zero.
 628       DEBUG(dbgs() << "Resolving absolute relocations."
 629                    << "\n");
 630       RelocationList &Relocs = i->second;
 631       resolveRelocationList(Relocs, 0);
 632     } else {
 633       uint64_t Addr = 0;
 634       SymbolTableMap::const_iterator Loc = GlobalSymbolTable.find(Name);
 635       if (Loc == GlobalSymbolTable.end()) {
 636         // This is an external symbol, try to get its address from
 637         // MemoryManager.
 638         Addr = MemMgr->getSymbolAddress(Name.data());
 639         // The call to getSymbolAddress may have caused additional modules to
 640         // be loaded, which may have added new entries to the
 641         // ExternalSymbolRelocations map.  Consquently, we need to update our
 642         // iterator.  This is also why retrieval of the relocation list
 643         // associated with this symbol is deferred until below this point.
 644         // New entries may have been added to the relocation list.
 645         i = ExternalSymbolRelocations.find(Name);
 646       } else {
 647         // We found the symbol in our global table.  It was probably in a
 648         // Module that we loaded previously.
 649         SymbolLoc SymLoc = Loc->second;
 650         Addr = getSectionLoadAddress(SymLoc.first) + SymLoc.second;
 651       }
 652
 653       // FIXME: Implement error handling that doesn't kill the host program!
 654       if (!Addr)
 655         report_fatal_error("Program used external function '" + Name +
 656                            "' which could not be resolved!");
 657
 658       updateGOTEntries(Name, Addr);
 659       DEBUG(dbgs() << "Resolving relocations Name: " << Name << "\t"
 660                    << format("0x%lx", Addr) << "\n");
 661       // This list may have been updated when we called getSymbolAddress, so
 662       // don't change this code to get the list earlier.
 663       RelocationList &Relocs = i->second;
 664       resolveRelocationList(Relocs, Addr);
 665     }
 666
 667     ExternalSymbolRelocations.erase(i);
 668   }
 669 }
 670
 671 //===----------------------------------------------------------------------===//
 672 // RuntimeDyld class implementation
 673 RuntimeDyld::RuntimeDyld(RTDyldMemoryManager *mm) {
 674   // FIXME: There's a potential issue lurking here if a single instance of
 675   // RuntimeDyld is used to load multiple objects.  The current implementation
 676   // associates a single memory manager with a RuntimeDyld instance.  Even
 677   // though the public class spawns a new 'impl' instance for each load,
 678   // they share a single memory manager.  This can become a problem when page
 679   // permissions are applied.
 680   Dyld = 0;
 681   MM = mm;
 682   ProcessAllSections = false;
 683 }
 684
 685 RuntimeDyld::~RuntimeDyld() { delete Dyld; }
 686
 687 static std::unique_ptr<RuntimeDyldELF>
 688 createRuntimeDyldELF(RTDyldMemoryManager *MM, bool ProcessAllSections) {
 689   std::unique_ptr<RuntimeDyldELF> Dyld(new RuntimeDyldELF(MM));
 690   Dyld->setProcessAllSections(ProcessAllSections);
 691   return Dyld;
 692 }
 693
 694 static std::unique_ptr<RuntimeDyldMachO>
 695 createRuntimeDyldMachO(RTDyldMemoryManager *MM, bool ProcessAllSections) {
 696   std::unique_ptr<RuntimeDyldMachO> Dyld(new RuntimeDyldMachO(MM));
 697   Dyld->setProcessAllSections(ProcessAllSections);
 698   return Dyld;
 699 }
 700
 701 ObjectImage *RuntimeDyld::loadObject(ObjectFile *InputObject) {
 702   std::unique_ptr<ObjectImage> InputImage;
 703
 704   if (InputObject->isELF()) {
 705     InputImage.reset(RuntimeDyldELF::createObjectImageFromFile(InputObject));
 706     if (!Dyld)
 707       Dyld = createRuntimeDyldELF(MM, ProcessAllSections).release();
 708   } else if (InputObject->isMachO()) {
 709     InputImage.reset(RuntimeDyldMachO::createObjectImageFromFile(InputObject));
 710     if (!Dyld)
 711       Dyld = createRuntimeDyldMachO(MM, ProcessAllSections).release();
 712   } else
 713     report_fatal_error("Incompatible object format!");
 714
 715   if (!Dyld->isCompatibleFile(InputObject))
 716     report_fatal_error("Incompatible object format!");
 717
 718   Dyld->loadObject(InputImage.get());
 719   return InputImage.release();
 720 }
 721
 722 ObjectImage *RuntimeDyld::loadObject(ObjectBuffer *InputBuffer) {
 723   std::unique_ptr<ObjectImage> InputImage;
 724   sys::fs::file_magic Type = sys::fs::identify_magic(InputBuffer->getBuffer());
 725
 726   switch (Type) {
 727   case sys::fs::file_magic::elf_relocatable:
 728   case sys::fs::file_magic::elf_executable:
 729   case sys::fs::file_magic::elf_shared_object:
 730   case sys::fs::file_magic::elf_core:
 731     InputImage.reset(RuntimeDyldELF::createObjectImage(InputBuffer));
 732     if (!Dyld)
 733       Dyld = createRuntimeDyldELF(MM, ProcessAllSections).release();
 734     break;
 735   case sys::fs::file_magic::macho_object:
 736   case sys::fs::file_magic::macho_executable:
 737   case sys::fs::file_magic::macho_fixed_virtual_memory_shared_lib:
 738   case sys::fs::file_magic::macho_core:
 739   case sys::fs::file_magic::macho_preload_executable:
 740   case sys::fs::file_magic::macho_dynamically_linked_shared_lib:
 741   case sys::fs::file_magic::macho_dynamic_linker:
 742   case sys::fs::file_magic::macho_bundle:
 743   case sys::fs::file_magic::macho_dynamically_linked_shared_lib_stub:
 744   case sys::fs::file_magic::macho_dsym_companion:
 745     InputImage.reset(RuntimeDyldMachO::createObjectImage(InputBuffer));
 746     if (!Dyld)
 747       Dyld = createRuntimeDyldMachO(MM, ProcessAllSections).release();
 748     break;
 749   case sys::fs::file_magic::unknown:
 750   case sys::fs::file_magic::bitcode:
 751   case sys::fs::file_magic::archive:
 752   case sys::fs::file_magic::coff_object:
 753   case sys::fs::file_magic::coff_import_library:
 754   case sys::fs::file_magic::pecoff_executable:
 755   case sys::fs::file_magic::macho_universal_binary:
 756   case sys::fs::file_magic::windows_resource:
 757     report_fatal_error("Incompatible object format!");
 758   }
 759
 760   if (!Dyld->isCompatibleFormat(InputBuffer))
 761     report_fatal_error("Incompatible object format!");
 762
 763   Dyld->loadObject(InputImage.get());
 764   return InputImage.release();
 765 }
 766
 767 void *RuntimeDyld::getSymbolAddress(StringRef Name) {
 768   if (!Dyld)
 769     return NULL;
 770   return Dyld->getSymbolAddress(Name);
 771 }
 772
 773 uint64_t RuntimeDyld::getSymbolLoadAddress(StringRef Name) {
 774   if (!Dyld)
 775     return 0;
 776   return Dyld->getSymbolLoadAddress(Name);
 777 }
 778
 779 void RuntimeDyld::resolveRelocations() { Dyld->resolveRelocations(); }
 780
 781 void RuntimeDyld::reassignSectionAddress(unsigned SectionID, uint64_t Addr) {
 782   Dyld->reassignSectionAddress(SectionID, Addr);
 783 }
 784
 785 void RuntimeDyld::mapSectionAddress(const void *LocalAddress,
 786                                     uint64_t TargetAddress) {
 787   Dyld->mapSectionAddress(LocalAddress, TargetAddress);
 788 }
 789
 790 bool RuntimeDyld::hasError() { return Dyld->hasError(); }
 791
 792 StringRef RuntimeDyld::getErrorString() { return Dyld->getErrorString(); }
 793
 794 void RuntimeDyld::registerEHFrames() {
 795   if (Dyld)
 796     Dyld->registerEHFrames();
 797 }
 798
 799 void RuntimeDyld::deregisterEHFrames() {
 800   if (Dyld)
 801     Dyld->deregisterEHFrames();
 802 }
 803
 804 } // end namespace llvm