lib/MC/MCAssembler.cpp

   1 //===- lib/MC/MCAssembler.cpp - Assembler Backend Implementation ----------===//
   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 #define DEBUG_TYPE "assembler"
  11 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  12 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
  13 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
  14 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  15 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  16 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  17 #include "llvm/MC/MCSection.h"
  18 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  19 #include "llvm/MC/MCValue.h"
  20 #include "llvm/MC/MCDwarf.h"
  21 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  24 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  27 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetRegistry.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
  30
  31 using namespace llvm;
  32
  33 namespace {
  34 namespace stats {
  35 STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments");
  36 STATISTIC(EvaluateFixup, "Number of evaluated fixups");
  37 STATISTIC(FragmentLayouts, "Number of fragment layouts");
  38 STATISTIC(ObjectBytes, "Number of emitted object file bytes");
  39 STATISTIC(RelaxationSteps, "Number of assembler layout and relaxation steps");
  40 STATISTIC(RelaxedInstructions, "Number of relaxed instructions");
  41 }
  42 }
  43
  44 // FIXME FIXME FIXME: There are number of places in this file where we convert
  45 // what is a 64-bit assembler value used for computation into a value in the
  46 // object file, which may truncate it. We should detect that truncation where
  47 // invalid and report errors back.
  48
  49 /* *** */
  50
  51 MCAsmLayout::MCAsmLayout(MCAssembler &Asm)
  52   : Assembler(Asm), LastValidFragment()
  53  {
  54   // Compute the section layout order. Virtual sections must go last.
  55   for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
  56     if (!it->getSection().isVirtualSection())
  57       SectionOrder.push_back(&*it);
  58   for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
  59     if (it->getSection().isVirtualSection())
  60       SectionOrder.push_back(&*it);
  61 }
  62
  63 bool MCAsmLayout::isFragmentUpToDate(const MCFragment *F) const {
  64   const MCSectionData &SD = *F->getParent();
  65   const MCFragment *LastValid = LastValidFragment.lookup(&SD);
  66   if (!LastValid)
  67     return false;
  68   assert(LastValid->getParent() == F->getParent());
  69   return F->getLayoutOrder() <= LastValid->getLayoutOrder();
  70 }
  71
  72 void MCAsmLayout::Invalidate(MCFragment *F) {
  73   // If this fragment wasn't already up-to-date, we don't need to do anything.
  74   if (!isFragmentUpToDate(F))
  75     return;
  76
  77   // Otherwise, reset the last valid fragment to this fragment.
  78   const MCSectionData &SD = *F->getParent();
  79   LastValidFragment[&SD] = F;
  80 }
  81
  82 void MCAsmLayout::EnsureValid(const MCFragment *F) const {
  83   MCSectionData &SD = *F->getParent();
  84
  85   MCFragment *Cur = LastValidFragment[&SD];
  86   if (!Cur)
  87     Cur = &*SD.begin();
  88   else
  89     Cur = Cur->getNextNode();
  90
  91   // Advance the layout position until the fragment is up-to-date.
  92   while (!isFragmentUpToDate(F)) {
  93     const_cast<MCAsmLayout*>(this)->LayoutFragment(Cur);
  94     Cur = Cur->getNextNode();
  95   }
  96 }
  97
  98 uint64_t MCAsmLayout::getFragmentOffset(const MCFragment *F) const {
  99   EnsureValid(F);
 100   assert(F->Offset != ~UINT64_C(0) && "Address not set!");
 101   return F->Offset;
 102 }
 103
 104 uint64_t MCAsmLayout::getSymbolOffset(const MCSymbolData *SD) const {
 105   assert(SD->getFragment() && "Invalid getOffset() on undefined symbol!");
 106   return getFragmentOffset(SD->getFragment()) + SD->getOffset();
 107 }
 108
 109 uint64_t MCAsmLayout::getSectionAddressSize(const MCSectionData *SD) const {
 110   // The size is the last fragment's end offset.
 111   const MCFragment &F = SD->getFragmentList().back();
 112   return getFragmentOffset(&F) + getAssembler().ComputeFragmentSize(*this, F);
 113 }
 114
 115 uint64_t MCAsmLayout::getSectionFileSize(const MCSectionData *SD) const {
 116   // Virtual sections have no file size.
 117   if (SD->getSection().isVirtualSection())
 118     return 0;
 119
 120   // Otherwise, the file size is the same as the address space size.
 121   return getSectionAddressSize(SD);
 122 }
 123
 124 /* *** */
 125
 126 MCFragment::MCFragment() : Kind(FragmentType(~0)) {
 127 }
 128
 129 MCFragment::~MCFragment() {
 130 }
 131
 132 MCFragment::MCFragment(FragmentType _Kind, MCSectionData *_Parent)
 133   : Kind(_Kind), Parent(_Parent), Atom(0), Offset(~UINT64_C(0))
 134 {
 135   if (Parent)
 136     Parent->getFragmentList().push_back(this);
 137 }
 138
 139 /* *** */
 140
 141 MCSectionData::MCSectionData() : Section(0) {}
 142
 143 MCSectionData::MCSectionData(const MCSection &_Section, MCAssembler *A)
 144   : Section(&_Section),
 145     Ordinal(~UINT32_C(0)),
 146     Alignment(1),
 147     HasInstructions(false)
 148 {
 149   if (A)
 150     A->getSectionList().push_back(this);
 151 }
 152
 153 /* *** */
 154
 155 MCSymbolData::MCSymbolData() : Symbol(0) {}
 156
 157 MCSymbolData::MCSymbolData(const MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
 158                            uint64_t _Offset, MCAssembler *A)
 159   : Symbol(&_Symbol), Fragment(_Fragment), Offset(_Offset),
 160     IsExternal(false), IsPrivateExtern(false),
 161     CommonSize(0), SymbolSize(0), CommonAlign(0),
 162     Flags(0), Index(0)
 163 {
 164   if (A)
 165     A->getSymbolList().push_back(this);
 166 }
 167
 168 /* *** */
 169
 170 MCAssembler::MCAssembler(MCContext &Context_, TargetAsmBackend &Backend_,
 171                          MCCodeEmitter &Emitter_, MCObjectWriter &Writer_,
 172                          raw_ostream &OS_)
 173   : Context(Context_), Backend(Backend_), Emitter(Emitter_), Writer(Writer_),
 174     OS(OS_), RelaxAll(false), NoExecStack(false), SubsectionsViaSymbols(false)
 175 {
 176 }
 177
 178 MCAssembler::~MCAssembler() {
 179 }
 180
 181 bool MCAssembler::isSymbolLinkerVisible(const MCSymbol &Symbol) const {
 182   // Non-temporary labels should always be visible to the linker.
 183   if (!Symbol.isTemporary())
 184     return true;
 185
 186   // Absolute temporary labels are never visible.
 187   if (!Symbol.isInSection())
 188     return false;
 189
 190   // Otherwise, check if the section requires symbols even for temporary labels.
 191   return getBackend().doesSectionRequireSymbols(Symbol.getSection());
 192 }
 193
 194 const MCSymbolData *MCAssembler::getAtom(const MCSymbolData *SD) const {
 195   // Linker visible symbols define atoms.
 196   if (isSymbolLinkerVisible(SD->getSymbol()))
 197     return SD;
 198
 199   // Absolute and undefined symbols have no defining atom.
 200   if (!SD->getFragment())
 201     return 0;
 202
 203   // Non-linker visible symbols in sections which can't be atomized have no
 204   // defining atom.
 205   if (!getBackend().isSectionAtomizable(
 206         SD->getFragment()->getParent()->getSection()))
 207     return 0;
 208
 209   // Otherwise, return the atom for the containing fragment.
 210   return SD->getFragment()->getAtom();
 211 }
 212
 213 bool MCAssembler::EvaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout,
 214                                 const MCFixup &Fixup, const MCFragment *DF,
 215                                 MCValue &Target, uint64_t &Value) const {
 216   ++stats::EvaluateFixup;
 217
 218   if (!Fixup.getValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, Layout))
 219     report_fatal_error("expected relocatable expression");
 220
 221   bool IsPCRel = Backend.getFixupKindInfo(
 222     Fixup.getKind()).Flags & MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel;
 223
 224   bool IsResolved;
 225   if (IsPCRel) {
 226     if (Target.getSymB()) {
 227       IsResolved = false;
 228     } else if (!Target.getSymA()) {
 229       IsResolved = false;
 230     } else {
 231       const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA();
 232       const MCSymbol &SA = A->getSymbol();
 233       if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None ||
 234           SA.AliasedSymbol().isUndefined()) {
 235         IsResolved = false;
 236       } else {
 237         const MCSymbolData &DataA = getSymbolData(SA);
 238         IsResolved =
 239           getWriter().IsSymbolRefDifferenceFullyResolvedImpl(*this, DataA,
 240                                                              *DF, false, true);
 241       }
 242     }
 243   } else {
 244     IsResolved = Target.isAbsolute();
 245   }
 246
 247   Value = Target.getConstant();
 248
 249   bool IsThumb = false;
 250   if (const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA()) {
 251     const MCSymbol &Sym = A->getSymbol().AliasedSymbol();
 252     if (Sym.isDefined())
 253       Value += Layout.getSymbolOffset(&getSymbolData(Sym));
 254     if (isThumbFunc(&Sym))
 255       IsThumb = true;
 256   }
 257   if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
 258     const MCSymbol &Sym = B->getSymbol().AliasedSymbol();
 259     if (Sym.isDefined())
 260       Value -= Layout.getSymbolOffset(&getSymbolData(Sym));
 261   }
 262
 263
 264   bool ShouldAlignPC = Backend.getFixupKindInfo(Fixup.getKind()).Flags &
 265                          MCFixupKindInfo::FKF_IsAlignedDownTo32Bits;
 266   assert((ShouldAlignPC ? IsPCRel : true) &&
 267     "FKF_IsAlignedDownTo32Bits is only allowed on PC-relative fixups!");
 268
 269   if (IsPCRel) {
 270     uint32_t Offset = Layout.getFragmentOffset(DF) + Fixup.getOffset();
 271
 272     // A number of ARM fixups in Thumb mode require that the effective PC
 273     // address be determined as the 32-bit aligned version of the actual offset.
 274     if (ShouldAlignPC) Offset &= ~0x3;
 275     Value -= Offset;
 276   }
 277
 278   // ARM fixups based from a thumb function address need to have the low
 279   // bit set. The actual value is always at least 16-bit aligned, so the
 280   // low bit is normally clear and available for use as an ISA flag for
 281   // interworking.
 282   if (IsThumb)
 283     Value |= 1;
 284
 285   return IsResolved;
 286 }
 287
 288 uint64_t MCAssembler::ComputeFragmentSize(const MCAsmLayout &Layout,
 289                                           const MCFragment &F) const {
 290   switch (F.getKind()) {
 291   case MCFragment::FT_Data:
 292     return cast<MCDataFragment>(F).getContents().size();
 293   case MCFragment::FT_Fill:
 294     return cast<MCFillFragment>(F).getSize();
 295   case MCFragment::FT_Inst:
 296     return cast<MCInstFragment>(F).getInstSize();
 297
 298   case MCFragment::FT_LEB:
 299     return cast<MCLEBFragment>(F).getContents().size();
 300
 301   case MCFragment::FT_Align: {
 302     const MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
 303     unsigned Offset = Layout.getFragmentOffset(&AF);
 304     unsigned Size = OffsetToAlignment(Offset, AF.getAlignment());
 305     if (Size > AF.getMaxBytesToEmit())
 306       return 0;
 307     return Size;
 308   }
 309
 310   case MCFragment::FT_Org: {
 311     MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 312     int64_t TargetLocation;
 313     if (!OF.getOffset().EvaluateAsAbsolute(TargetLocation, Layout))
 314       report_fatal_error("expected assembly-time absolute expression");
 315
 316     // FIXME: We need a way to communicate this error.
 317     uint64_t FragmentOffset = Layout.getFragmentOffset(&OF);
 318     int64_t Size = TargetLocation - FragmentOffset;
 319     if (Size < 0 || Size >= 0x40000000)
 320       report_fatal_error("invalid .org offset '" + Twine(TargetLocation) +
 321                          "' (at offset '" + Twine(FragmentOffset) + "')");
 322     return Size;
 323   }
 324
 325   case MCFragment::FT_Dwarf:
 326     return cast<MCDwarfLineAddrFragment>(F).getContents().size();
 327   case MCFragment::FT_DwarfFrame:
 328     return cast<MCDwarfCallFrameFragment>(F).getContents().size();
 329   }
 330
 331   assert(0 && "invalid fragment kind");
 332   return 0;
 333 }
 334
 335 void MCAsmLayout::LayoutFragment(MCFragment *F) {
 336   MCFragment *Prev = F->getPrevNode();
 337
 338   // We should never try to recompute something which is up-to-date.
 339   assert(!isFragmentUpToDate(F) && "Attempt to recompute up-to-date fragment!");
 340   // We should never try to compute the fragment layout if it's predecessor
 341   // isn't up-to-date.
 342   assert((!Prev || isFragmentUpToDate(Prev)) &&
 343          "Attempt to compute fragment before it's predecessor!");
 344
 345   ++stats::FragmentLayouts;
 346
 347   // Compute fragment offset and size.
 348   uint64_t Offset = 0;
 349   if (Prev)
 350     Offset += Prev->Offset + getAssembler().ComputeFragmentSize(*this, *Prev);
 351
 352   F->Offset = Offset;
 353   LastValidFragment[F->getParent()] = F;
 354 }
 355
 356 /// WriteFragmentData - Write the \arg F data to the output file.
 357 static void WriteFragmentData(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 358                               const MCFragment &F) {
 359   MCObjectWriter *OW = &Asm.getWriter();
 360   uint64_t Start = OW->getStream().tell();
 361   (void) Start;
 362
 363   ++stats::EmittedFragments;
 364
 365   // FIXME: Embed in fragments instead?
 366   uint64_t FragmentSize = Asm.ComputeFragmentSize(Layout, F);
 367   switch (F.getKind()) {
 368   case MCFragment::FT_Align: {
 369     MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
 370     uint64_t Count = FragmentSize / AF.getValueSize();
 371
 372     assert(AF.getValueSize() && "Invalid virtual align in concrete fragment!");
 373
 374     // FIXME: This error shouldn't actually occur (the front end should emit
 375     // multiple .align directives to enforce the semantics it wants), but is
 376     // severe enough that we want to report it. How to handle this?
 377     if (Count * AF.getValueSize() != FragmentSize)
 378       report_fatal_error("undefined .align directive, value size '" +
 379                         Twine(AF.getValueSize()) +
 380                         "' is not a divisor of padding size '" +
 381                         Twine(FragmentSize) + "'");
 382
 383     // See if we are aligning with nops, and if so do that first to try to fill
 384     // the Count bytes.  Then if that did not fill any bytes or there are any
 385     // bytes left to fill use the the Value and ValueSize to fill the rest.
 386     // If we are aligning with nops, ask that target to emit the right data.
 387     if (AF.hasEmitNops()) {
 388       if (!Asm.getBackend().WriteNopData(Count, OW))
 389         report_fatal_error("unable to write nop sequence of " +
 390                           Twine(Count) + " bytes");
 391       break;
 392     }
 393
 394     // Otherwise, write out in multiples of the value size.
 395     for (uint64_t i = 0; i != Count; ++i) {
 396       switch (AF.getValueSize()) {
 397       default:
 398         assert(0 && "Invalid size!");
 399       case 1: OW->Write8 (uint8_t (AF.getValue())); break;
 400       case 2: OW->Write16(uint16_t(AF.getValue())); break;
 401       case 4: OW->Write32(uint32_t(AF.getValue())); break;
 402       case 8: OW->Write64(uint64_t(AF.getValue())); break;
 403       }
 404     }
 405     break;
 406   }
 407
 408   case MCFragment::FT_Data: {
 409     MCDataFragment &DF = cast<MCDataFragment>(F);
 410     assert(FragmentSize == DF.getContents().size() && "Invalid size!");
 411     OW->WriteBytes(DF.getContents().str());
 412     break;
 413   }
 414
 415   case MCFragment::FT_Fill: {
 416     MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
 417
 418     assert(FF.getValueSize() && "Invalid virtual align in concrete fragment!");
 419
 420     for (uint64_t i = 0, e = FF.getSize() / FF.getValueSize(); i != e; ++i) {
 421       switch (FF.getValueSize()) {
 422       default:
 423         assert(0 && "Invalid size!");
 424       case 1: OW->Write8 (uint8_t (FF.getValue())); break;
 425       case 2: OW->Write16(uint16_t(FF.getValue())); break;
 426       case 4: OW->Write32(uint32_t(FF.getValue())); break;
 427       case 8: OW->Write64(uint64_t(FF.getValue())); break;
 428       }
 429     }
 430     break;
 431   }
 432
 433   case MCFragment::FT_Inst: {
 434     MCInstFragment &IF = cast<MCInstFragment>(F);
 435     OW->WriteBytes(StringRef(IF.getCode().begin(), IF.getCode().size()));
 436     break;
 437   }
 438
 439   case MCFragment::FT_LEB: {
 440     MCLEBFragment &LF = cast<MCLEBFragment>(F);
 441     OW->WriteBytes(LF.getContents().str());
 442     break;
 443   }
 444
 445   case MCFragment::FT_Org: {
 446     MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 447
 448     for (uint64_t i = 0, e = FragmentSize; i != e; ++i)
 449       OW->Write8(uint8_t(OF.getValue()));
 450
 451     break;
 452   }
 453
 454   case MCFragment::FT_Dwarf: {
 455     const MCDwarfLineAddrFragment &OF = cast<MCDwarfLineAddrFragment>(F);
 456     OW->WriteBytes(OF.getContents().str());
 457     break;
 458   }
 459   case MCFragment::FT_DwarfFrame: {
 460     const MCDwarfCallFrameFragment &CF = cast<MCDwarfCallFrameFragment>(F);
 461     OW->WriteBytes(CF.getContents().str());
 462     break;
 463   }
 464   }
 465
 466   assert(OW->getStream().tell() - Start == FragmentSize);
 467 }
 468
 469 void MCAssembler::WriteSectionData(const MCSectionData *SD,
 470                                    const MCAsmLayout &Layout) const {
 471   // Ignore virtual sections.
 472   if (SD->getSection().isVirtualSection()) {
 473     assert(Layout.getSectionFileSize(SD) == 0 && "Invalid size for section!");
 474
 475     // Check that contents are only things legal inside a virtual section.
 476     for (MCSectionData::const_iterator it = SD->begin(),
 477            ie = SD->end(); it != ie; ++it) {
 478       switch (it->getKind()) {
 479       default:
 480         assert(0 && "Invalid fragment in virtual section!");
 481       case MCFragment::FT_Data: {
 482         // Check that we aren't trying to write a non-zero contents (or fixups)
 483         // into a virtual section. This is to support clients which use standard
 484         // directives to fill the contents of virtual sections.
 485         MCDataFragment &DF = cast<MCDataFragment>(*it);
 486         assert(DF.fixup_begin() == DF.fixup_end() &&
 487                "Cannot have fixups in virtual section!");
 488         for (unsigned i = 0, e = DF.getContents().size(); i != e; ++i)
 489           assert(DF.getContents()[i] == 0 &&
 490                  "Invalid data value for virtual section!");
 491         break;
 492       }
 493       case MCFragment::FT_Align:
 494         // Check that we aren't trying to write a non-zero value into a virtual
 495         // section.
 496         assert((!cast<MCAlignFragment>(it)->getValueSize() ||
 497                 !cast<MCAlignFragment>(it)->getValue()) &&
 498                "Invalid align in virtual section!");
 499         break;
 500       case MCFragment::FT_Fill:
 501         assert(!cast<MCFillFragment>(it)->getValueSize() &&
 502                "Invalid fill in virtual section!");
 503         break;
 504       }
 505     }
 506
 507     return;
 508   }
 509
 510   uint64_t Start = getWriter().getStream().tell();
 511   (void) Start;
 512
 513   for (MCSectionData::const_iterator it = SD->begin(),
 514          ie = SD->end(); it != ie; ++it)
 515     WriteFragmentData(*this, Layout, *it);
 516
 517   assert(getWriter().getStream().tell() - Start ==
 518          Layout.getSectionAddressSize(SD));
 519 }
 520
 521
 522 uint64_t MCAssembler::HandleFixup(const MCAsmLayout &Layout,
 523                                   MCFragment &F,
 524                                   const MCFixup &Fixup) {
 525    // Evaluate the fixup.
 526    MCValue Target;
 527    uint64_t FixedValue;
 528    if (!EvaluateFixup(Layout, Fixup, &F, Target, FixedValue)) {
 529      // The fixup was unresolved, we need a relocation. Inform the object
 530      // writer of the relocation, and give it an opportunity to adjust the
 531      // fixup value if need be.
 532      getWriter().RecordRelocation(*this, Layout, &F, Fixup, Target, FixedValue);
 533    }
 534    return FixedValue;
 535  }
 536
 537 void MCAssembler::Finish() {
 538   DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
 539       llvm::errs() << "assembler backend - pre-layout\n--\n";
 540       dump(); });
 541
 542   // Create the layout object.
 543   MCAsmLayout Layout(*this);
 544
 545   // Create dummy fragments and assign section ordinals.
 546   unsigned SectionIndex = 0;
 547   for (MCAssembler::iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
 548     // Create dummy fragments to eliminate any empty sections, this simplifies
 549     // layout.
 550     if (it->getFragmentList().empty())
 551       new MCDataFragment(it);
 552
 553     it->setOrdinal(SectionIndex++);
 554   }
 555
 556   // Assign layout order indices to sections and fragments.
 557   for (unsigned i = 0, e = Layout.getSectionOrder().size(); i != e; ++i) {
 558     MCSectionData *SD = Layout.getSectionOrder()[i];
 559     SD->setLayoutOrder(i);
 560
 561     unsigned FragmentIndex = 0;
 562     for (MCSectionData::iterator it2 = SD->begin(),
 563            ie2 = SD->end(); it2 != ie2; ++it2)
 564       it2->setLayoutOrder(FragmentIndex++);
 565   }
 566
 567   // Layout until everything fits.
 568   while (LayoutOnce(Layout))
 569     continue;
 570
 571   DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
 572       llvm::errs() << "assembler backend - post-relaxation\n--\n";
 573       dump(); });
 574
 575   // Finalize the layout, including fragment lowering.
 576   FinishLayout(Layout);
 577
 578   DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
 579       llvm::errs() << "assembler backend - final-layout\n--\n";
 580       dump(); });
 581
 582   uint64_t StartOffset = OS.tell();
 583
 584   // Allow the object writer a chance to perform post-layout binding (for
 585   // example, to set the index fields in the symbol data).
 586   getWriter().ExecutePostLayoutBinding(*this, Layout);
 587
 588   // Evaluate and apply the fixups, generating relocation entries as necessary.
 589   for (MCAssembler::iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
 590     for (MCSectionData::iterator it2 = it->begin(),
 591            ie2 = it->end(); it2 != ie2; ++it2) {
 592       MCDataFragment *DF = dyn_cast<MCDataFragment>(it2);
 593       if (DF) {
 594         for (MCDataFragment::fixup_iterator it3 = DF->fixup_begin(),
 595                ie3 = DF->fixup_end(); it3 != ie3; ++it3) {
 596           MCFixup &Fixup = *it3;
 597           uint64_t FixedValue = HandleFixup(Layout, *DF, Fixup);
 598           getBackend().ApplyFixup(Fixup, DF->getContents().data(),
 599                                   DF->getContents().size(), FixedValue);
 600         }
 601       }
 602       MCInstFragment *IF = dyn_cast<MCInstFragment>(it2);
 603       if (IF) {
 604         for (MCInstFragment::fixup_iterator it3 = IF->fixup_begin(),
 605                ie3 = IF->fixup_end(); it3 != ie3; ++it3) {
 606           MCFixup &Fixup = *it3;
 607           uint64_t FixedValue = HandleFixup(Layout, *IF, Fixup);
 608           getBackend().ApplyFixup(Fixup, IF->getCode().data(),
 609                                   IF->getCode().size(), FixedValue);
 610         }
 611       }
 612     }
 613   }
 614
 615   // Write the object file.
 616   getWriter().WriteObject(*this, Layout);
 617
 618   stats::ObjectBytes += OS.tell() - StartOffset;
 619 }
 620
 621 bool MCAssembler::FixupNeedsRelaxation(const MCFixup &Fixup,
 622                                        const MCFragment *DF,
 623                                        const MCAsmLayout &Layout) const {
 624   if (getRelaxAll())
 625     return true;
 626
 627   // If we cannot resolve the fixup value, it requires relaxation.
 628   MCValue Target;
 629   uint64_t Value;
 630   if (!EvaluateFixup(Layout, Fixup, DF, Target, Value))
 631     return true;
 632
 633   // Otherwise, relax if the value is too big for a (signed) i8.
 634   //
 635   // FIXME: This is target dependent!
 636   return int64_t(Value) != int64_t(int8_t(Value));
 637 }
 638
 639 bool MCAssembler::FragmentNeedsRelaxation(const MCInstFragment *IF,
 640                                           const MCAsmLayout &Layout) const {
 641   // If this inst doesn't ever need relaxation, ignore it. This occurs when we
 642   // are intentionally pushing out inst fragments, or because we relaxed a
 643   // previous instruction to one that doesn't need relaxation.
 644   if (!getBackend().MayNeedRelaxation(IF->getInst()))
 645     return false;
 646
 647   for (MCInstFragment::const_fixup_iterator it = IF->fixup_begin(),
 648          ie = IF->fixup_end(); it != ie; ++it)
 649     if (FixupNeedsRelaxation(*it, IF, Layout))
 650       return true;
 651
 652   return false;
 653 }
 654
 655 bool MCAssembler::RelaxInstruction(MCAsmLayout &Layout,
 656                                    MCInstFragment &IF) {
 657   if (!FragmentNeedsRelaxation(&IF, Layout))
 658     return false;
 659
 660   ++stats::RelaxedInstructions;
 661
 662   // FIXME-PERF: We could immediately lower out instructions if we can tell
 663   // they are fully resolved, to avoid retesting on later passes.
 664
 665   // Relax the fragment.
 666
 667   MCInst Relaxed;
 668   getBackend().RelaxInstruction(IF.getInst(), Relaxed);
 669
 670   // Encode the new instruction.
 671   //
 672   // FIXME-PERF: If it matters, we could let the target do this. It can
 673   // probably do so more efficiently in many cases.
 674   SmallVector<MCFixup, 4> Fixups;
 675   SmallString<256> Code;
 676   raw_svector_ostream VecOS(Code);
 677   getEmitter().EncodeInstruction(Relaxed, VecOS, Fixups);
 678   VecOS.flush();
 679
 680   // Update the instruction fragment.
 681   IF.setInst(Relaxed);
 682   IF.getCode() = Code;
 683   IF.getFixups().clear();
 684   // FIXME: Eliminate copy.
 685   for (unsigned i = 0, e = Fixups.size(); i != e; ++i)
 686     IF.getFixups().push_back(Fixups[i]);
 687
 688   return true;
 689 }
 690
 691 bool MCAssembler::RelaxLEB(MCAsmLayout &Layout, MCLEBFragment &LF) {
 692   int64_t Value = 0;
 693   uint64_t OldSize = LF.getContents().size();
 694   bool IsAbs = LF.getValue().EvaluateAsAbsolute(Value, Layout);
 695   (void)IsAbs;
 696   assert(IsAbs);
 697   SmallString<8> &Data = LF.getContents();
 698   Data.clear();
 699   raw_svector_ostream OSE(Data);
 700   if (LF.isSigned())
 701     MCObjectWriter::EncodeSLEB128(Value, OSE);
 702   else
 703     MCObjectWriter::EncodeULEB128(Value, OSE);
 704   OSE.flush();
 705   return OldSize != LF.getContents().size();
 706 }
 707
 708 bool MCAssembler::RelaxDwarfLineAddr(MCAsmLayout &Layout,
 709                                      MCDwarfLineAddrFragment &DF) {
 710   int64_t AddrDelta = 0;
 711   uint64_t OldSize = DF.getContents().size();
 712   bool IsAbs = DF.getAddrDelta().EvaluateAsAbsolute(AddrDelta, Layout);
 713   (void)IsAbs;
 714   assert(IsAbs);
 715   int64_t LineDelta;
 716   LineDelta = DF.getLineDelta();
 717   SmallString<8> &Data = DF.getContents();
 718   Data.clear();
 719   raw_svector_ostream OSE(Data);
 720   MCDwarfLineAddr::Encode(LineDelta, AddrDelta, OSE);
 721   OSE.flush();
 722   return OldSize != Data.size();
 723 }
 724
 725 bool MCAssembler::RelaxDwarfCallFrameFragment(MCAsmLayout &Layout,
 726                                               MCDwarfCallFrameFragment &DF) {
 727   int64_t AddrDelta = 0;
 728   uint64_t OldSize = DF.getContents().size();
 729   bool IsAbs = DF.getAddrDelta().EvaluateAsAbsolute(AddrDelta, Layout);
 730   (void)IsAbs;
 731   assert(IsAbs);
 732   SmallString<8> &Data = DF.getContents();
 733   Data.clear();
 734   raw_svector_ostream OSE(Data);
 735   MCDwarfFrameEmitter::EncodeAdvanceLoc(AddrDelta, OSE);
 736   OSE.flush();
 737   return OldSize != Data.size();
 738 }
 739
 740 bool MCAssembler::LayoutSectionOnce(MCAsmLayout &Layout,
 741                                     MCSectionData &SD) {
 742   MCFragment *FirstInvalidFragment = NULL;
 743   // Scan for fragments that need relaxation.
 744   for (MCSectionData::iterator it2 = SD.begin(),
 745          ie2 = SD.end(); it2 != ie2; ++it2) {
 746     // Check if this is an fragment that needs relaxation.
 747     bool relaxedFrag = false;
 748     switch(it2->getKind()) {
 749     default:
 750           break;
 751     case MCFragment::FT_Inst:
 752       relaxedFrag = RelaxInstruction(Layout, *cast<MCInstFragment>(it2));
 753       break;
 754     case MCFragment::FT_Dwarf:
 755       relaxedFrag = RelaxDwarfLineAddr(Layout,
 756                                        *cast<MCDwarfLineAddrFragment>(it2));
 757       break;
 758     case MCFragment::FT_DwarfFrame:
 759       relaxedFrag =
 760         RelaxDwarfCallFrameFragment(Layout,
 761                                     *cast<MCDwarfCallFrameFragment>(it2));
 762       break;
 763     case MCFragment::FT_LEB:
 764       relaxedFrag = RelaxLEB(Layout, *cast<MCLEBFragment>(it2));
 765       break;
 766     }
 767     // Update the layout, and remember that we relaxed.
 768     if (relaxedFrag && !FirstInvalidFragment)
 769       FirstInvalidFragment = it2;
 770   }
 771   if (FirstInvalidFragment) {
 772     Layout.Invalidate(FirstInvalidFragment);
 773     return true;
 774   }
 775   return false;
 776 }
 777
 778 bool MCAssembler::LayoutOnce(MCAsmLayout &Layout) {
 779   ++stats::RelaxationSteps;
 780
 781   bool WasRelaxed = false;
 782   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
 783     MCSectionData &SD = *it;
 784     while(LayoutSectionOnce(Layout, SD))
 785       WasRelaxed = true;
 786   }
 787
 788   return WasRelaxed;
 789 }
 790
 791 void MCAssembler::FinishLayout(MCAsmLayout &Layout) {
 792   // The layout is done. Mark every fragment as valid.
 793   for (unsigned int i = 0, n = Layout.getSectionOrder().size(); i != n; ++i) {
 794     Layout.getFragmentOffset(&*Layout.getSectionOrder()[i]->rbegin());
 795   }
 796 }
 797
 798 // Debugging methods
 799
 800 namespace llvm {
 801
 802 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCFixup &AF) {
 803   OS << "<MCFixup" << " Offset:" << AF.getOffset()
 804      << " Value:" << *AF.getValue()
 805      << " Kind:" << AF.getKind() << ">";
 806   return OS;
 807 }
 808
 809 }
 810
 811 void MCFragment::dump() {
 812   raw_ostream &OS = llvm::errs();
 813
 814   OS << "<";
 815   switch (getKind()) {
 816   case MCFragment::FT_Align: OS << "MCAlignFragment"; break;
 817   case MCFragment::FT_Data:  OS << "MCDataFragment"; break;
 818   case MCFragment::FT_Fill:  OS << "MCFillFragment"; break;
 819   case MCFragment::FT_Inst:  OS << "MCInstFragment"; break;
 820   case MCFragment::FT_Org:   OS << "MCOrgFragment"; break;
 821   case MCFragment::FT_Dwarf: OS << "MCDwarfFragment"; break;
 822   case MCFragment::FT_DwarfFrame: OS << "MCDwarfCallFrameFragment"; break;
 823   case MCFragment::FT_LEB:   OS << "MCLEBFragment"; break;
 824   }
 825
 826   OS << "<MCFragment " << (void*) this << " LayoutOrder:" << LayoutOrder
 827      << " Offset:" << Offset << ">";
 828
 829   switch (getKind()) {
 830   case MCFragment::FT_Align: {
 831     const MCAlignFragment *AF = cast<MCAlignFragment>(this);
 832     if (AF->hasEmitNops())
 833       OS << " (emit nops)";
 834     OS << "\n       ";
 835     OS << " Alignment:" << AF->getAlignment()
 836        << " Value:" << AF->getValue() << " ValueSize:" << AF->getValueSize()
 837        << " MaxBytesToEmit:" << AF->getMaxBytesToEmit() << ">";
 838     break;
 839   }
 840   case MCFragment::FT_Data:  {
 841     const MCDataFragment *DF = cast<MCDataFragment>(this);
 842     OS << "\n       ";
 843     OS << " Contents:[";
 844     const SmallVectorImpl<char> &Contents = DF->getContents();
 845     for (unsigned i = 0, e = Contents.size(); i != e; ++i) {
 846       if (i) OS << ",";
 847       OS << hexdigit((Contents[i] >> 4) & 0xF) << hexdigit(Contents[i] & 0xF);
 848     }
 849     OS << "] (" << Contents.size() << " bytes)";
 850
 851     if (!DF->getFixups().empty()) {
 852       OS << ",\n       ";
 853       OS << " Fixups:[";
 854       for (MCDataFragment::const_fixup_iterator it = DF->fixup_begin(),
 855              ie = DF->fixup_end(); it != ie; ++it) {
 856         if (it != DF->fixup_begin()) OS << ",\n                ";
 857         OS << *it;
 858       }
 859       OS << "]";
 860     }
 861     break;
 862   }
 863   case MCFragment::FT_Fill:  {
 864     const MCFillFragment *FF = cast<MCFillFragment>(this);
 865     OS << " Value:" << FF->getValue() << " ValueSize:" << FF->getValueSize()
 866        << " Size:" << FF->getSize();
 867     break;
 868   }
 869   case MCFragment::FT_Inst:  {
 870     const MCInstFragment *IF = cast<MCInstFragment>(this);
 871     OS << "\n       ";
 872     OS << " Inst:";
 873     IF->getInst().dump_pretty(OS);
 874     break;
 875   }
 876   case MCFragment::FT_Org:  {
 877     const MCOrgFragment *OF = cast<MCOrgFragment>(this);
 878     OS << "\n       ";
 879     OS << " Offset:" << OF->getOffset() << " Value:" << OF->getValue();
 880     break;
 881   }
 882   case MCFragment::FT_Dwarf:  {
 883     const MCDwarfLineAddrFragment *OF = cast<MCDwarfLineAddrFragment>(this);
 884     OS << "\n       ";
 885     OS << " AddrDelta:" << OF->getAddrDelta()
 886        << " LineDelta:" << OF->getLineDelta();
 887     break;
 888   }
 889   case MCFragment::FT_DwarfFrame:  {
 890     const MCDwarfCallFrameFragment *CF = cast<MCDwarfCallFrameFragment>(this);
 891     OS << "\n       ";
 892     OS << " AddrDelta:" << CF->getAddrDelta();
 893     break;
 894   }
 895   case MCFragment::FT_LEB: {
 896     const MCLEBFragment *LF = cast<MCLEBFragment>(this);
 897     OS << "\n       ";
 898     OS << " Value:" << LF->getValue() << " Signed:" << LF->isSigned();
 899     break;
 900   }
 901   }
 902   OS << ">";
 903 }
 904
 905 void MCSectionData::dump() {
 906   raw_ostream &OS = llvm::errs();
 907
 908   OS << "<MCSectionData";
 909   OS << " Alignment:" << getAlignment() << " Fragments:[\n      ";
 910   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
 911     if (it != begin()) OS << ",\n      ";
 912     it->dump();
 913   }
 914   OS << "]>";
 915 }
 916
 917 void MCSymbolData::dump() {
 918   raw_ostream &OS = llvm::errs();
 919
 920   OS << "<MCSymbolData Symbol:" << getSymbol()
 921      << " Fragment:" << getFragment() << " Offset:" << getOffset()
 922      << " Flags:" << getFlags() << " Index:" << getIndex();
 923   if (isCommon())
 924     OS << " (common, size:" << getCommonSize()
 925        << " align: " << getCommonAlignment() << ")";
 926   if (isExternal())
 927     OS << " (external)";
 928   if (isPrivateExtern())
 929     OS << " (private extern)";
 930   OS << ">";
 931 }
 932
 933 void MCAssembler::dump() {
 934   raw_ostream &OS = llvm::errs();
 935
 936   OS << "<MCAssembler\n";
 937   OS << "  Sections:[\n    ";
 938   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
 939     if (it != begin()) OS << ",\n    ";
 940     it->dump();
 941   }
 942   OS << "],\n";
 943   OS << "  Symbols:[";
 944
 945   for (symbol_iterator it = symbol_begin(), ie = symbol_end(); it != ie; ++it) {
 946     if (it != symbol_begin()) OS << ",\n           ";
 947     it->dump();
 948   }
 949   OS << "]>\n";
 950 }