lib/MC/MCObjectStreamer.cpp

   1 //===- lib/MC/MCObjectStreamer.cpp - Object File MCStreamer Interface -----===//
   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 #include "llvm/MC/MCObjectStreamer.h"
  11 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  12 #include "llvm/MC/MCAsmBackend.h"
  13 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  15 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
  16 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  17 #include "llvm/MC/MCDwarf.h"
  18 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  19 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  20 #include "llvm/MC/MCSection.h"
  21 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  22 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  23 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  24 using namespace llvm;
  25
  26 MCObjectStreamer::MCObjectStreamer(MCContext &Context, MCAsmBackend &TAB,
  27                                    raw_pwrite_stream &OS,
  28                                    MCCodeEmitter *Emitter_)
  29     : MCStreamer(Context),
  30       Assembler(new MCAssembler(Context, TAB, *Emitter_,
  31                                 *TAB.createObjectWriter(OS), OS)),
  32       EmitEHFrame(true), EmitDebugFrame(false) {}
  33
  34 MCObjectStreamer::~MCObjectStreamer() {
  35   delete &Assembler->getBackend();
  36   delete &Assembler->getEmitter();
  37   delete &Assembler->getWriter();
  38   delete Assembler;
  39 }
  40
  41 void MCObjectStreamer::flushPendingLabels(MCFragment *F, uint64_t FOffset) {
  42   if (PendingLabels.size()) {
  43     if (!F) {
  44       F = new MCDataFragment();
  45       MCSection *CurSection = getCurrentSectionOnly();
  46       CurSection->getFragmentList().insert(CurInsertionPoint, F);
  47       F->setParent(CurSection);
  48     }
  49     for (MCSymbol *Sym : PendingLabels) {
  50       Sym->setFragment(F);
  51       Sym->setOffset(FOffset);
  52     }
  53     PendingLabels.clear();
  54   }
  55 }
  56
  57 void MCObjectStreamer::emitAbsoluteSymbolDiff(const MCSymbol *Hi,
  58                                               const MCSymbol *Lo,
  59                                               unsigned Size) {
  60   // If not assigned to the same (valid) fragment, fallback.
  61   if (!Hi->getFragment() || Hi->getFragment() != Lo->getFragment()) {
  62     MCStreamer::emitAbsoluteSymbolDiff(Hi, Lo, Size);
  63     return;
  64   }
  65
  66   assert(Hi->getOffset() >= Lo->getOffset() &&
  67          "Expected Hi to be greater than Lo");
  68   EmitIntValue(Hi->getOffset() - Lo->getOffset(), Size);
  69 }
  70
  71 void MCObjectStreamer::reset() {
  72   if (Assembler)
  73     Assembler->reset();
  74   CurInsertionPoint = MCSection::iterator();
  75   EmitEHFrame = true;
  76   EmitDebugFrame = false;
  77   PendingLabels.clear();
  78   MCStreamer::reset();
  79 }
  80
  81 void MCObjectStreamer::EmitFrames(MCAsmBackend *MAB) {
  82   if (!getNumFrameInfos())
  83     return;
  84
  85   if (EmitEHFrame)
  86     MCDwarfFrameEmitter::Emit(*this, MAB, true);
  87
  88   if (EmitDebugFrame)
  89     MCDwarfFrameEmitter::Emit(*this, MAB, false);
  90 }
  91
  92 MCFragment *MCObjectStreamer::getCurrentFragment() const {
  93   assert(getCurrentSectionOnly() && "No current section!");
  94
  95   if (CurInsertionPoint != getCurrentSectionOnly()->getFragmentList().begin())
  96     return std::prev(CurInsertionPoint);
  97
  98   return nullptr;
  99 }
 100
 101 MCDataFragment *MCObjectStreamer::getOrCreateDataFragment() {
 102   MCDataFragment *F = dyn_cast_or_null<MCDataFragment>(getCurrentFragment());
 103   // When bundling is enabled, we don't want to add data to a fragment that
 104   // already has instructions (see MCELFStreamer::EmitInstToData for details)
 105   if (!F || (Assembler->isBundlingEnabled() && !Assembler->getRelaxAll() &&
 106              F->hasInstructions())) {
 107     F = new MCDataFragment();
 108     insert(F);
 109   }
 110   return F;
 111 }
 112
 113 void MCObjectStreamer::visitUsedSymbol(const MCSymbol &Sym) {
 114   Assembler->registerSymbol(Sym);
 115 }
 116
 117 void MCObjectStreamer::EmitCFISections(bool EH, bool Debug) {
 118   MCStreamer::EmitCFISections(EH, Debug);
 119   EmitEHFrame = EH;
 120   EmitDebugFrame = Debug;
 121 }
 122
 123 void MCObjectStreamer::EmitValueImpl(const MCExpr *Value, unsigned Size,
 124                                      const SMLoc &Loc) {
 125   MCStreamer::EmitValueImpl(Value, Size, Loc);
 126   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 127   flushPendingLabels(DF, DF->getContents().size());
 128
 129   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 130
 131   // Avoid fixups when possible.
 132   int64_t AbsValue;
 133   if (Value->evaluateAsAbsolute(AbsValue, getAssembler())) {
 134     EmitIntValue(AbsValue, Size);
 135     return;
 136   }
 137   DF->getFixups().push_back(
 138       MCFixup::create(DF->getContents().size(), Value,
 139                       MCFixup::getKindForSize(Size, false), Loc));
 140   DF->getContents().resize(DF->getContents().size() + Size, 0);
 141 }
 142
 143 void MCObjectStreamer::EmitCFIStartProcImpl(MCDwarfFrameInfo &Frame) {
 144   // We need to create a local symbol to avoid relocations.
 145   Frame.Begin = getContext().createTempSymbol();
 146   EmitLabel(Frame.Begin);
 147 }
 148
 149 void MCObjectStreamer::EmitCFIEndProcImpl(MCDwarfFrameInfo &Frame) {
 150   Frame.End = getContext().createTempSymbol();
 151   EmitLabel(Frame.End);
 152 }
 153
 154 void MCObjectStreamer::EmitLabel(MCSymbol *Symbol) {
 155   MCStreamer::EmitLabel(Symbol);
 156
 157   getAssembler().registerSymbol(*Symbol);
 158   assert(!Symbol->getFragment() && "Unexpected fragment on symbol data!");
 159
 160   // If there is a current fragment, mark the symbol as pointing into it.
 161   // Otherwise queue the label and set its fragment pointer when we emit the
 162   // next fragment.
 163   auto *F = dyn_cast_or_null<MCDataFragment>(getCurrentFragment());
 164   if (F && !(getAssembler().isBundlingEnabled() &&
 165              getAssembler().getRelaxAll())) {
 166     Symbol->setFragment(F);
 167     Symbol->setOffset(F->getContents().size());
 168   } else {
 169     PendingLabels.push_back(Symbol);
 170   }
 171 }
 172
 173 void MCObjectStreamer::EmitULEB128Value(const MCExpr *Value) {
 174   int64_t IntValue;
 175   if (Value->evaluateAsAbsolute(IntValue, getAssembler())) {
 176     EmitULEB128IntValue(IntValue);
 177     return;
 178   }
 179   insert(new MCLEBFragment(*Value, false));
 180 }
 181
 182 void MCObjectStreamer::EmitSLEB128Value(const MCExpr *Value) {
 183   int64_t IntValue;
 184   if (Value->evaluateAsAbsolute(IntValue, getAssembler())) {
 185     EmitSLEB128IntValue(IntValue);
 186     return;
 187   }
 188   insert(new MCLEBFragment(*Value, true));
 189 }
 190
 191 void MCObjectStreamer::EmitWeakReference(MCSymbol *Alias,
 192                                          const MCSymbol *Symbol) {
 193   report_fatal_error("This file format doesn't support weak aliases.");
 194 }
 195
 196 void MCObjectStreamer::ChangeSection(MCSection *Section,
 197                                      const MCExpr *Subsection) {
 198   changeSectionImpl(Section, Subsection);
 199 }
 200
 201 bool MCObjectStreamer::changeSectionImpl(MCSection *Section,
 202                                          const MCExpr *Subsection) {
 203   assert(Section && "Cannot switch to a null section!");
 204   flushPendingLabels(nullptr);
 205
 206   bool Created = getAssembler().registerSection(*Section);
 207
 208   int64_t IntSubsection = 0;
 209   if (Subsection &&
 210       !Subsection->evaluateAsAbsolute(IntSubsection, getAssembler()))
 211     report_fatal_error("Cannot evaluate subsection number");
 212   if (IntSubsection < 0 || IntSubsection > 8192)
 213     report_fatal_error("Subsection number out of range");
 214   CurInsertionPoint =
 215       Section->getSubsectionInsertionPoint(unsigned(IntSubsection));
 216   return Created;
 217 }
 218
 219 void MCObjectStreamer::EmitAssignment(MCSymbol *Symbol, const MCExpr *Value) {
 220   getAssembler().registerSymbol(*Symbol);
 221   MCStreamer::EmitAssignment(Symbol, Value);
 222 }
 223
 224 bool MCObjectStreamer::mayHaveInstructions(MCSection &Sec) const {
 225   return Sec.hasInstructions();
 226 }
 227
 228 void MCObjectStreamer::EmitInstruction(const MCInst &Inst,
 229                                        const MCSubtargetInfo &STI) {
 230   MCStreamer::EmitInstruction(Inst, STI);
 231
 232   MCSection *Sec = getCurrentSectionOnly();
 233   Sec->setHasInstructions(true);
 234
 235   // Now that a machine instruction has been assembled into this section, make
 236   // a line entry for any .loc directive that has been seen.
 237   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 238
 239   // If this instruction doesn't need relaxation, just emit it as data.
 240   MCAssembler &Assembler = getAssembler();
 241   if (!Assembler.getBackend().mayNeedRelaxation(Inst)) {
 242     EmitInstToData(Inst, STI);
 243     return;
 244   }
 245
 246   // Otherwise, relax and emit it as data if either:
 247   // - The RelaxAll flag was passed
 248   // - Bundling is enabled and this instruction is inside a bundle-locked
 249   //   group. We want to emit all such instructions into the same data
 250   //   fragment.
 251   if (Assembler.getRelaxAll() ||
 252       (Assembler.isBundlingEnabled() && Sec->isBundleLocked())) {
 253     MCInst Relaxed;
 254     getAssembler().getBackend().relaxInstruction(Inst, Relaxed);
 255     while (getAssembler().getBackend().mayNeedRelaxation(Relaxed))
 256       getAssembler().getBackend().relaxInstruction(Relaxed, Relaxed);
 257     EmitInstToData(Relaxed, STI);
 258     return;
 259   }
 260
 261   // Otherwise emit to a separate fragment.
 262   EmitInstToFragment(Inst, STI);
 263 }
 264
 265 void MCObjectStreamer::EmitInstToFragment(const MCInst &Inst,
 266                                           const MCSubtargetInfo &STI) {
 267   if (getAssembler().getRelaxAll() && getAssembler().isBundlingEnabled())
 268     llvm_unreachable("All instructions should have already been relaxed");
 269
 270   // Always create a new, separate fragment here, because its size can change
 271   // during relaxation.
 272   MCRelaxableFragment *IF = new MCRelaxableFragment(Inst, STI);
 273   insert(IF);
 274
 275   SmallString<128> Code;
 276   raw_svector_ostream VecOS(Code);
 277   getAssembler().getEmitter().encodeInstruction(Inst, VecOS, IF->getFixups(),
 278                                                 STI);
 279   VecOS.flush();
 280   IF->getContents().append(Code.begin(), Code.end());
 281 }
 282
 283 #ifndef NDEBUG
 284 static const char *const BundlingNotImplementedMsg =
 285   "Aligned bundling is not implemented for this object format";
 286 #endif
 287
 288 void MCObjectStreamer::EmitBundleAlignMode(unsigned AlignPow2) {
 289   llvm_unreachable(BundlingNotImplementedMsg);
 290 }
 291
 292 void MCObjectStreamer::EmitBundleLock(bool AlignToEnd) {
 293   llvm_unreachable(BundlingNotImplementedMsg);
 294 }
 295
 296 void MCObjectStreamer::EmitBundleUnlock() {
 297   llvm_unreachable(BundlingNotImplementedMsg);
 298 }
 299
 300 void MCObjectStreamer::EmitDwarfLocDirective(unsigned FileNo, unsigned Line,
 301                                              unsigned Column, unsigned Flags,
 302                                              unsigned Isa,
 303                                              unsigned Discriminator,
 304                                              StringRef FileName) {
 305   // In case we see two .loc directives in a row, make sure the
 306   // first one gets a line entry.
 307   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 308
 309   this->MCStreamer::EmitDwarfLocDirective(FileNo, Line, Column, Flags,
 310                                           Isa, Discriminator, FileName);
 311 }
 312
 313 static const MCExpr *buildSymbolDiff(MCObjectStreamer &OS, const MCSymbol *A,
 314                                      const MCSymbol *B) {
 315   MCContext &Context = OS.getContext();
 316   MCSymbolRefExpr::VariantKind Variant = MCSymbolRefExpr::VK_None;
 317   const MCExpr *ARef = MCSymbolRefExpr::create(A, Variant, Context);
 318   const MCExpr *BRef = MCSymbolRefExpr::create(B, Variant, Context);
 319   const MCExpr *AddrDelta =
 320       MCBinaryExpr::create(MCBinaryExpr::Sub, ARef, BRef, Context);
 321   return AddrDelta;
 322 }
 323
 324 static void emitDwarfSetLineAddr(MCObjectStreamer &OS, int64_t LineDelta,
 325                                  const MCSymbol *Label, int PointerSize) {
 326   // emit the sequence to set the address
 327   OS.EmitIntValue(dwarf::DW_LNS_extended_op, 1);
 328   OS.EmitULEB128IntValue(PointerSize + 1);
 329   OS.EmitIntValue(dwarf::DW_LNE_set_address, 1);
 330   OS.EmitSymbolValue(Label, PointerSize);
 331
 332   // emit the sequence for the LineDelta (from 1) and a zero address delta.
 333   MCDwarfLineAddr::Emit(&OS, LineDelta, 0);
 334 }
 335
 336 void MCObjectStreamer::EmitDwarfAdvanceLineAddr(int64_t LineDelta,
 337                                                 const MCSymbol *LastLabel,
 338                                                 const MCSymbol *Label,
 339                                                 unsigned PointerSize) {
 340   if (!LastLabel) {
 341     emitDwarfSetLineAddr(*this, LineDelta, Label, PointerSize);
 342     return;
 343   }
 344   const MCExpr *AddrDelta = buildSymbolDiff(*this, Label, LastLabel);
 345   int64_t Res;
 346   if (AddrDelta->evaluateAsAbsolute(Res, getAssembler())) {
 347     MCDwarfLineAddr::Emit(this, LineDelta, Res);
 348     return;
 349   }
 350   insert(new MCDwarfLineAddrFragment(LineDelta, *AddrDelta));
 351 }
 352
 353 void MCObjectStreamer::EmitDwarfAdvanceFrameAddr(const MCSymbol *LastLabel,
 354                                                  const MCSymbol *Label) {
 355   const MCExpr *AddrDelta = buildSymbolDiff(*this, Label, LastLabel);
 356   int64_t Res;
 357   if (AddrDelta->evaluateAsAbsolute(Res, getAssembler())) {
 358     MCDwarfFrameEmitter::EmitAdvanceLoc(*this, Res);
 359     return;
 360   }
 361   insert(new MCDwarfCallFrameFragment(*AddrDelta));
 362 }
 363
 364 void MCObjectStreamer::EmitBytes(StringRef Data) {
 365   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 366   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 367   flushPendingLabels(DF, DF->getContents().size());
 368   DF->getContents().append(Data.begin(), Data.end());
 369 }
 370
 371 void MCObjectStreamer::EmitValueToAlignment(unsigned ByteAlignment,
 372                                             int64_t Value,
 373                                             unsigned ValueSize,
 374                                             unsigned MaxBytesToEmit) {
 375   if (MaxBytesToEmit == 0)
 376     MaxBytesToEmit = ByteAlignment;
 377   insert(new MCAlignFragment(ByteAlignment, Value, ValueSize, MaxBytesToEmit));
 378
 379   // Update the maximum alignment on the current section if necessary.
 380   MCSection *CurSec = getCurrentSection().first;
 381   if (ByteAlignment > CurSec->getAlignment())
 382     CurSec->setAlignment(ByteAlignment);
 383 }
 384
 385 void MCObjectStreamer::EmitCodeAlignment(unsigned ByteAlignment,
 386                                          unsigned MaxBytesToEmit) {
 387   EmitValueToAlignment(ByteAlignment, 0, 1, MaxBytesToEmit);
 388   cast<MCAlignFragment>(getCurrentFragment())->setEmitNops(true);
 389 }
 390
 391 bool MCObjectStreamer::EmitValueToOffset(const MCExpr *Offset,
 392                                          unsigned char Value) {
 393   int64_t Res;
 394   if (Offset->evaluateAsAbsolute(Res, getAssembler())) {
 395     insert(new MCOrgFragment(*Offset, Value));
 396     return false;
 397   }
 398
 399   MCSymbol *CurrentPos = getContext().createTempSymbol();
 400   EmitLabel(CurrentPos);
 401   MCSymbolRefExpr::VariantKind Variant = MCSymbolRefExpr::VK_None;
 402   const MCExpr *Ref =
 403     MCSymbolRefExpr::create(CurrentPos, Variant, getContext());
 404   const MCExpr *Delta =
 405     MCBinaryExpr::create(MCBinaryExpr::Sub, Offset, Ref, getContext());
 406
 407   if (!Delta->evaluateAsAbsolute(Res, getAssembler()))
 408     return true;
 409   EmitFill(Res, Value);
 410   return false;
 411 }
 412
 413 // Associate GPRel32 fixup with data and resize data area
 414 void MCObjectStreamer::EmitGPRel32Value(const MCExpr *Value) {
 415   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 416   flushPendingLabels(DF, DF->getContents().size());
 417
 418   DF->getFixups().push_back(MCFixup::create(DF->getContents().size(),
 419                                             Value, FK_GPRel_4));
 420   DF->getContents().resize(DF->getContents().size() + 4, 0);
 421 }
 422
 423 // Associate GPRel32 fixup with data and resize data area
 424 void MCObjectStreamer::EmitGPRel64Value(const MCExpr *Value) {
 425   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 426   flushPendingLabels(DF, DF->getContents().size());
 427
 428   DF->getFixups().push_back(MCFixup::create(DF->getContents().size(),
 429                                             Value, FK_GPRel_4));
 430   DF->getContents().resize(DF->getContents().size() + 8, 0);
 431 }
 432
 433 void MCObjectStreamer::EmitFill(uint64_t NumBytes, uint8_t FillValue) {
 434   // FIXME: A MCFillFragment would be more memory efficient but MCExpr has
 435   //        problems evaluating expressions across multiple fragments.
 436   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 437   flushPendingLabels(DF, DF->getContents().size());
 438   DF->getContents().append(NumBytes, FillValue);
 439 }
 440
 441 void MCObjectStreamer::EmitZeros(uint64_t NumBytes) {
 442   const MCSection *Sec = getCurrentSection().first;
 443   assert(Sec && "need a section");
 444   unsigned ItemSize = Sec->isVirtualSection() ? 0 : 1;
 445   insert(new MCFillFragment(0, ItemSize, NumBytes));
 446 }
 447
 448 void MCObjectStreamer::FinishImpl() {
 449   // If we are generating dwarf for assembly source files dump out the sections.
 450   if (getContext().getGenDwarfForAssembly())
 451     MCGenDwarfInfo::Emit(this);
 452
 453   // Dump out the dwarf file & directory tables and line tables.
 454   MCDwarfLineTable::Emit(this);
 455
 456   flushPendingLabels(nullptr);
 457   getAssembler().Finish();
 458 }