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       CurSectionData(nullptr), 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       CurSectionData->getFragmentList().insert(CurInsertionPoint, F);
  46       F->setParent(CurSectionData);
  47     }
  48     for (MCSymbolData *SD : PendingLabels) {
  49       SD->setFragment(F);
  50       SD->setOffset(FOffset);
  51     }
  52     PendingLabels.clear();
  53   }
  54 }
  55
  56 bool MCObjectStreamer::emitAbsoluteSymbolDiff(const MCSymbol *Hi,
  57                                               const MCSymbol *Lo,
  58                                               unsigned Size) {
  59   // Must have symbol data.
  60   if (!Assembler->hasSymbolData(*Hi) || !Assembler->hasSymbolData(*Lo))
  61     return false;
  62   auto &HiD = Assembler->getSymbolData(*Hi);
  63   auto &LoD = Assembler->getSymbolData(*Lo);
  64
  65   // Must both be assigned to the same (valid) fragment.
  66   if (!HiD.getFragment() || HiD.getFragment() != LoD.getFragment())
  67     return false;
  68
  69   // Must be a data fragment.
  70   if (!isa<MCDataFragment>(HiD.getFragment()))
  71     return false;
  72
  73   assert(HiD.getOffset() >= LoD.getOffset() &&
  74          "Expected Hi to be greater than Lo");
  75   EmitIntValue(HiD.getOffset() - LoD.getOffset(), Size);
  76   return true;
  77 }
  78
  79 void MCObjectStreamer::reset() {
  80   if (Assembler)
  81     Assembler->reset();
  82   CurSectionData = nullptr;
  83   CurInsertionPoint = MCSectionData::iterator();
  84   EmitEHFrame = true;
  85   EmitDebugFrame = false;
  86   PendingLabels.clear();
  87   MCStreamer::reset();
  88 }
  89
  90 void MCObjectStreamer::EmitFrames(MCAsmBackend *MAB) {
  91   if (!getNumFrameInfos())
  92     return;
  93
  94   if (EmitEHFrame)
  95     MCDwarfFrameEmitter::Emit(*this, MAB, true);
  96
  97   if (EmitDebugFrame)
  98     MCDwarfFrameEmitter::Emit(*this, MAB, false);
  99 }
 100
 101 MCFragment *MCObjectStreamer::getCurrentFragment() const {
 102   assert(getCurrentSectionData() && "No current section!");
 103
 104   if (CurInsertionPoint != getCurrentSectionData()->getFragmentList().begin())
 105     return std::prev(CurInsertionPoint);
 106
 107   return nullptr;
 108 }
 109
 110 MCDataFragment *MCObjectStreamer::getOrCreateDataFragment() {
 111   MCDataFragment *F = dyn_cast_or_null<MCDataFragment>(getCurrentFragment());
 112   // When bundling is enabled, we don't want to add data to a fragment that
 113   // already has instructions (see MCELFStreamer::EmitInstToData for details)
 114   if (!F || (Assembler->isBundlingEnabled() && !Assembler->getRelaxAll() &&
 115              F->hasInstructions())) {
 116     F = new MCDataFragment();
 117     insert(F);
 118   }
 119   return F;
 120 }
 121
 122 void MCObjectStreamer::visitUsedSymbol(const MCSymbol &Sym) {
 123   Assembler->getOrCreateSymbolData(Sym);
 124 }
 125
 126 void MCObjectStreamer::EmitCFISections(bool EH, bool Debug) {
 127   MCStreamer::EmitCFISections(EH, Debug);
 128   EmitEHFrame = EH;
 129   EmitDebugFrame = Debug;
 130 }
 131
 132 void MCObjectStreamer::EmitValueImpl(const MCExpr *Value, unsigned Size,
 133                                      const SMLoc &Loc) {
 134   MCStreamer::EmitValueImpl(Value, Size, Loc);
 135   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 136
 137   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 138
 139   // Avoid fixups when possible.
 140   int64_t AbsValue;
 141   if (Value->EvaluateAsAbsolute(AbsValue, getAssembler())) {
 142     EmitIntValue(AbsValue, Size);
 143     return;
 144   }
 145   DF->getFixups().push_back(
 146       MCFixup::create(DF->getContents().size(), Value,
 147                       MCFixup::getKindForSize(Size, false), Loc));
 148   DF->getContents().resize(DF->getContents().size() + Size, 0);
 149 }
 150
 151 void MCObjectStreamer::EmitCFIStartProcImpl(MCDwarfFrameInfo &Frame) {
 152   // We need to create a local symbol to avoid relocations.
 153   Frame.Begin = getContext().createTempSymbol();
 154   EmitLabel(Frame.Begin);
 155 }
 156
 157 void MCObjectStreamer::EmitCFIEndProcImpl(MCDwarfFrameInfo &Frame) {
 158   Frame.End = getContext().createTempSymbol();
 159   EmitLabel(Frame.End);
 160 }
 161
 162 void MCObjectStreamer::EmitLabel(MCSymbol *Symbol) {
 163   MCStreamer::EmitLabel(Symbol);
 164
 165   MCSymbolData &SD = getAssembler().getOrCreateSymbolData(*Symbol);
 166   assert(!SD.getFragment() && "Unexpected fragment on symbol data!");
 167
 168   // If there is a current fragment, mark the symbol as pointing into it.
 169   // Otherwise queue the label and set its fragment pointer when we emit the
 170   // next fragment.
 171   auto *F = dyn_cast_or_null<MCDataFragment>(getCurrentFragment());
 172   if (F && !(getAssembler().isBundlingEnabled() &&
 173              getAssembler().getRelaxAll())) {
 174     SD.setFragment(F);
 175     SD.setOffset(F->getContents().size());
 176   } else {
 177     PendingLabels.push_back(&SD);
 178   }
 179 }
 180
 181 void MCObjectStreamer::EmitULEB128Value(const MCExpr *Value) {
 182   int64_t IntValue;
 183   if (Value->EvaluateAsAbsolute(IntValue, getAssembler())) {
 184     EmitULEB128IntValue(IntValue);
 185     return;
 186   }
 187   insert(new MCLEBFragment(*Value, false));
 188 }
 189
 190 void MCObjectStreamer::EmitSLEB128Value(const MCExpr *Value) {
 191   int64_t IntValue;
 192   if (Value->EvaluateAsAbsolute(IntValue, getAssembler())) {
 193     EmitSLEB128IntValue(IntValue);
 194     return;
 195   }
 196   insert(new MCLEBFragment(*Value, true));
 197 }
 198
 199 void MCObjectStreamer::EmitWeakReference(MCSymbol *Alias,
 200                                          const MCSymbol *Symbol) {
 201   report_fatal_error("This file format doesn't support weak aliases.");
 202 }
 203
 204 void MCObjectStreamer::ChangeSection(MCSection *Section,
 205                                      const MCExpr *Subsection) {
 206   changeSectionImpl(Section, Subsection);
 207 }
 208
 209 bool MCObjectStreamer::changeSectionImpl(MCSection *Section,
 210                                          const MCExpr *Subsection) {
 211   assert(Section && "Cannot switch to a null section!");
 212   flushPendingLabels(nullptr);
 213
 214   bool Created;
 215   CurSectionData = &getAssembler().getOrCreateSectionData(*Section, &Created);
 216
 217   int64_t IntSubsection = 0;
 218   if (Subsection &&
 219       !Subsection->EvaluateAsAbsolute(IntSubsection, getAssembler()))
 220     report_fatal_error("Cannot evaluate subsection number");
 221   if (IntSubsection < 0 || IntSubsection > 8192)
 222     report_fatal_error("Subsection number out of range");
 223   CurInsertionPoint =
 224     CurSectionData->getSubsectionInsertionPoint(unsigned(IntSubsection));
 225   return Created;
 226 }
 227
 228 void MCObjectStreamer::EmitAssignment(MCSymbol *Symbol, const MCExpr *Value) {
 229   getAssembler().getOrCreateSymbolData(*Symbol);
 230   MCStreamer::EmitAssignment(Symbol, Value);
 231 }
 232
 233 bool MCObjectStreamer::mayHaveInstructions(MCSection &Sec) const {
 234   return Sec.hasInstructions();
 235 }
 236
 237 void MCObjectStreamer::EmitInstruction(const MCInst &Inst,
 238                                        const MCSubtargetInfo &STI) {
 239   MCStreamer::EmitInstruction(Inst, STI);
 240
 241   MCSectionData *SD = getCurrentSectionData();
 242   SD->getSection().setHasInstructions(true);
 243
 244   // Now that a machine instruction has been assembled into this section, make
 245   // a line entry for any .loc directive that has been seen.
 246   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 247
 248   // If this instruction doesn't need relaxation, just emit it as data.
 249   MCAssembler &Assembler = getAssembler();
 250   if (!Assembler.getBackend().mayNeedRelaxation(Inst)) {
 251     EmitInstToData(Inst, STI);
 252     return;
 253   }
 254
 255   // Otherwise, relax and emit it as data if either:
 256   // - The RelaxAll flag was passed
 257   // - Bundling is enabled and this instruction is inside a bundle-locked
 258   //   group. We want to emit all such instructions into the same data
 259   //   fragment.
 260   if (Assembler.getRelaxAll() ||
 261       (Assembler.isBundlingEnabled() && SD->getSection().isBundleLocked())) {
 262     MCInst Relaxed;
 263     getAssembler().getBackend().relaxInstruction(Inst, Relaxed);
 264     while (getAssembler().getBackend().mayNeedRelaxation(Relaxed))
 265       getAssembler().getBackend().relaxInstruction(Relaxed, Relaxed);
 266     EmitInstToData(Relaxed, STI);
 267     return;
 268   }
 269
 270   // Otherwise emit to a separate fragment.
 271   EmitInstToFragment(Inst, STI);
 272 }
 273
 274 void MCObjectStreamer::EmitInstToFragment(const MCInst &Inst,
 275                                           const MCSubtargetInfo &STI) {
 276   if (getAssembler().getRelaxAll() && getAssembler().isBundlingEnabled())
 277     llvm_unreachable("All instructions should have already been relaxed");
 278
 279   // Always create a new, separate fragment here, because its size can change
 280   // during relaxation.
 281   MCRelaxableFragment *IF = new MCRelaxableFragment(Inst, STI);
 282   insert(IF);
 283
 284   SmallString<128> Code;
 285   raw_svector_ostream VecOS(Code);
 286   getAssembler().getEmitter().encodeInstruction(Inst, VecOS, IF->getFixups(),
 287                                                 STI);
 288   VecOS.flush();
 289   IF->getContents().append(Code.begin(), Code.end());
 290 }
 291
 292 #ifndef NDEBUG
 293 static const char *const BundlingNotImplementedMsg =
 294   "Aligned bundling is not implemented for this object format";
 295 #endif
 296
 297 void MCObjectStreamer::EmitBundleAlignMode(unsigned AlignPow2) {
 298   llvm_unreachable(BundlingNotImplementedMsg);
 299 }
 300
 301 void MCObjectStreamer::EmitBundleLock(bool AlignToEnd) {
 302   llvm_unreachable(BundlingNotImplementedMsg);
 303 }
 304
 305 void MCObjectStreamer::EmitBundleUnlock() {
 306   llvm_unreachable(BundlingNotImplementedMsg);
 307 }
 308
 309 void MCObjectStreamer::EmitDwarfLocDirective(unsigned FileNo, unsigned Line,
 310                                              unsigned Column, unsigned Flags,
 311                                              unsigned Isa,
 312                                              unsigned Discriminator,
 313                                              StringRef FileName) {
 314   // In case we see two .loc directives in a row, make sure the
 315   // first one gets a line entry.
 316   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 317
 318   this->MCStreamer::EmitDwarfLocDirective(FileNo, Line, Column, Flags,
 319                                           Isa, Discriminator, FileName);
 320 }
 321
 322 static const MCExpr *buildSymbolDiff(MCObjectStreamer &OS, const MCSymbol *A,
 323                                      const MCSymbol *B) {
 324   MCContext &Context = OS.getContext();
 325   MCSymbolRefExpr::VariantKind Variant = MCSymbolRefExpr::VK_None;
 326   const MCExpr *ARef = MCSymbolRefExpr::Create(A, Variant, Context);
 327   const MCExpr *BRef = MCSymbolRefExpr::Create(B, Variant, Context);
 328   const MCExpr *AddrDelta =
 329       MCBinaryExpr::Create(MCBinaryExpr::Sub, ARef, BRef, Context);
 330   return AddrDelta;
 331 }
 332
 333 static void emitDwarfSetLineAddr(MCObjectStreamer &OS, int64_t LineDelta,
 334                                  const MCSymbol *Label, int PointerSize) {
 335   // emit the sequence to set the address
 336   OS.EmitIntValue(dwarf::DW_LNS_extended_op, 1);
 337   OS.EmitULEB128IntValue(PointerSize + 1);
 338   OS.EmitIntValue(dwarf::DW_LNE_set_address, 1);
 339   OS.EmitSymbolValue(Label, PointerSize);
 340
 341   // emit the sequence for the LineDelta (from 1) and a zero address delta.
 342   MCDwarfLineAddr::Emit(&OS, LineDelta, 0);
 343 }
 344
 345 void MCObjectStreamer::EmitDwarfAdvanceLineAddr(int64_t LineDelta,
 346                                                 const MCSymbol *LastLabel,
 347                                                 const MCSymbol *Label,
 348                                                 unsigned PointerSize) {
 349   if (!LastLabel) {
 350     emitDwarfSetLineAddr(*this, LineDelta, Label, PointerSize);
 351     return;
 352   }
 353   const MCExpr *AddrDelta = buildSymbolDiff(*this, Label, LastLabel);
 354   int64_t Res;
 355   if (AddrDelta->EvaluateAsAbsolute(Res, getAssembler())) {
 356     MCDwarfLineAddr::Emit(this, LineDelta, Res);
 357     return;
 358   }
 359   insert(new MCDwarfLineAddrFragment(LineDelta, *AddrDelta));
 360 }
 361
 362 void MCObjectStreamer::EmitDwarfAdvanceFrameAddr(const MCSymbol *LastLabel,
 363                                                  const MCSymbol *Label) {
 364   const MCExpr *AddrDelta = buildSymbolDiff(*this, Label, LastLabel);
 365   int64_t Res;
 366   if (AddrDelta->EvaluateAsAbsolute(Res, getAssembler())) {
 367     MCDwarfFrameEmitter::EmitAdvanceLoc(*this, Res);
 368     return;
 369   }
 370   insert(new MCDwarfCallFrameFragment(*AddrDelta));
 371 }
 372
 373 void MCObjectStreamer::EmitBytes(StringRef Data) {
 374   MCLineEntry::Make(this, getCurrentSection().first);
 375   getOrCreateDataFragment()->getContents().append(Data.begin(), Data.end());
 376 }
 377
 378 void MCObjectStreamer::EmitValueToAlignment(unsigned ByteAlignment,
 379                                             int64_t Value,
 380                                             unsigned ValueSize,
 381                                             unsigned MaxBytesToEmit) {
 382   if (MaxBytesToEmit == 0)
 383     MaxBytesToEmit = ByteAlignment;
 384   insert(new MCAlignFragment(ByteAlignment, Value, ValueSize, MaxBytesToEmit));
 385
 386   // Update the maximum alignment on the current section if necessary.
 387   MCSection *CurSec = getCurrentSection().first;
 388   if (ByteAlignment > CurSec->getAlignment())
 389     CurSec->setAlignment(ByteAlignment);
 390 }
 391
 392 void MCObjectStreamer::EmitCodeAlignment(unsigned ByteAlignment,
 393                                          unsigned MaxBytesToEmit) {
 394   EmitValueToAlignment(ByteAlignment, 0, 1, MaxBytesToEmit);
 395   cast<MCAlignFragment>(getCurrentFragment())->setEmitNops(true);
 396 }
 397
 398 bool MCObjectStreamer::EmitValueToOffset(const MCExpr *Offset,
 399                                          unsigned char Value) {
 400   int64_t Res;
 401   if (Offset->EvaluateAsAbsolute(Res, getAssembler())) {
 402     insert(new MCOrgFragment(*Offset, Value));
 403     return false;
 404   }
 405
 406   MCSymbol *CurrentPos = getContext().createTempSymbol();
 407   EmitLabel(CurrentPos);
 408   MCSymbolRefExpr::VariantKind Variant = MCSymbolRefExpr::VK_None;
 409   const MCExpr *Ref =
 410     MCSymbolRefExpr::Create(CurrentPos, Variant, getContext());
 411   const MCExpr *Delta =
 412     MCBinaryExpr::Create(MCBinaryExpr::Sub, Offset, Ref, getContext());
 413
 414   if (!Delta->EvaluateAsAbsolute(Res, getAssembler()))
 415     return true;
 416   EmitFill(Res, Value);
 417   return false;
 418 }
 419
 420 // Associate GPRel32 fixup with data and resize data area
 421 void MCObjectStreamer::EmitGPRel32Value(const MCExpr *Value) {
 422   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 423
 424   DF->getFixups().push_back(MCFixup::create(DF->getContents().size(),
 425                                             Value, FK_GPRel_4));
 426   DF->getContents().resize(DF->getContents().size() + 4, 0);
 427 }
 428
 429 // Associate GPRel32 fixup with data and resize data area
 430 void MCObjectStreamer::EmitGPRel64Value(const MCExpr *Value) {
 431   MCDataFragment *DF = getOrCreateDataFragment();
 432
 433   DF->getFixups().push_back(MCFixup::create(DF->getContents().size(),
 434                                             Value, FK_GPRel_4));
 435   DF->getContents().resize(DF->getContents().size() + 8, 0);
 436 }
 437
 438 void MCObjectStreamer::EmitFill(uint64_t NumBytes, uint8_t FillValue) {
 439   // FIXME: A MCFillFragment would be more memory efficient but MCExpr has
 440   //        problems evaluating expressions across multiple fragments.
 441   getOrCreateDataFragment()->getContents().append(NumBytes, FillValue);
 442 }
 443
 444 void MCObjectStreamer::EmitZeros(uint64_t NumBytes) {
 445   const MCSection *Sec = getCurrentSection().first;
 446   assert(Sec && "need a section");
 447   unsigned ItemSize = Sec->isVirtualSection() ? 0 : 1;
 448   insert(new MCFillFragment(0, ItemSize, NumBytes));
 449 }
 450
 451 void MCObjectStreamer::FinishImpl() {
 452   // If we are generating dwarf for assembly source files dump out the sections.
 453   if (getContext().getGenDwarfForAssembly())
 454     MCGenDwarfInfo::Emit(this);
 455
 456   // Dump out the dwarf file & directory tables and line tables.
 457   MCDwarfLineTable::Emit(this);
 458
 459   flushPendingLabels(nullptr);
 460   getAssembler().Finish();
 461 }