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