lib/MC/MachObjectWriter.cpp

   1 //===- lib/MC/MachObjectWriter.cpp - Mach-O File Writer -------------------===//
   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/MCMachObjectWriter.h"
  11 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  12 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  13 #include "llvm/MC/MCAsmBackend.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
  15 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  16 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  17 #include "llvm/MC/MCFixupKindInfo.h"
  18 #include "llvm/MC/MCMachOSymbolFlags.h"
  19 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  20 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  21 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  22 #include "llvm/MC/MCValue.h"
  23 #include "llvm/Support/Debug.h"
  24 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  25 #include "llvm/Support/MachO.h"
  26 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  27 #include <vector>
  28 using namespace llvm;
  29
  30 #define DEBUG_TYPE "mc"
  31
  32 void MachObjectWriter::reset() {
  33   Relocations.clear();
  34   IndirectSymBase.clear();
  35   StringTable.clear();
  36   LocalSymbolData.clear();
  37   ExternalSymbolData.clear();
  38   UndefinedSymbolData.clear();
  39   MCObjectWriter::reset();
  40 }
  41
  42 bool MachObjectWriter::
  43 doesSymbolRequireExternRelocation(const MCSymbolData *SD) {
  44   // Undefined symbols are always extern.
  45   if (SD->getSymbol().isUndefined())
  46     return true;
  47
  48   // References to weak definitions require external relocation entries; the
  49   // definition may not always be the one in the same object file.
  50   if (SD->getFlags() & SF_WeakDefinition)
  51     return true;
  52
  53   // Otherwise, we can use an internal relocation.
  54   return false;
  55 }
  56
  57 bool MachObjectWriter::
  58 MachSymbolData::operator<(const MachSymbolData &RHS) const {
  59   return SymbolData->getSymbol().getName() <
  60     RHS.SymbolData->getSymbol().getName();
  61 }
  62
  63 bool MachObjectWriter::isFixupKindPCRel(const MCAssembler &Asm, unsigned Kind) {
  64   const MCFixupKindInfo &FKI = Asm.getBackend().getFixupKindInfo(
  65     (MCFixupKind) Kind);
  66
  67   return FKI.Flags & MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel;
  68 }
  69
  70 uint64_t MachObjectWriter::getFragmentAddress(const MCFragment *Fragment,
  71                                               const MCAsmLayout &Layout) const {
  72   return getSectionAddress(Fragment->getParent()) +
  73     Layout.getFragmentOffset(Fragment);
  74 }
  75
  76 uint64_t MachObjectWriter::getSymbolAddress(const MCSymbol &S,
  77                                             const MCAsmLayout &Layout) const {
  78   // If this is a variable, then recursively evaluate now.
  79   if (S.isVariable()) {
  80     if (const MCConstantExpr *C =
  81           dyn_cast<const MCConstantExpr>(S.getVariableValue()))
  82       return C->getValue();
  83
  84
  85     MCValue Target;
  86     if (!S.getVariableValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, &Layout, nullptr))
  87       report_fatal_error("unable to evaluate offset for variable '" +
  88                          S.getName() + "'");
  89
  90     // Verify that any used symbols are defined.
  91     if (Target.getSymA() && Target.getSymA()->getSymbol().isUndefined())
  92       report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
  93                          Target.getSymA()->getSymbol().getName() + "'");
  94     if (Target.getSymB() && Target.getSymB()->getSymbol().isUndefined())
  95       report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
  96                          Target.getSymB()->getSymbol().getName() + "'");
  97
  98     uint64_t Address = Target.getConstant();
  99     if (Target.getSymA())
 100       Address += getSymbolAddress(Target.getSymA()->getSymbol(), Layout);
 101     if (Target.getSymB())
 102       Address += getSymbolAddress(Target.getSymB()->getSymbol(), Layout);
 103     return Address;
 104   }
 105
 106   return getSectionAddress(S.getData().getFragment()->getParent()) +
 107          Layout.getSymbolOffset(S);
 108 }
 109
 110 uint64_t MachObjectWriter::getPaddingSize(const MCSectionData *SD,
 111                                           const MCAsmLayout &Layout) const {
 112   uint64_t EndAddr = getSectionAddress(SD) + Layout.getSectionAddressSize(SD);
 113   unsigned Next = SD->getLayoutOrder() + 1;
 114   if (Next >= Layout.getSectionOrder().size())
 115     return 0;
 116
 117   const MCSectionData &NextSD = *Layout.getSectionOrder()[Next];
 118   if (NextSD.getSection().isVirtualSection())
 119     return 0;
 120   return OffsetToAlignment(EndAddr, NextSD.getAlignment());
 121 }
 122
 123 void MachObjectWriter::WriteHeader(unsigned NumLoadCommands,
 124                                    unsigned LoadCommandsSize,
 125                                    bool SubsectionsViaSymbols) {
 126   uint32_t Flags = 0;
 127
 128   if (SubsectionsViaSymbols)
 129     Flags |= MachO::MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS;
 130
 131   // struct mach_header (28 bytes) or
 132   // struct mach_header_64 (32 bytes)
 133
 134   uint64_t Start = OS.tell();
 135   (void) Start;
 136
 137   Write32(is64Bit() ? MachO::MH_MAGIC_64 : MachO::MH_MAGIC);
 138
 139   Write32(TargetObjectWriter->getCPUType());
 140   Write32(TargetObjectWriter->getCPUSubtype());
 141
 142   Write32(MachO::MH_OBJECT);
 143   Write32(NumLoadCommands);
 144   Write32(LoadCommandsSize);
 145   Write32(Flags);
 146   if (is64Bit())
 147     Write32(0); // reserved
 148
 149   assert(OS.tell() - Start ==
 150          (is64Bit()?sizeof(MachO::mach_header_64): sizeof(MachO::mach_header)));
 151 }
 152
 153 /// WriteSegmentLoadCommand - Write a segment load command.
 154 ///
 155 /// \param NumSections The number of sections in this segment.
 156 /// \param SectionDataSize The total size of the sections.
 157 void MachObjectWriter::WriteSegmentLoadCommand(unsigned NumSections,
 158                                                uint64_t VMSize,
 159                                                uint64_t SectionDataStartOffset,
 160                                                uint64_t SectionDataSize) {
 161   // struct segment_command (56 bytes) or
 162   // struct segment_command_64 (72 bytes)
 163
 164   uint64_t Start = OS.tell();
 165   (void) Start;
 166
 167   unsigned SegmentLoadCommandSize =
 168     is64Bit() ? sizeof(MachO::segment_command_64):
 169     sizeof(MachO::segment_command);
 170   Write32(is64Bit() ? MachO::LC_SEGMENT_64 : MachO::LC_SEGMENT);
 171   Write32(SegmentLoadCommandSize +
 172           NumSections * (is64Bit() ? sizeof(MachO::section_64) :
 173                          sizeof(MachO::section)));
 174
 175   WriteBytes("", 16);
 176   if (is64Bit()) {
 177     Write64(0); // vmaddr
 178     Write64(VMSize); // vmsize
 179     Write64(SectionDataStartOffset); // file offset
 180     Write64(SectionDataSize); // file size
 181   } else {
 182     Write32(0); // vmaddr
 183     Write32(VMSize); // vmsize
 184     Write32(SectionDataStartOffset); // file offset
 185     Write32(SectionDataSize); // file size
 186   }
 187   // maxprot
 188   Write32(MachO::VM_PROT_READ | MachO::VM_PROT_WRITE | MachO::VM_PROT_EXECUTE);
 189   // initprot
 190   Write32(MachO::VM_PROT_READ | MachO::VM_PROT_WRITE | MachO::VM_PROT_EXECUTE);
 191   Write32(NumSections);
 192   Write32(0); // flags
 193
 194   assert(OS.tell() - Start == SegmentLoadCommandSize);
 195 }
 196
 197 void MachObjectWriter::WriteSection(const MCAssembler &Asm,
 198                                     const MCAsmLayout &Layout,
 199                                     const MCSectionData &SD,
 200                                     uint64_t FileOffset,
 201                                     uint64_t RelocationsStart,
 202                                     unsigned NumRelocations) {
 203   uint64_t SectionSize = Layout.getSectionAddressSize(&SD);
 204
 205   // The offset is unused for virtual sections.
 206   if (SD.getSection().isVirtualSection()) {
 207     assert(Layout.getSectionFileSize(&SD) == 0 && "Invalid file size!");
 208     FileOffset = 0;
 209   }
 210
 211   // struct section (68 bytes) or
 212   // struct section_64 (80 bytes)
 213
 214   uint64_t Start = OS.tell();
 215   (void) Start;
 216
 217   const MCSectionMachO &Section = cast<MCSectionMachO>(SD.getSection());
 218   WriteBytes(Section.getSectionName(), 16);
 219   WriteBytes(Section.getSegmentName(), 16);
 220   if (is64Bit()) {
 221     Write64(getSectionAddress(&SD)); // address
 222     Write64(SectionSize); // size
 223   } else {
 224     Write32(getSectionAddress(&SD)); // address
 225     Write32(SectionSize); // size
 226   }
 227   Write32(FileOffset);
 228
 229   unsigned Flags = Section.getTypeAndAttributes();
 230   if (SD.hasInstructions())
 231     Flags |= MachO::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS;
 232
 233   assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
 234   Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
 235   Write32(NumRelocations ? RelocationsStart : 0);
 236   Write32(NumRelocations);
 237   Write32(Flags);
 238   Write32(IndirectSymBase.lookup(&SD)); // reserved1
 239   Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 240   if (is64Bit())
 241     Write32(0); // reserved3
 242
 243   assert(OS.tell() - Start == (is64Bit() ? sizeof(MachO::section_64) :
 244                                sizeof(MachO::section)));
 245 }
 246
 247 void MachObjectWriter::WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset,
 248                                               uint32_t NumSymbols,
 249                                               uint32_t StringTableOffset,
 250                                               uint32_t StringTableSize) {
 251   // struct symtab_command (24 bytes)
 252
 253   uint64_t Start = OS.tell();
 254   (void) Start;
 255
 256   Write32(MachO::LC_SYMTAB);
 257   Write32(sizeof(MachO::symtab_command));
 258   Write32(SymbolOffset);
 259   Write32(NumSymbols);
 260   Write32(StringTableOffset);
 261   Write32(StringTableSize);
 262
 263   assert(OS.tell() - Start == sizeof(MachO::symtab_command));
 264 }
 265
 266 void MachObjectWriter::WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 267                                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 268                                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 269                                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 270                                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 271                                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 272                                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 273                                                 uint32_t NumIndirectSymbols) {
 274   // struct dysymtab_command (80 bytes)
 275
 276   uint64_t Start = OS.tell();
 277   (void) Start;
 278
 279   Write32(MachO::LC_DYSYMTAB);
 280   Write32(sizeof(MachO::dysymtab_command));
 281   Write32(FirstLocalSymbol);
 282   Write32(NumLocalSymbols);
 283   Write32(FirstExternalSymbol);
 284   Write32(NumExternalSymbols);
 285   Write32(FirstUndefinedSymbol);
 286   Write32(NumUndefinedSymbols);
 287   Write32(0); // tocoff
 288   Write32(0); // ntoc
 289   Write32(0); // modtaboff
 290   Write32(0); // nmodtab
 291   Write32(0); // extrefsymoff
 292   Write32(0); // nextrefsyms
 293   Write32(IndirectSymbolOffset);
 294   Write32(NumIndirectSymbols);
 295   Write32(0); // extreloff
 296   Write32(0); // nextrel
 297   Write32(0); // locreloff
 298   Write32(0); // nlocrel
 299
 300   assert(OS.tell() - Start == sizeof(MachO::dysymtab_command));
 301 }
 302
 303 MachObjectWriter::MachSymbolData *
 304 MachObjectWriter::findSymbolData(const MCSymbol &Sym) {
 305   for (auto &Entry : LocalSymbolData)
 306     if (&Entry.SymbolData->getSymbol() == &Sym)
 307       return &Entry;
 308
 309   for (auto &Entry : ExternalSymbolData)
 310     if (&Entry.SymbolData->getSymbol() == &Sym)
 311       return &Entry;
 312
 313   for (auto &Entry : UndefinedSymbolData)
 314     if (&Entry.SymbolData->getSymbol() == &Sym)
 315       return &Entry;
 316
 317   return nullptr;
 318 }
 319
 320 const MCSymbol &MachObjectWriter::findAliasedSymbol(const MCSymbol &Sym) const {
 321   const MCSymbol *S = &Sym;
 322   while (S->isVariable()) {
 323     const MCExpr *Value = S->getVariableValue();
 324     const auto *Ref = dyn_cast<MCSymbolRefExpr>(Value);
 325     if (!Ref)
 326       return *S;
 327     S = &Ref->getSymbol();
 328   }
 329   return *S;
 330 }
 331
 332 void MachObjectWriter::WriteNlist(MachSymbolData &MSD,
 333                                   const MCAsmLayout &Layout) {
 334   MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
 335   const MCSymbol *Symbol = &Data.getSymbol();
 336   const MCSymbol *AliasedSymbol = &findAliasedSymbol(*Symbol);
 337   uint8_t SectionIndex = MSD.SectionIndex;
 338   uint8_t Type = 0;
 339   uint16_t Flags = Data.getFlags();
 340   uint64_t Address = 0;
 341   bool IsAlias = Symbol != AliasedSymbol;
 342
 343   MachSymbolData *AliaseeInfo;
 344   if (IsAlias) {
 345     AliaseeInfo = findSymbolData(*AliasedSymbol);
 346     if (AliaseeInfo)
 347       SectionIndex = AliaseeInfo->SectionIndex;
 348     Symbol = AliasedSymbol;
 349   }
 350
 351   // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
 352   //
 353   // FIXME: Are the prebound or indirect fields possible here?
 354   if (IsAlias && Symbol->isUndefined())
 355     Type = MachO::N_INDR;
 356   else if (Symbol->isUndefined())
 357     Type = MachO::N_UNDF;
 358   else if (Symbol->isAbsolute())
 359     Type = MachO::N_ABS;
 360   else
 361     Type = MachO::N_SECT;
 362
 363   // FIXME: Set STAB bits.
 364
 365   if (Data.isPrivateExtern())
 366     Type |= MachO::N_PEXT;
 367
 368   // Set external bit.
 369   if (Data.isExternal() || (!IsAlias && Symbol->isUndefined()))
 370     Type |= MachO::N_EXT;
 371
 372   // Compute the symbol address.
 373   if (IsAlias && Symbol->isUndefined())
 374     Address = AliaseeInfo->StringIndex;
 375   else if (Symbol->isDefined())
 376     // FIXME: Should Data.getSymbol() always be *Symbol?  It doesn't look like
 377     // that's true.
 378     Address = getSymbolAddress(Data.getSymbol(), Layout);
 379   else if (Data.isCommon()) {
 380     // Common symbols are encoded with the size in the address
 381     // field, and their alignment in the flags.
 382     Address = Data.getCommonSize();
 383
 384     // Common alignment is packed into the 'desc' bits.
 385     if (unsigned Align = Data.getCommonAlignment()) {
 386       unsigned Log2Size = Log2_32(Align);
 387       assert((1U << Log2Size) == Align && "Invalid 'common' alignment!");
 388       if (Log2Size > 15)
 389         report_fatal_error("invalid 'common' alignment '" +
 390                            Twine(Align) + "' for '" + Symbol->getName() + "'",
 391                            false);
 392       // FIXME: Keep this mask with the SymbolFlags enumeration.
 393       Flags = (Flags & 0xF0FF) | (Log2Size << 8);
 394     }
 395   }
 396
 397   if (Layout.getAssembler().isThumbFunc(Symbol))
 398     Flags |= SF_ThumbFunc;
 399
 400   // struct nlist (12 bytes)
 401
 402   Write32(MSD.StringIndex);
 403   Write8(Type);
 404   Write8(SectionIndex);
 405
 406   // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
 407   // value.
 408   Write16(Flags);
 409   if (is64Bit())
 410     Write64(Address);
 411   else
 412     Write32(Address);
 413 }
 414
 415 void MachObjectWriter::WriteLinkeditLoadCommand(uint32_t Type,
 416                                                 uint32_t DataOffset,
 417                                                 uint32_t DataSize) {
 418   uint64_t Start = OS.tell();
 419   (void) Start;
 420
 421   Write32(Type);
 422   Write32(sizeof(MachO::linkedit_data_command));
 423   Write32(DataOffset);
 424   Write32(DataSize);
 425
 426   assert(OS.tell() - Start == sizeof(MachO::linkedit_data_command));
 427 }
 428
 429 static unsigned ComputeLinkerOptionsLoadCommandSize(
 430   const std::vector<std::string> &Options, bool is64Bit)
 431 {
 432   unsigned Size = sizeof(MachO::linker_option_command);
 433   for (unsigned i = 0, e = Options.size(); i != e; ++i)
 434     Size += Options[i].size() + 1;
 435   return RoundUpToAlignment(Size, is64Bit ? 8 : 4);
 436 }
 437
 438 void MachObjectWriter::WriteLinkerOptionsLoadCommand(
 439   const std::vector<std::string> &Options)
 440 {
 441   unsigned Size = ComputeLinkerOptionsLoadCommandSize(Options, is64Bit());
 442   uint64_t Start = OS.tell();
 443   (void) Start;
 444
 445   Write32(MachO::LC_LINKER_OPTION);
 446   Write32(Size);
 447   Write32(Options.size());
 448   uint64_t BytesWritten = sizeof(MachO::linker_option_command);
 449   for (unsigned i = 0, e = Options.size(); i != e; ++i) {
 450     // Write each string, including the null byte.
 451     const std::string &Option = Options[i];
 452     WriteBytes(Option.c_str(), Option.size() + 1);
 453     BytesWritten += Option.size() + 1;
 454   }
 455
 456   // Pad to a multiple of the pointer size.
 457   WriteBytes("", OffsetToAlignment(BytesWritten, is64Bit() ? 8 : 4));
 458
 459   assert(OS.tell() - Start == Size);
 460 }
 461
 462 void MachObjectWriter::RecordRelocation(MCAssembler &Asm,
 463                                         const MCAsmLayout &Layout,
 464                                         const MCFragment *Fragment,
 465                                         const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 466                                         bool &IsPCRel, uint64_t &FixedValue) {
 467   TargetObjectWriter->RecordRelocation(this, Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 468                                        Target, FixedValue);
 469 }
 470
 471 void MachObjectWriter::BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm) {
 472   // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
 473   // (in the following two passes). It would be easier for us to do this sooner
 474   // when we see the attribute, but that makes getting the order in the symbol
 475   // table much more complicated than it is worth.
 476   //
 477   // FIXME: Revisit this when the dust settles.
 478
 479   // Report errors for use of .indirect_symbol not in a symbol pointer section
 480   // or stub section.
 481   for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 482          ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 483     const MCSectionMachO &Section =
 484       cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 485
 486     if (Section.getType() != MachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 487         Section.getType() != MachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 488         Section.getType() != MachO::S_SYMBOL_STUBS) {
 489         MCSymbol &Symbol = *it->Symbol;
 490         report_fatal_error("indirect symbol '" + Symbol.getName() +
 491                            "' not in a symbol pointer or stub section");
 492     }
 493   }
 494
 495   // Bind non-lazy symbol pointers first.
 496   unsigned IndirectIndex = 0;
 497   for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 498          ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 499     const MCSectionMachO &Section =
 500       cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 501
 502     if (Section.getType() != MachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS)
 503       continue;
 504
 505     // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 506     IndirectSymBase.insert(std::make_pair(it->SectionData, IndirectIndex));
 507
 508     Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol);
 509   }
 510
 511   // Then lazy symbol pointers and symbol stubs.
 512   IndirectIndex = 0;
 513   for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 514          ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 515     const MCSectionMachO &Section =
 516       cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 517
 518     if (Section.getType() != MachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 519         Section.getType() != MachO::S_SYMBOL_STUBS)
 520       continue;
 521
 522     // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 523     IndirectSymBase.insert(std::make_pair(it->SectionData, IndirectIndex));
 524
 525     // Set the symbol type to undefined lazy, but only on construction.
 526     //
 527     // FIXME: Do not hardcode.
 528     bool Created;
 529     MCSymbolData &Entry = Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol, &Created);
 530     if (Created)
 531       Entry.setFlags(Entry.getFlags() | 0x0001);
 532   }
 533 }
 534
 535 /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
 536 void MachObjectWriter::ComputeSymbolTable(
 537     MCAssembler &Asm, std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
 538     std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
 539     std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData) {
 540   // Build section lookup table.
 541   DenseMap<const MCSection*, uint8_t> SectionIndexMap;
 542   unsigned Index = 1;
 543   for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 544          ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
 545     SectionIndexMap[&it->getSection()] = Index;
 546   assert(Index <= 256 && "Too many sections!");
 547
 548   // Build the string table.
 549   for (const MCSymbol &Symbol : Asm.symbols()) {
 550     if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(Symbol))
 551       continue;
 552
 553     StringTable.add(Symbol.getName());
 554   }
 555   StringTable.finalize(StringTableBuilder::MachO);
 556
 557   // Build the symbol arrays but only for non-local symbols.
 558   //
 559   // The particular order that we collect and then sort the symbols is chosen to
 560   // match 'as'. Even though it doesn't matter for correctness, this is
 561   // important for letting us diff .o files.
 562   for (const MCSymbol &Symbol : Asm.symbols()) {
 563     MCSymbolData &SD = Symbol.getData();
 564
 565     // Ignore non-linker visible symbols.
 566     if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(Symbol))
 567       continue;
 568
 569     if (!SD.isExternal() && !Symbol.isUndefined())
 570       continue;
 571
 572     MachSymbolData MSD;
 573     MSD.SymbolData = &SD;
 574     MSD.StringIndex = StringTable.getOffset(Symbol.getName());
 575
 576     if (Symbol.isUndefined()) {
 577       MSD.SectionIndex = 0;
 578       UndefinedSymbolData.push_back(MSD);
 579     } else if (Symbol.isAbsolute()) {
 580       MSD.SectionIndex = 0;
 581       ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 582     } else {
 583       MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 584       assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 585       ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 586     }
 587   }
 588
 589   // Now add the data for local symbols.
 590   for (const MCSymbol &Symbol : Asm.symbols()) {
 591     MCSymbolData &SD = Symbol.getData();
 592
 593     // Ignore non-linker visible symbols.
 594     if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(Symbol))
 595       continue;
 596
 597     if (SD.isExternal() || Symbol.isUndefined())
 598       continue;
 599
 600     MachSymbolData MSD;
 601     MSD.SymbolData = &SD;
 602     MSD.StringIndex = StringTable.getOffset(Symbol.getName());
 603
 604     if (Symbol.isAbsolute()) {
 605       MSD.SectionIndex = 0;
 606       LocalSymbolData.push_back(MSD);
 607     } else {
 608       MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 609       assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 610       LocalSymbolData.push_back(MSD);
 611     }
 612   }
 613
 614   // External and undefined symbols are required to be in lexicographic order.
 615   std::sort(ExternalSymbolData.begin(), ExternalSymbolData.end());
 616   std::sort(UndefinedSymbolData.begin(), UndefinedSymbolData.end());
 617
 618   // Set the symbol indices.
 619   Index = 0;
 620   for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 621     LocalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 622   for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 623     ExternalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 624   for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
 625     UndefinedSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 626
 627   for (const MCSectionData &SD : Asm) {
 628     std::vector<RelAndSymbol> &Relocs = Relocations[&SD];
 629     for (RelAndSymbol &Rel : Relocs) {
 630       if (!Rel.Sym)
 631         continue;
 632
 633       // Set the Index and the IsExtern bit.
 634       unsigned Index = Rel.Sym->getData().getIndex();
 635       assert(isInt<24>(Index));
 636       if (IsLittleEndian)
 637         Rel.MRE.r_word1 = (Rel.MRE.r_word1 & (~0U << 24)) | Index | (1 << 27);
 638       else
 639         Rel.MRE.r_word1 = (Rel.MRE.r_word1 & 0xff) | Index << 8 | (1 << 4);
 640     }
 641   }
 642 }
 643
 644 void MachObjectWriter::computeSectionAddresses(const MCAssembler &Asm,
 645                                                const MCAsmLayout &Layout) {
 646   uint64_t StartAddress = 0;
 647   const SmallVectorImpl<MCSectionData*> &Order = Layout.getSectionOrder();
 648   for (int i = 0, n = Order.size(); i != n ; ++i) {
 649     const MCSectionData *SD = Order[i];
 650     StartAddress = RoundUpToAlignment(StartAddress, SD->getAlignment());
 651     SectionAddress[SD] = StartAddress;
 652     StartAddress += Layout.getSectionAddressSize(SD);
 653
 654     // Explicitly pad the section to match the alignment requirements of the
 655     // following one. This is for 'gas' compatibility, it shouldn't
 656     /// strictly be necessary.
 657     StartAddress += getPaddingSize(SD, Layout);
 658   }
 659 }
 660
 661 void MachObjectWriter::ExecutePostLayoutBinding(MCAssembler &Asm,
 662                                                 const MCAsmLayout &Layout) {
 663   computeSectionAddresses(Asm, Layout);
 664
 665   // Create symbol data for any indirect symbols.
 666   BindIndirectSymbols(Asm);
 667 }
 668
 669 bool MachObjectWriter::IsSymbolRefDifferenceFullyResolvedImpl(
 670     const MCAssembler &Asm, const MCSymbol &SymA, const MCFragment &FB,
 671     bool InSet, bool IsPCRel) const {
 672   if (InSet)
 673     return true;
 674
 675   // The effective address is
 676   //     addr(atom(A)) + offset(A)
 677   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
 678   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
 679   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) == 0.
 680   const MCSymbol &SA = findAliasedSymbol(SymA);
 681   const MCSection &SecA = SA.getSection();
 682   const MCSection &SecB = FB.getParent()->getSection();
 683
 684   if (IsPCRel) {
 685     // The simple (Darwin, except on x86_64) way of dealing with this was to
 686     // assume that any reference to a temporary symbol *must* be a temporary
 687     // symbol in the same atom, unless the sections differ. Therefore, any PCrel
 688     // relocation to a temporary symbol (in the same section) is fully
 689     // resolved. This also works in conjunction with absolutized .set, which
 690     // requires the compiler to use .set to absolutize the differences between
 691     // symbols which the compiler knows to be assembly time constants, so we
 692     // don't need to worry about considering symbol differences fully resolved.
 693     //
 694     // If the file isn't using sub-sections-via-symbols, we can make the
 695     // same assumptions about any symbol that we normally make about
 696     // assembler locals.
 697
 698     bool hasReliableSymbolDifference = isX86_64();
 699     if (!hasReliableSymbolDifference) {
 700       if (!SA.isInSection() || &SecA != &SecB ||
 701           (!SA.isTemporary() &&
 702            FB.getAtom() != Asm.getSymbolData(SA).getFragment()->getAtom() &&
 703            Asm.getSubsectionsViaSymbols()))
 704         return false;
 705       return true;
 706     }
 707     // For Darwin x86_64, there is one special case when the reference IsPCRel.
 708     // If the fragment with the reference does not have a base symbol but meets
 709     // the simple way of dealing with this, in that it is a temporary symbol in
 710     // the same atom then it is assumed to be fully resolved.  This is needed so
 711     // a relocation entry is not created and so the static linker does not
 712     // mess up the reference later.
 713     else if(!FB.getAtom() &&
 714             SA.isTemporary() && SA.isInSection() && &SecA == &SecB){
 715       return true;
 716     }
 717   } else {
 718     if (!TargetObjectWriter->useAggressiveSymbolFolding())
 719       return false;
 720   }
 721
 722   // If they are not in the same section, we can't compute the diff.
 723   if (&SecA != &SecB)
 724     return false;
 725
 726   const MCFragment *FA = Asm.getSymbolData(SA).getFragment();
 727
 728   // Bail if the symbol has no fragment.
 729   if (!FA)
 730     return false;
 731
 732   // If the atoms are the same, they are guaranteed to have the same address.
 733   if (FA->getAtom() == FB.getAtom())
 734     return true;
 735
 736   // Otherwise, we can't prove this is fully resolved.
 737   return false;
 738 }
 739
 740 void MachObjectWriter::WriteObject(MCAssembler &Asm,
 741                                    const MCAsmLayout &Layout) {
 742   // Compute symbol table information and bind symbol indices.
 743   ComputeSymbolTable(Asm, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
 744                      UndefinedSymbolData);
 745
 746   unsigned NumSections = Asm.size();
 747   const MCAssembler::VersionMinInfoType &VersionInfo =
 748     Layout.getAssembler().getVersionMinInfo();
 749
 750   // The section data starts after the header, the segment load command (and
 751   // section headers) and the symbol table.
 752   unsigned NumLoadCommands = 1;
 753   uint64_t LoadCommandsSize = is64Bit() ?
 754     sizeof(MachO::segment_command_64) + NumSections * sizeof(MachO::section_64):
 755     sizeof(MachO::segment_command) + NumSections * sizeof(MachO::section);
 756
 757   // Add the deployment target version info load command size, if used.
 758   if (VersionInfo.Major != 0) {
 759     ++NumLoadCommands;
 760     LoadCommandsSize += sizeof(MachO::version_min_command);
 761   }
 762
 763   // Add the data-in-code load command size, if used.
 764   unsigned NumDataRegions = Asm.getDataRegions().size();
 765   if (NumDataRegions) {
 766     ++NumLoadCommands;
 767     LoadCommandsSize += sizeof(MachO::linkedit_data_command);
 768   }
 769
 770   // Add the loh load command size, if used.
 771   uint64_t LOHRawSize = Asm.getLOHContainer().getEmitSize(*this, Layout);
 772   uint64_t LOHSize = RoundUpToAlignment(LOHRawSize, is64Bit() ? 8 : 4);
 773   if (LOHSize) {
 774     ++NumLoadCommands;
 775     LoadCommandsSize += sizeof(MachO::linkedit_data_command);
 776   }
 777
 778   // Add the symbol table load command sizes, if used.
 779   unsigned NumSymbols = LocalSymbolData.size() + ExternalSymbolData.size() +
 780     UndefinedSymbolData.size();
 781   if (NumSymbols) {
 782     NumLoadCommands += 2;
 783     LoadCommandsSize += (sizeof(MachO::symtab_command) +
 784                          sizeof(MachO::dysymtab_command));
 785   }
 786
 787   // Add the linker option load commands sizes.
 788   const std::vector<std::vector<std::string> > &LinkerOptions =
 789     Asm.getLinkerOptions();
 790   for (unsigned i = 0, e = LinkerOptions.size(); i != e; ++i) {
 791     ++NumLoadCommands;
 792     LoadCommandsSize += ComputeLinkerOptionsLoadCommandSize(LinkerOptions[i],
 793                                                             is64Bit());
 794   }
 795
 796   // Compute the total size of the section data, as well as its file size and vm
 797   // size.
 798   uint64_t SectionDataStart = (is64Bit() ? sizeof(MachO::mach_header_64) :
 799                                sizeof(MachO::mach_header)) + LoadCommandsSize;
 800   uint64_t SectionDataSize = 0;
 801   uint64_t SectionDataFileSize = 0;
 802   uint64_t VMSize = 0;
 803   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 804          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 805     const MCSectionData &SD = *it;
 806     uint64_t Address = getSectionAddress(&SD);
 807     uint64_t Size = Layout.getSectionAddressSize(&SD);
 808     uint64_t FileSize = Layout.getSectionFileSize(&SD);
 809     FileSize += getPaddingSize(&SD, Layout);
 810
 811     VMSize = std::max(VMSize, Address + Size);
 812
 813     if (SD.getSection().isVirtualSection())
 814       continue;
 815
 816     SectionDataSize = std::max(SectionDataSize, Address + Size);
 817     SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize, Address + FileSize);
 818   }
 819
 820   // The section data is padded to 4 bytes.
 821   //
 822   // FIXME: Is this machine dependent?
 823   unsigned SectionDataPadding = OffsetToAlignment(SectionDataFileSize, 4);
 824   SectionDataFileSize += SectionDataPadding;
 825
 826   // Write the prolog, starting with the header and load command...
 827   WriteHeader(NumLoadCommands, LoadCommandsSize,
 828               Asm.getSubsectionsViaSymbols());
 829   WriteSegmentLoadCommand(NumSections, VMSize,
 830                           SectionDataStart, SectionDataSize);
 831
 832   // ... and then the section headers.
 833   uint64_t RelocTableEnd = SectionDataStart + SectionDataFileSize;
 834   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 835          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 836     std::vector<RelAndSymbol> &Relocs = Relocations[it];
 837     unsigned NumRelocs = Relocs.size();
 838     uint64_t SectionStart = SectionDataStart + getSectionAddress(it);
 839     WriteSection(Asm, Layout, *it, SectionStart, RelocTableEnd, NumRelocs);
 840     RelocTableEnd += NumRelocs * sizeof(MachO::any_relocation_info);
 841   }
 842
 843   // Write out the deployment target information, if it's available.
 844   if (VersionInfo.Major != 0) {
 845     assert(VersionInfo.Update < 256 && "unencodable update target version");
 846     assert(VersionInfo.Minor < 256 && "unencodable minor target version");
 847     assert(VersionInfo.Major < 65536 && "unencodable major target version");
 848     uint32_t EncodedVersion = VersionInfo.Update | (VersionInfo.Minor << 8) |
 849       (VersionInfo.Major << 16);
 850     Write32(VersionInfo.Kind == MCVM_OSXVersionMin ? MachO::LC_VERSION_MIN_MACOSX :
 851             MachO::LC_VERSION_MIN_IPHONEOS);
 852     Write32(sizeof(MachO::version_min_command));
 853     Write32(EncodedVersion);
 854     Write32(0);         // reserved.
 855   }
 856
 857   // Write the data-in-code load command, if used.
 858   uint64_t DataInCodeTableEnd = RelocTableEnd + NumDataRegions * 8;
 859   if (NumDataRegions) {
 860     uint64_t DataRegionsOffset = RelocTableEnd;
 861     uint64_t DataRegionsSize = NumDataRegions * 8;
 862     WriteLinkeditLoadCommand(MachO::LC_DATA_IN_CODE, DataRegionsOffset,
 863                              DataRegionsSize);
 864   }
 865
 866   // Write the loh load command, if used.
 867   uint64_t LOHTableEnd = DataInCodeTableEnd + LOHSize;
 868   if (LOHSize)
 869     WriteLinkeditLoadCommand(MachO::LC_LINKER_OPTIMIZATION_HINT,
 870                              DataInCodeTableEnd, LOHSize);
 871
 872   // Write the symbol table load command, if used.
 873   if (NumSymbols) {
 874     unsigned FirstLocalSymbol = 0;
 875     unsigned NumLocalSymbols = LocalSymbolData.size();
 876     unsigned FirstExternalSymbol = FirstLocalSymbol + NumLocalSymbols;
 877     unsigned NumExternalSymbols = ExternalSymbolData.size();
 878     unsigned FirstUndefinedSymbol = FirstExternalSymbol + NumExternalSymbols;
 879     unsigned NumUndefinedSymbols = UndefinedSymbolData.size();
 880     unsigned NumIndirectSymbols = Asm.indirect_symbol_size();
 881     unsigned NumSymTabSymbols =
 882       NumLocalSymbols + NumExternalSymbols + NumUndefinedSymbols;
 883     uint64_t IndirectSymbolSize = NumIndirectSymbols * 4;
 884     uint64_t IndirectSymbolOffset = 0;
 885
 886     // If used, the indirect symbols are written after the section data.
 887     if (NumIndirectSymbols)
 888       IndirectSymbolOffset = LOHTableEnd;
 889
 890     // The symbol table is written after the indirect symbol data.
 891     uint64_t SymbolTableOffset = LOHTableEnd + IndirectSymbolSize;
 892
 893     // The string table is written after symbol table.
 894     uint64_t StringTableOffset =
 895       SymbolTableOffset + NumSymTabSymbols * (is64Bit() ?
 896                                               sizeof(MachO::nlist_64) :
 897                                               sizeof(MachO::nlist));
 898     WriteSymtabLoadCommand(SymbolTableOffset, NumSymTabSymbols,
 899                            StringTableOffset, StringTable.data().size());
 900
 901     WriteDysymtabLoadCommand(FirstLocalSymbol, NumLocalSymbols,
 902                              FirstExternalSymbol, NumExternalSymbols,
 903                              FirstUndefinedSymbol, NumUndefinedSymbols,
 904                              IndirectSymbolOffset, NumIndirectSymbols);
 905   }
 906
 907   // Write the linker options load commands.
 908   for (unsigned i = 0, e = LinkerOptions.size(); i != e; ++i) {
 909     WriteLinkerOptionsLoadCommand(LinkerOptions[i]);
 910   }
 911
 912   // Write the actual section data.
 913   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 914          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 915     Asm.writeSectionData(it, Layout);
 916
 917     uint64_t Pad = getPaddingSize(it, Layout);
 918     WriteZeros(Pad);
 919   }
 920
 921   // Write the extra padding.
 922   WriteZeros(SectionDataPadding);
 923
 924   // Write the relocation entries.
 925   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 926          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 927     // Write the section relocation entries, in reverse order to match 'as'
 928     // (approximately, the exact algorithm is more complicated than this).
 929     std::vector<RelAndSymbol> &Relocs = Relocations[it];
 930     for (unsigned i = 0, e = Relocs.size(); i != e; ++i) {
 931       Write32(Relocs[e - i - 1].MRE.r_word0);
 932       Write32(Relocs[e - i - 1].MRE.r_word1);
 933     }
 934   }
 935
 936   // Write out the data-in-code region payload, if there is one.
 937   for (MCAssembler::const_data_region_iterator
 938          it = Asm.data_region_begin(), ie = Asm.data_region_end();
 939          it != ie; ++it) {
 940     const DataRegionData *Data = &(*it);
 941     uint64_t Start = getSymbolAddress(*Data->Start, Layout);
 942     uint64_t End = getSymbolAddress(*Data->End, Layout);
 943     DEBUG(dbgs() << "data in code region-- kind: " << Data->Kind
 944                  << "  start: " << Start << "(" << Data->Start->getName() << ")"
 945                  << "  end: " << End << "(" << Data->End->getName() << ")"
 946                  << "  size: " << End - Start
 947                  << "\n");
 948     Write32(Start);
 949     Write16(End - Start);
 950     Write16(Data->Kind);
 951   }
 952
 953   // Write out the loh commands, if there is one.
 954   if (LOHSize) {
 955 #ifndef NDEBUG
 956     unsigned Start = OS.tell();
 957 #endif
 958     Asm.getLOHContainer().Emit(*this, Layout);
 959     // Pad to a multiple of the pointer size.
 960     WriteBytes("", OffsetToAlignment(LOHRawSize, is64Bit() ? 8 : 4));
 961     assert(OS.tell() - Start == LOHSize);
 962   }
 963
 964   // Write the symbol table data, if used.
 965   if (NumSymbols) {
 966     // Write the indirect symbol entries.
 967     for (MCAssembler::const_indirect_symbol_iterator
 968            it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 969            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 970       // Indirect symbols in the non-lazy symbol pointer section have some
 971       // special handling.
 972       const MCSectionMachO &Section =
 973         static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 974       if (Section.getType() == MachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS) {
 975         // If this symbol is defined and internal, mark it as such.
 976         if (it->Symbol->isDefined() &&
 977             !Asm.getSymbolData(*it->Symbol).isExternal()) {
 978           uint32_t Flags = MachO::INDIRECT_SYMBOL_LOCAL;
 979           if (it->Symbol->isAbsolute())
 980             Flags |= MachO::INDIRECT_SYMBOL_ABS;
 981           Write32(Flags);
 982           continue;
 983         }
 984       }
 985
 986       Write32(Asm.getSymbolData(*it->Symbol).getIndex());
 987     }
 988
 989     // FIXME: Check that offsets match computed ones.
 990
 991     // Write the symbol table entries.
 992     for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 993       WriteNlist(LocalSymbolData[i], Layout);
 994     for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 995       WriteNlist(ExternalSymbolData[i], Layout);
 996     for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
 997       WriteNlist(UndefinedSymbolData[i], Layout);
 998
 999     // Write the string table.
1000     OS << StringTable.data();
1001   }
1002 }
1003
1004 MCObjectWriter *llvm::createMachObjectWriter(MCMachObjectTargetWriter *MOTW,
1005                                              raw_pwrite_stream &OS,
1006                                              bool IsLittleEndian) {
1007   return new MachObjectWriter(MOTW, OS, IsLittleEndian);
1008 }