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 MCSymbolData* SD,
  77                                             const MCAsmLayout &Layout) const {
  78   const MCSymbol &S = SD->getSymbol();
  79
  80   // If this is a variable, then recursively evaluate now.
  81   if (S.isVariable()) {
  82     if (const MCConstantExpr *C =
  83           dyn_cast<const MCConstantExpr>(S.getVariableValue()))
  84       return C->getValue();
  85
  86
  87     MCValue Target;
  88     if (!S.getVariableValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, &Layout, nullptr))
  89       report_fatal_error("unable to evaluate offset for variable '" +
  90                          S.getName() + "'");
  91
  92     // Verify that any used symbols are defined.
  93     if (Target.getSymA() && Target.getSymA()->getSymbol().isUndefined())
  94       report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
  95                          Target.getSymA()->getSymbol().getName() + "'");
  96     if (Target.getSymB() && Target.getSymB()->getSymbol().isUndefined())
  97       report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
  98                          Target.getSymB()->getSymbol().getName() + "'");
  99
 100     uint64_t Address = Target.getConstant();
 101     if (Target.getSymA())
 102       Address += getSymbolAddress(&Layout.getAssembler().getSymbolData(
 103                                     Target.getSymA()->getSymbol()), Layout);
 104     if (Target.getSymB())
 105       Address += getSymbolAddress(&Layout.getAssembler().getSymbolData(
 106                                     Target.getSymB()->getSymbol()), Layout);
 107     return Address;
 108   }
 109
 110   return getSectionAddress(SD->getFragment()->getParent()) +
 111     Layout.getSymbolOffset(SD);
 112 }
 113
 114 uint64_t MachObjectWriter::getPaddingSize(const MCSectionData *SD,
 115                                           const MCAsmLayout &Layout) const {
 116   uint64_t EndAddr = getSectionAddress(SD) + Layout.getSectionAddressSize(SD);
 117   unsigned Next = SD->getLayoutOrder() + 1;
 118   if (Next >= Layout.getSectionOrder().size())
 119     return 0;
 120
 121   const MCSectionData &NextSD = *Layout.getSectionOrder()[Next];
 122   if (NextSD.getSection().isVirtualSection())
 123     return 0;
 124   return OffsetToAlignment(EndAddr, NextSD.getAlignment());
 125 }
 126
 127 void MachObjectWriter::WriteHeader(unsigned NumLoadCommands,
 128                                    unsigned LoadCommandsSize,
 129                                    bool SubsectionsViaSymbols) {
 130   uint32_t Flags = 0;
 131
 132   if (SubsectionsViaSymbols)
 133     Flags |= MachO::MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS;
 134
 135   // struct mach_header (28 bytes) or
 136   // struct mach_header_64 (32 bytes)
 137
 138   uint64_t Start = OS.tell();
 139   (void) Start;
 140
 141   Write32(is64Bit() ? MachO::MH_MAGIC_64 : MachO::MH_MAGIC);
 142
 143   Write32(TargetObjectWriter->getCPUType());
 144   Write32(TargetObjectWriter->getCPUSubtype());
 145
 146   Write32(MachO::MH_OBJECT);
 147   Write32(NumLoadCommands);
 148   Write32(LoadCommandsSize);
 149   Write32(Flags);
 150   if (is64Bit())
 151     Write32(0); // reserved
 152
 153   assert(OS.tell() - Start ==
 154          (is64Bit()?sizeof(MachO::mach_header_64): sizeof(MachO::mach_header)));
 155 }
 156
 157 /// WriteSegmentLoadCommand - Write a segment load command.
 158 ///
 159 /// \param NumSections The number of sections in this segment.
 160 /// \param SectionDataSize The total size of the sections.
 161 void MachObjectWriter::WriteSegmentLoadCommand(unsigned NumSections,
 162                                                uint64_t VMSize,
 163                                                uint64_t SectionDataStartOffset,
 164                                                uint64_t SectionDataSize) {
 165   // struct segment_command (56 bytes) or
 166   // struct segment_command_64 (72 bytes)
 167
 168   uint64_t Start = OS.tell();
 169   (void) Start;
 170
 171   unsigned SegmentLoadCommandSize =
 172     is64Bit() ? sizeof(MachO::segment_command_64):
 173     sizeof(MachO::segment_command);
 174   Write32(is64Bit() ? MachO::LC_SEGMENT_64 : MachO::LC_SEGMENT);
 175   Write32(SegmentLoadCommandSize +
 176           NumSections * (is64Bit() ? sizeof(MachO::section_64) :
 177                          sizeof(MachO::section)));
 178
 179   WriteBytes("", 16);
 180   if (is64Bit()) {
 181     Write64(0); // vmaddr
 182     Write64(VMSize); // vmsize
 183     Write64(SectionDataStartOffset); // file offset
 184     Write64(SectionDataSize); // file size
 185   } else {
 186     Write32(0); // vmaddr
 187     Write32(VMSize); // vmsize
 188     Write32(SectionDataStartOffset); // file offset
 189     Write32(SectionDataSize); // file size
 190   }
 191   // maxprot
 192   Write32(MachO::VM_PROT_READ | MachO::VM_PROT_WRITE | MachO::VM_PROT_EXECUTE);
 193   // initprot
 194   Write32(MachO::VM_PROT_READ | MachO::VM_PROT_WRITE | MachO::VM_PROT_EXECUTE);
 195   Write32(NumSections);
 196   Write32(0); // flags
 197
 198   assert(OS.tell() - Start == SegmentLoadCommandSize);
 199 }
 200
 201 void MachObjectWriter::WriteSection(const MCAssembler &Asm,
 202                                     const MCAsmLayout &Layout,
 203                                     const MCSectionData &SD,
 204                                     uint64_t FileOffset,
 205                                     uint64_t RelocationsStart,
 206                                     unsigned NumRelocations) {
 207   uint64_t SectionSize = Layout.getSectionAddressSize(&SD);
 208
 209   // The offset is unused for virtual sections.
 210   if (SD.getSection().isVirtualSection()) {
 211     assert(Layout.getSectionFileSize(&SD) == 0 && "Invalid file size!");
 212     FileOffset = 0;
 213   }
 214
 215   // struct section (68 bytes) or
 216   // struct section_64 (80 bytes)
 217
 218   uint64_t Start = OS.tell();
 219   (void) Start;
 220
 221   const MCSectionMachO &Section = cast<MCSectionMachO>(SD.getSection());
 222   WriteBytes(Section.getSectionName(), 16);
 223   WriteBytes(Section.getSegmentName(), 16);
 224   if (is64Bit()) {
 225     Write64(getSectionAddress(&SD)); // address
 226     Write64(SectionSize); // size
 227   } else {
 228     Write32(getSectionAddress(&SD)); // address
 229     Write32(SectionSize); // size
 230   }
 231   Write32(FileOffset);
 232
 233   unsigned Flags = Section.getTypeAndAttributes();
 234   if (SD.hasInstructions())
 235     Flags |= MachO::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS;
 236
 237   assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
 238   Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
 239   Write32(NumRelocations ? RelocationsStart : 0);
 240   Write32(NumRelocations);
 241   Write32(Flags);
 242   Write32(IndirectSymBase.lookup(&SD)); // reserved1
 243   Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 244   if (is64Bit())
 245     Write32(0); // reserved3
 246
 247   assert(OS.tell() - Start == (is64Bit() ? sizeof(MachO::section_64) :
 248                                sizeof(MachO::section)));
 249 }
 250
 251 void MachObjectWriter::WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset,
 252                                               uint32_t NumSymbols,
 253                                               uint32_t StringTableOffset,
 254                                               uint32_t StringTableSize) {
 255   // struct symtab_command (24 bytes)
 256
 257   uint64_t Start = OS.tell();
 258   (void) Start;
 259
 260   Write32(MachO::LC_SYMTAB);
 261   Write32(sizeof(MachO::symtab_command));
 262   Write32(SymbolOffset);
 263   Write32(NumSymbols);
 264   Write32(StringTableOffset);
 265   Write32(StringTableSize);
 266
 267   assert(OS.tell() - Start == sizeof(MachO::symtab_command));
 268 }
 269
 270 void MachObjectWriter::WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 271                                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 272                                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 273                                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 274                                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 275                                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 276                                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 277                                                 uint32_t NumIndirectSymbols) {
 278   // struct dysymtab_command (80 bytes)
 279
 280   uint64_t Start = OS.tell();
 281   (void) Start;
 282
 283   Write32(MachO::LC_DYSYMTAB);
 284   Write32(sizeof(MachO::dysymtab_command));
 285   Write32(FirstLocalSymbol);
 286   Write32(NumLocalSymbols);
 287   Write32(FirstExternalSymbol);
 288   Write32(NumExternalSymbols);
 289   Write32(FirstUndefinedSymbol);
 290   Write32(NumUndefinedSymbols);
 291   Write32(0); // tocoff
 292   Write32(0); // ntoc
 293   Write32(0); // modtaboff
 294   Write32(0); // nmodtab
 295   Write32(0); // extrefsymoff
 296   Write32(0); // nextrefsyms
 297   Write32(IndirectSymbolOffset);
 298   Write32(NumIndirectSymbols);
 299   Write32(0); // extreloff
 300   Write32(0); // nextrel
 301   Write32(0); // locreloff
 302   Write32(0); // nlocrel
 303
 304   assert(OS.tell() - Start == sizeof(MachO::dysymtab_command));
 305 }
 306
 307 MachObjectWriter::MachSymbolData *
 308 MachObjectWriter::findSymbolData(const MCSymbol &Sym) {
 309   for (auto &Entry : LocalSymbolData)
 310     if (&Entry.SymbolData->getSymbol() == &Sym)
 311       return &Entry;
 312
 313   for (auto &Entry : ExternalSymbolData)
 314     if (&Entry.SymbolData->getSymbol() == &Sym)
 315       return &Entry;
 316
 317   for (auto &Entry : UndefinedSymbolData)
 318     if (&Entry.SymbolData->getSymbol() == &Sym)
 319       return &Entry;
 320
 321   return nullptr;
 322 }
 323
 324 const MCSymbol &MachObjectWriter::findAliasedSymbol(const MCSymbol &Sym) const {
 325   const MCSymbol *S = &Sym;
 326   while (S->isVariable()) {
 327     const MCExpr *Value = S->getVariableValue();
 328     const auto *Ref = dyn_cast<MCSymbolRefExpr>(Value);
 329     if (!Ref)
 330       return *S;
 331     S = &Ref->getSymbol();
 332   }
 333   return *S;
 334 }
 335
 336 void MachObjectWriter::WriteNlist(MachSymbolData &MSD,
 337                                   const MCAsmLayout &Layout) {
 338   MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
 339   const MCSymbol *Symbol = &Data.getSymbol();
 340   const MCSymbol *AliasedSymbol = &findAliasedSymbol(*Symbol);
 341   uint8_t SectionIndex = MSD.SectionIndex;
 342   uint8_t Type = 0;
 343   uint16_t Flags = Data.getFlags();
 344   uint64_t Address = 0;
 345   bool IsAlias = Symbol != AliasedSymbol;
 346
 347   MachSymbolData *AliaseeInfo;
 348   if (IsAlias) {
 349     AliaseeInfo = findSymbolData(*AliasedSymbol);
 350     if (AliaseeInfo)
 351       SectionIndex = AliaseeInfo->SectionIndex;
 352     Symbol = AliasedSymbol;
 353   }
 354
 355   // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
 356   //
 357   // FIXME: Are the prebound or indirect fields possible here?
 358   if (IsAlias && Symbol->isUndefined())
 359     Type = MachO::N_INDR;
 360   else if (Symbol->isUndefined())
 361     Type = MachO::N_UNDF;
 362   else if (Symbol->isAbsolute())
 363     Type = MachO::N_ABS;
 364   else
 365     Type = MachO::N_SECT;
 366
 367   // FIXME: Set STAB bits.
 368
 369   if (Data.isPrivateExtern())
 370     Type |= MachO::N_PEXT;
 371
 372   // Set external bit.
 373   if (Data.isExternal() || (!IsAlias && Symbol->isUndefined()))
 374     Type |= MachO::N_EXT;
 375
 376   // Compute the symbol address.
 377   if (IsAlias && Symbol->isUndefined())
 378     Address = AliaseeInfo->StringIndex;
 379   else if (Symbol->isDefined())
 380     Address = getSymbolAddress(&Data, Layout);
 381   else if (Data.isCommon()) {
 382     // Common symbols are encoded with the size in the address
 383     // field, and their alignment in the flags.
 384     Address = Data.getCommonSize();
 385
 386     // Common alignment is packed into the 'desc' bits.
 387     if (unsigned Align = Data.getCommonAlignment()) {
 388       unsigned Log2Size = Log2_32(Align);
 389       assert((1U << Log2Size) == Align && "Invalid 'common' alignment!");
 390       if (Log2Size > 15)
 391         report_fatal_error("invalid 'common' alignment '" +
 392                            Twine(Align) + "' for '" + Symbol->getName() + "'",
 393                            false);
 394       // FIXME: Keep this mask with the SymbolFlags enumeration.
 395       Flags = (Flags & 0xF0FF) | (Log2Size << 8);
 396     }
 397   }
 398
 399   if (Layout.getAssembler().isThumbFunc(Symbol))
 400     Flags |= SF_ThumbFunc;
 401
 402   // struct nlist (12 bytes)
 403
 404   Write32(MSD.StringIndex);
 405   Write8(Type);
 406   Write8(SectionIndex);
 407
 408   // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
 409   // value.
 410   Write16(Flags);
 411   if (is64Bit())
 412     Write64(Address);
 413   else
 414     Write32(Address);
 415 }
 416
 417 void MachObjectWriter::WriteLinkeditLoadCommand(uint32_t Type,
 418                                                 uint32_t DataOffset,
 419                                                 uint32_t DataSize) {
 420   uint64_t Start = OS.tell();
 421   (void) Start;
 422
 423   Write32(Type);
 424   Write32(sizeof(MachO::linkedit_data_command));
 425   Write32(DataOffset);
 426   Write32(DataSize);
 427
 428   assert(OS.tell() - Start == sizeof(MachO::linkedit_data_command));
 429 }
 430
 431 static unsigned ComputeLinkerOptionsLoadCommandSize(
 432   const std::vector<std::string> &Options, bool is64Bit)
 433 {
 434   unsigned Size = sizeof(MachO::linker_option_command);
 435   for (unsigned i = 0, e = Options.size(); i != e; ++i)
 436     Size += Options[i].size() + 1;
 437   return RoundUpToAlignment(Size, is64Bit ? 8 : 4);
 438 }
 439
 440 void MachObjectWriter::WriteLinkerOptionsLoadCommand(
 441   const std::vector<std::string> &Options)
 442 {
 443   unsigned Size = ComputeLinkerOptionsLoadCommandSize(Options, is64Bit());
 444   uint64_t Start = OS.tell();
 445   (void) Start;
 446
 447   Write32(MachO::LC_LINKER_OPTION);
 448   Write32(Size);
 449   Write32(Options.size());
 450   uint64_t BytesWritten = sizeof(MachO::linker_option_command);
 451   for (unsigned i = 0, e = Options.size(); i != e; ++i) {
 452     // Write each string, including the null byte.
 453     const std::string &Option = Options[i];
 454     WriteBytes(Option.c_str(), Option.size() + 1);
 455     BytesWritten += Option.size() + 1;
 456   }
 457
 458   // Pad to a multiple of the pointer size.
 459   WriteBytes("", OffsetToAlignment(BytesWritten, is64Bit() ? 8 : 4));
 460
 461   assert(OS.tell() - Start == Size);
 462 }
 463
 464 void MachObjectWriter::RecordRelocation(MCAssembler &Asm,
 465                                         const MCAsmLayout &Layout,
 466                                         const MCFragment *Fragment,
 467                                         const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 468                                         bool &IsPCRel, uint64_t &FixedValue) {
 469   TargetObjectWriter->RecordRelocation(this, Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 470                                        Target, FixedValue);
 471 }
 472
 473 void MachObjectWriter::BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm) {
 474   // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
 475   // (in the following two passes). It would be easier for us to do this sooner
 476   // when we see the attribute, but that makes getting the order in the symbol
 477   // table much more complicated than it is worth.
 478   //
 479   // FIXME: Revisit this when the dust settles.
 480
 481   // Report errors for use of .indirect_symbol not in a symbol pointer section
 482   // or stub section.
 483   for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 484          ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 485     const MCSectionMachO &Section =
 486       cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 487
 488     if (Section.getType() != MachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 489         Section.getType() != MachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 490         Section.getType() != MachO::S_SYMBOL_STUBS) {
 491         MCSymbol &Symbol = *it->Symbol;
 492         report_fatal_error("indirect symbol '" + Symbol.getName() +
 493                            "' not in a symbol pointer or stub section");
 494     }
 495   }
 496
 497   // Bind non-lazy symbol pointers first.
 498   unsigned IndirectIndex = 0;
 499   for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 500          ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 501     const MCSectionMachO &Section =
 502       cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 503
 504     if (Section.getType() != MachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS)
 505       continue;
 506
 507     // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 508     IndirectSymBase.insert(std::make_pair(it->SectionData, IndirectIndex));
 509
 510     Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol);
 511   }
 512
 513   // Then lazy symbol pointers and symbol stubs.
 514   IndirectIndex = 0;
 515   for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 516          ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 517     const MCSectionMachO &Section =
 518       cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 519
 520     if (Section.getType() != MachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 521         Section.getType() != MachO::S_SYMBOL_STUBS)
 522       continue;
 523
 524     // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 525     IndirectSymBase.insert(std::make_pair(it->SectionData, IndirectIndex));
 526
 527     // Set the symbol type to undefined lazy, but only on construction.
 528     //
 529     // FIXME: Do not hardcode.
 530     bool Created;
 531     MCSymbolData &Entry = Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol, &Created);
 532     if (Created)
 533       Entry.setFlags(Entry.getFlags() | 0x0001);
 534   }
 535 }
 536
 537 /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
 538 void MachObjectWriter::ComputeSymbolTable(
 539     MCAssembler &Asm, std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
 540     std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
 541     std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData) {
 542   // Build section lookup table.
 543   DenseMap<const MCSection*, uint8_t> SectionIndexMap;
 544   unsigned Index = 1;
 545   for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 546          ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
 547     SectionIndexMap[&it->getSection()] = Index;
 548   assert(Index <= 256 && "Too many sections!");
 549
 550   // Build the string table.
 551   for (MCSymbolData &SD : Asm.symbols()) {
 552     const MCSymbol &Symbol = SD.getSymbol();
 553     if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(Symbol))
 554       continue;
 555
 556     StringTable.add(Symbol.getName());
 557   }
 558   StringTable.finalize(StringTableBuilder::MachO);
 559
 560   // Build the symbol arrays but only for non-local symbols.
 561   //
 562   // The particular order that we collect and then sort the symbols is chosen to
 563   // match 'as'. Even though it doesn't matter for correctness, this is
 564   // important for letting us diff .o files.
 565   for (MCSymbolData &SD : Asm.symbols()) {
 566     const MCSymbol &Symbol = SD.getSymbol();
 567
 568     // Ignore non-linker visible symbols.
 569     if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(Symbol))
 570       continue;
 571
 572     if (!SD.isExternal() && !Symbol.isUndefined())
 573       continue;
 574
 575     MachSymbolData MSD;
 576     MSD.SymbolData = &SD;
 577     MSD.StringIndex = StringTable.getOffset(Symbol.getName());
 578
 579     if (Symbol.isUndefined()) {
 580       MSD.SectionIndex = 0;
 581       UndefinedSymbolData.push_back(MSD);
 582     } else if (Symbol.isAbsolute()) {
 583       MSD.SectionIndex = 0;
 584       ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 585     } else {
 586       MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 587       assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 588       ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 589     }
 590   }
 591
 592   // Now add the data for local symbols.
 593   for (MCSymbolData &SD : Asm.symbols()) {
 594     const MCSymbol &Symbol = SD.getSymbol();
 595
 596     // Ignore non-linker visible symbols.
 597     if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(Symbol))
 598       continue;
 599
 600     if (SD.isExternal() || Symbol.isUndefined())
 601       continue;
 602
 603     MachSymbolData MSD;
 604     MSD.SymbolData = &SD;
 605     MSD.StringIndex = StringTable.getOffset(Symbol.getName());
 606
 607     if (Symbol.isAbsolute()) {
 608       MSD.SectionIndex = 0;
 609       LocalSymbolData.push_back(MSD);
 610     } else {
 611       MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 612       assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 613       LocalSymbolData.push_back(MSD);
 614     }
 615   }
 616
 617   // External and undefined symbols are required to be in lexicographic order.
 618   std::sort(ExternalSymbolData.begin(), ExternalSymbolData.end());
 619   std::sort(UndefinedSymbolData.begin(), UndefinedSymbolData.end());
 620
 621   // Set the symbol indices.
 622   Index = 0;
 623   for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 624     LocalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 625   for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 626     ExternalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 627   for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
 628     UndefinedSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
 629
 630   for (const MCSectionData &SD : Asm) {
 631     std::vector<RelAndSymbol> &Relocs = Relocations[&SD];
 632     for (RelAndSymbol &Rel : Relocs) {
 633       if (!Rel.Sym)
 634         continue;
 635
 636       // Set the Index and the IsExtern bit.
 637       unsigned Index = Rel.Sym->getIndex();
 638       assert(isInt<24>(Index));
 639       if (IsLittleEndian)
 640         Rel.MRE.r_word1 = (Rel.MRE.r_word1 & (-1 << 24)) | Index | (1 << 27);
 641       else
 642         Rel.MRE.r_word1 = (Rel.MRE.r_word1 & 0xff) | Index << 8 | (1 << 4);
 643     }
 644   }
 645 }
 646
 647 void MachObjectWriter::computeSectionAddresses(const MCAssembler &Asm,
 648                                                const MCAsmLayout &Layout) {
 649   uint64_t StartAddress = 0;
 650   const SmallVectorImpl<MCSectionData*> &Order = Layout.getSectionOrder();
 651   for (int i = 0, n = Order.size(); i != n ; ++i) {
 652     const MCSectionData *SD = Order[i];
 653     StartAddress = RoundUpToAlignment(StartAddress, SD->getAlignment());
 654     SectionAddress[SD] = StartAddress;
 655     StartAddress += Layout.getSectionAddressSize(SD);
 656
 657     // Explicitly pad the section to match the alignment requirements of the
 658     // following one. This is for 'gas' compatibility, it shouldn't
 659     /// strictly be necessary.
 660     StartAddress += getPaddingSize(SD, Layout);
 661   }
 662 }
 663
 664 void MachObjectWriter::ExecutePostLayoutBinding(MCAssembler &Asm,
 665                                                 const MCAsmLayout &Layout) {
 666   computeSectionAddresses(Asm, Layout);
 667
 668   // Create symbol data for any indirect symbols.
 669   BindIndirectSymbols(Asm);
 670 }
 671
 672 bool MachObjectWriter::IsSymbolRefDifferenceFullyResolvedImpl(
 673     const MCAssembler &Asm, const MCSymbolData &DataA, const MCFragment &FB,
 674     bool InSet, bool IsPCRel) const {
 675   if (InSet)
 676     return true;
 677
 678   // The effective address is
 679   //     addr(atom(A)) + offset(A)
 680   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
 681   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
 682   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) == 0.
 683   const MCSymbolData *A_Base = nullptr, *B_Base = nullptr;
 684
 685   const MCSymbol &SA = findAliasedSymbol(DataA.getSymbol());
 686   const MCSection &SecA = SA.getSection();
 687   const MCSection &SecB = FB.getParent()->getSection();
 688
 689   if (IsPCRel) {
 690     // The simple (Darwin, except on x86_64) way of dealing with this was to
 691     // assume that any reference to a temporary symbol *must* be a temporary
 692     // symbol in the same atom, unless the sections differ. Therefore, any PCrel
 693     // relocation to a temporary symbol (in the same section) is fully
 694     // resolved. This also works in conjunction with absolutized .set, which
 695     // requires the compiler to use .set to absolutize the differences between
 696     // symbols which the compiler knows to be assembly time constants, so we
 697     // don't need to worry about considering symbol differences fully resolved.
 698     //
 699     // If the file isn't using sub-sections-via-symbols, we can make the
 700     // same assumptions about any symbol that we normally make about
 701     // assembler locals.
 702
 703     bool hasReliableSymbolDifference = isX86_64();
 704     if (!hasReliableSymbolDifference) {
 705       if (!SA.isInSection() || &SecA != &SecB ||
 706           (!SA.isTemporary() &&
 707            FB.getAtom() != Asm.getSymbolData(SA).getFragment()->getAtom() &&
 708            Asm.getSubsectionsViaSymbols()))
 709         return false;
 710       return true;
 711     }
 712     // For Darwin x86_64, there is one special case when the reference IsPCRel.
 713     // If the fragment with the reference does not have a base symbol but meets
 714     // the simple way of dealing with this, in that it is a temporary symbol in
 715     // the same atom then it is assumed to be fully resolved.  This is needed so
 716     // a relocation entry is not created and so the static linker does not
 717     // mess up the reference later.
 718     else if(!FB.getAtom() &&
 719             SA.isTemporary() && SA.isInSection() && &SecA == &SecB){
 720       return true;
 721     }
 722   } else {
 723     if (!TargetObjectWriter->useAggressiveSymbolFolding())
 724       return false;
 725   }
 726
 727   // If they are not in the same section, we can't compute the diff.
 728   if (&SecA != &SecB)
 729     return false;
 730
 731   const MCFragment *FA = Asm.getSymbolData(SA).getFragment();
 732
 733   // Bail if the symbol has no fragment.
 734   if (!FA)
 735     return false;
 736
 737   A_Base = FA->getAtom();
 738   B_Base = FB.getAtom();
 739
 740   // If the atoms are the same, they are guaranteed to have the same address.
 741   if (A_Base == B_Base)
 742     return true;
 743
 744   // Otherwise, we can't prove this is fully resolved.
 745   return false;
 746 }
 747
 748 void MachObjectWriter::WriteObject(MCAssembler &Asm,
 749                                    const MCAsmLayout &Layout) {
 750   // Compute symbol table information and bind symbol indices.
 751   ComputeSymbolTable(Asm, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
 752                      UndefinedSymbolData);
 753
 754   unsigned NumSections = Asm.size();
 755   const MCAssembler::VersionMinInfoType &VersionInfo =
 756     Layout.getAssembler().getVersionMinInfo();
 757
 758   // The section data starts after the header, the segment load command (and
 759   // section headers) and the symbol table.
 760   unsigned NumLoadCommands = 1;
 761   uint64_t LoadCommandsSize = is64Bit() ?
 762     sizeof(MachO::segment_command_64) + NumSections * sizeof(MachO::section_64):
 763     sizeof(MachO::segment_command) + NumSections * sizeof(MachO::section);
 764
 765   // Add the deployment target version info load command size, if used.
 766   if (VersionInfo.Major != 0) {
 767     ++NumLoadCommands;
 768     LoadCommandsSize += sizeof(MachO::version_min_command);
 769   }
 770
 771   // Add the data-in-code load command size, if used.
 772   unsigned NumDataRegions = Asm.getDataRegions().size();
 773   if (NumDataRegions) {
 774     ++NumLoadCommands;
 775     LoadCommandsSize += sizeof(MachO::linkedit_data_command);
 776   }
 777
 778   // Add the loh load command size, if used.
 779   uint64_t LOHRawSize = Asm.getLOHContainer().getEmitSize(*this, Layout);
 780   uint64_t LOHSize = RoundUpToAlignment(LOHRawSize, is64Bit() ? 8 : 4);
 781   if (LOHSize) {
 782     ++NumLoadCommands;
 783     LoadCommandsSize += sizeof(MachO::linkedit_data_command);
 784   }
 785
 786   // Add the symbol table load command sizes, if used.
 787   unsigned NumSymbols = LocalSymbolData.size() + ExternalSymbolData.size() +
 788     UndefinedSymbolData.size();
 789   if (NumSymbols) {
 790     NumLoadCommands += 2;
 791     LoadCommandsSize += (sizeof(MachO::symtab_command) +
 792                          sizeof(MachO::dysymtab_command));
 793   }
 794
 795   // Add the linker option load commands sizes.
 796   const std::vector<std::vector<std::string> > &LinkerOptions =
 797     Asm.getLinkerOptions();
 798   for (unsigned i = 0, e = LinkerOptions.size(); i != e; ++i) {
 799     ++NumLoadCommands;
 800     LoadCommandsSize += ComputeLinkerOptionsLoadCommandSize(LinkerOptions[i],
 801                                                             is64Bit());
 802   }
 803
 804   // Compute the total size of the section data, as well as its file size and vm
 805   // size.
 806   uint64_t SectionDataStart = (is64Bit() ? sizeof(MachO::mach_header_64) :
 807                                sizeof(MachO::mach_header)) + LoadCommandsSize;
 808   uint64_t SectionDataSize = 0;
 809   uint64_t SectionDataFileSize = 0;
 810   uint64_t VMSize = 0;
 811   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 812          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 813     const MCSectionData &SD = *it;
 814     uint64_t Address = getSectionAddress(&SD);
 815     uint64_t Size = Layout.getSectionAddressSize(&SD);
 816     uint64_t FileSize = Layout.getSectionFileSize(&SD);
 817     FileSize += getPaddingSize(&SD, Layout);
 818
 819     VMSize = std::max(VMSize, Address + Size);
 820
 821     if (SD.getSection().isVirtualSection())
 822       continue;
 823
 824     SectionDataSize = std::max(SectionDataSize, Address + Size);
 825     SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize, Address + FileSize);
 826   }
 827
 828   // The section data is padded to 4 bytes.
 829   //
 830   // FIXME: Is this machine dependent?
 831   unsigned SectionDataPadding = OffsetToAlignment(SectionDataFileSize, 4);
 832   SectionDataFileSize += SectionDataPadding;
 833
 834   // Write the prolog, starting with the header and load command...
 835   WriteHeader(NumLoadCommands, LoadCommandsSize,
 836               Asm.getSubsectionsViaSymbols());
 837   WriteSegmentLoadCommand(NumSections, VMSize,
 838                           SectionDataStart, SectionDataSize);
 839
 840   // ... and then the section headers.
 841   uint64_t RelocTableEnd = SectionDataStart + SectionDataFileSize;
 842   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 843          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 844     std::vector<RelAndSymbol> &Relocs = Relocations[it];
 845     unsigned NumRelocs = Relocs.size();
 846     uint64_t SectionStart = SectionDataStart + getSectionAddress(it);
 847     WriteSection(Asm, Layout, *it, SectionStart, RelocTableEnd, NumRelocs);
 848     RelocTableEnd += NumRelocs * sizeof(MachO::any_relocation_info);
 849   }
 850
 851   // Write out the deployment target information, if it's available.
 852   if (VersionInfo.Major != 0) {
 853     assert(VersionInfo.Update < 256 && "unencodable update target version");
 854     assert(VersionInfo.Minor < 256 && "unencodable minor target version");
 855     assert(VersionInfo.Major < 65536 && "unencodable major target version");
 856     uint32_t EncodedVersion = VersionInfo.Update | (VersionInfo.Minor << 8) |
 857       (VersionInfo.Major << 16);
 858     Write32(VersionInfo.Kind == MCVM_OSXVersionMin ? MachO::LC_VERSION_MIN_MACOSX :
 859             MachO::LC_VERSION_MIN_IPHONEOS);
 860     Write32(sizeof(MachO::version_min_command));
 861     Write32(EncodedVersion);
 862     Write32(0);         // reserved.
 863   }
 864
 865   // Write the data-in-code load command, if used.
 866   uint64_t DataInCodeTableEnd = RelocTableEnd + NumDataRegions * 8;
 867   if (NumDataRegions) {
 868     uint64_t DataRegionsOffset = RelocTableEnd;
 869     uint64_t DataRegionsSize = NumDataRegions * 8;
 870     WriteLinkeditLoadCommand(MachO::LC_DATA_IN_CODE, DataRegionsOffset,
 871                              DataRegionsSize);
 872   }
 873
 874   // Write the loh load command, if used.
 875   uint64_t LOHTableEnd = DataInCodeTableEnd + LOHSize;
 876   if (LOHSize)
 877     WriteLinkeditLoadCommand(MachO::LC_LINKER_OPTIMIZATION_HINT,
 878                              DataInCodeTableEnd, LOHSize);
 879
 880   // Write the symbol table load command, if used.
 881   if (NumSymbols) {
 882     unsigned FirstLocalSymbol = 0;
 883     unsigned NumLocalSymbols = LocalSymbolData.size();
 884     unsigned FirstExternalSymbol = FirstLocalSymbol + NumLocalSymbols;
 885     unsigned NumExternalSymbols = ExternalSymbolData.size();
 886     unsigned FirstUndefinedSymbol = FirstExternalSymbol + NumExternalSymbols;
 887     unsigned NumUndefinedSymbols = UndefinedSymbolData.size();
 888     unsigned NumIndirectSymbols = Asm.indirect_symbol_size();
 889     unsigned NumSymTabSymbols =
 890       NumLocalSymbols + NumExternalSymbols + NumUndefinedSymbols;
 891     uint64_t IndirectSymbolSize = NumIndirectSymbols * 4;
 892     uint64_t IndirectSymbolOffset = 0;
 893
 894     // If used, the indirect symbols are written after the section data.
 895     if (NumIndirectSymbols)
 896       IndirectSymbolOffset = LOHTableEnd;
 897
 898     // The symbol table is written after the indirect symbol data.
 899     uint64_t SymbolTableOffset = LOHTableEnd + IndirectSymbolSize;
 900
 901     // The string table is written after symbol table.
 902     uint64_t StringTableOffset =
 903       SymbolTableOffset + NumSymTabSymbols * (is64Bit() ?
 904                                               sizeof(MachO::nlist_64) :
 905                                               sizeof(MachO::nlist));
 906     WriteSymtabLoadCommand(SymbolTableOffset, NumSymTabSymbols,
 907                            StringTableOffset, StringTable.data().size());
 908
 909     WriteDysymtabLoadCommand(FirstLocalSymbol, NumLocalSymbols,
 910                              FirstExternalSymbol, NumExternalSymbols,
 911                              FirstUndefinedSymbol, NumUndefinedSymbols,
 912                              IndirectSymbolOffset, NumIndirectSymbols);
 913   }
 914
 915   // Write the linker options load commands.
 916   for (unsigned i = 0, e = LinkerOptions.size(); i != e; ++i) {
 917     WriteLinkerOptionsLoadCommand(LinkerOptions[i]);
 918   }
 919
 920   // Write the actual section data.
 921   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 922          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 923     Asm.writeSectionData(it, Layout);
 924
 925     uint64_t Pad = getPaddingSize(it, Layout);
 926     WriteZeros(Pad);
 927   }
 928
 929   // Write the extra padding.
 930   WriteZeros(SectionDataPadding);
 931
 932   // Write the relocation entries.
 933   for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
 934          ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
 935     // Write the section relocation entries, in reverse order to match 'as'
 936     // (approximately, the exact algorithm is more complicated than this).
 937     std::vector<RelAndSymbol> &Relocs = Relocations[it];
 938     for (unsigned i = 0, e = Relocs.size(); i != e; ++i) {
 939       Write32(Relocs[e - i - 1].MRE.r_word0);
 940       Write32(Relocs[e - i - 1].MRE.r_word1);
 941     }
 942   }
 943
 944   // Write out the data-in-code region payload, if there is one.
 945   for (MCAssembler::const_data_region_iterator
 946          it = Asm.data_region_begin(), ie = Asm.data_region_end();
 947          it != ie; ++it) {
 948     const DataRegionData *Data = &(*it);
 949     uint64_t Start =
 950       getSymbolAddress(&Layout.getAssembler().getSymbolData(*Data->Start),
 951                        Layout);
 952     uint64_t End =
 953       getSymbolAddress(&Layout.getAssembler().getSymbolData(*Data->End),
 954                        Layout);
 955     DEBUG(dbgs() << "data in code region-- kind: " << Data->Kind
 956                  << "  start: " << Start << "(" << Data->Start->getName() << ")"
 957                  << "  end: " << End << "(" << Data->End->getName() << ")"
 958                  << "  size: " << End - Start
 959                  << "\n");
 960     Write32(Start);
 961     Write16(End - Start);
 962     Write16(Data->Kind);
 963   }
 964
 965   // Write out the loh commands, if there is one.
 966   if (LOHSize) {
 967 #ifndef NDEBUG
 968     unsigned Start = OS.tell();
 969 #endif
 970     Asm.getLOHContainer().Emit(*this, Layout);
 971     // Pad to a multiple of the pointer size.
 972     WriteBytes("", OffsetToAlignment(LOHRawSize, is64Bit() ? 8 : 4));
 973     assert(OS.tell() - Start == LOHSize);
 974   }
 975
 976   // Write the symbol table data, if used.
 977   if (NumSymbols) {
 978     // Write the indirect symbol entries.
 979     for (MCAssembler::const_indirect_symbol_iterator
 980            it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 981            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 982       // Indirect symbols in the non-lazy symbol pointer section have some
 983       // special handling.
 984       const MCSectionMachO &Section =
 985         static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 986       if (Section.getType() == MachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS) {
 987         // If this symbol is defined and internal, mark it as such.
 988         if (it->Symbol->isDefined() &&
 989             !Asm.getSymbolData(*it->Symbol).isExternal()) {
 990           uint32_t Flags = MachO::INDIRECT_SYMBOL_LOCAL;
 991           if (it->Symbol->isAbsolute())
 992             Flags |= MachO::INDIRECT_SYMBOL_ABS;
 993           Write32(Flags);
 994           continue;
 995         }
 996       }
 997
 998       Write32(Asm.getSymbolData(*it->Symbol).getIndex());
 999     }
1000
1001     // FIXME: Check that offsets match computed ones.
1002
1003     // Write the symbol table entries.
1004     for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1005       WriteNlist(LocalSymbolData[i], Layout);
1006     for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1007       WriteNlist(ExternalSymbolData[i], Layout);
1008     for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
1009       WriteNlist(UndefinedSymbolData[i], Layout);
1010
1011     // Write the string table.
1012     OS << StringTable.data();
1013   }
1014 }
1015
1016 MCObjectWriter *llvm::createMachObjectWriter(MCMachObjectTargetWriter *MOTW,
1017                                              raw_pwrite_stream &OS,
1018                                              bool IsLittleEndian) {
1019   return new MachObjectWriter(MOTW, OS, IsLittleEndian);
1020 }