lib/Support/MemoryBuffer.cpp

   1 //===--- MemoryBuffer.cpp - Memory Buffer implementation ------------------===//
   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 //  This file implements the MemoryBuffer interface.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  15 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  16 #include "llvm/Config/config.h"
  17 #include "llvm/Support/Errno.h"
  18 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  19 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  20 #include "llvm/Support/Path.h"
  21 #include "llvm/Support/Process.h"
  22 #include "llvm/Support/Program.h"
  23 #include "llvm/Support/system_error.h"
  24 #include <cassert>
  25 #include <cerrno>
  26 #include <cstdio>
  27 #include <cstring>
  28 #include <new>
  29 #include <sys/types.h>
  30 #if !defined(_MSC_VER) && !defined(__MINGW32__)
  31 #include <unistd.h>
  32 #else
  33 #include <io.h>
  34 #endif
  35 using namespace llvm;
  36
  37 //===----------------------------------------------------------------------===//
  38 // MemoryBuffer implementation itself.
  39 //===----------------------------------------------------------------------===//
  40
  41 MemoryBuffer::~MemoryBuffer() { }
  42
  43 /// init - Initialize this MemoryBuffer as a reference to externally allocated
  44 /// memory, memory that we know is already null terminated.
  45 void MemoryBuffer::init(const char *BufStart, const char *BufEnd,
  46                         bool RequiresNullTerminator) {
  47   assert((!RequiresNullTerminator || BufEnd[0] == 0) &&
  48          "Buffer is not null terminated!");
  49   BufferStart = BufStart;
  50   BufferEnd = BufEnd;
  51 }
  52
  53 //===----------------------------------------------------------------------===//
  54 // MemoryBufferMem implementation.
  55 //===----------------------------------------------------------------------===//
  56
  57 /// CopyStringRef - Copies contents of a StringRef into a block of memory and
  58 /// null-terminates it.
  59 static void CopyStringRef(char *Memory, StringRef Data) {
  60   memcpy(Memory, Data.data(), Data.size());
  61   Memory[Data.size()] = 0; // Null terminate string.
  62 }
  63
  64 namespace {
  65 struct NamedBufferAlloc {
  66   StringRef Name;
  67   NamedBufferAlloc(StringRef Name) : Name(Name) {}
  68 };
  69 }
  70
  71 void *operator new(size_t N, const NamedBufferAlloc &Alloc) {
  72   char *Mem = static_cast<char *>(operator new(N + Alloc.Name.size() + 1));
  73   CopyStringRef(Mem + N, Alloc.Name);
  74   return Mem;
  75 }
  76
  77 namespace {
  78 /// MemoryBufferMem - Named MemoryBuffer pointing to a block of memory.
  79 class MemoryBufferMem : public MemoryBuffer {
  80 public:
  81   MemoryBufferMem(StringRef InputData, bool RequiresNullTerminator) {
  82     init(InputData.begin(), InputData.end(), RequiresNullTerminator);
  83   }
  84
  85   const char *getBufferIdentifier() const override {
  86      // The name is stored after the class itself.
  87     return reinterpret_cast<const char*>(this + 1);
  88   }
  89
  90   BufferKind getBufferKind() const override {
  91     return MemoryBuffer_Malloc;
  92   }
  93 };
  94 }
  95
  96 /// getMemBuffer - Open the specified memory range as a MemoryBuffer.  Note
  97 /// that InputData must be a null terminated if RequiresNullTerminator is true!
  98 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getMemBuffer(StringRef InputData,
  99                                          StringRef BufferName,
 100                                          bool RequiresNullTerminator) {
 101   return new (NamedBufferAlloc(BufferName))
 102       MemoryBufferMem(InputData, RequiresNullTerminator);
 103 }
 104
 105 /// getMemBufferCopy - Open the specified memory range as a MemoryBuffer,
 106 /// copying the contents and taking ownership of it.  This has no requirements
 107 /// on EndPtr[0].
 108 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getMemBufferCopy(StringRef InputData,
 109                                              StringRef BufferName) {
 110   MemoryBuffer *Buf = getNewUninitMemBuffer(InputData.size(), BufferName);
 111   if (!Buf) return nullptr;
 112   memcpy(const_cast<char*>(Buf->getBufferStart()), InputData.data(),
 113          InputData.size());
 114   return Buf;
 115 }
 116
 117 /// getNewUninitMemBuffer - Allocate a new MemoryBuffer of the specified size
 118 /// that is not initialized.  Note that the caller should initialize the
 119 /// memory allocated by this method.  The memory is owned by the MemoryBuffer
 120 /// object.
 121 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getNewUninitMemBuffer(size_t Size,
 122                                                   StringRef BufferName) {
 123   // Allocate space for the MemoryBuffer, the data and the name. It is important
 124   // that MemoryBuffer and data are aligned so PointerIntPair works with them.
 125   // TODO: Is 16-byte alignment enough?  We copy small object files with large
 126   // alignment expectations into this buffer.
 127   size_t AlignedStringLen =
 128       RoundUpToAlignment(sizeof(MemoryBufferMem) + BufferName.size() + 1, 16);
 129   size_t RealLen = AlignedStringLen + Size + 1;
 130   char *Mem = static_cast<char*>(operator new(RealLen, std::nothrow));
 131   if (!Mem) return nullptr;
 132
 133   // The name is stored after the class itself.
 134   CopyStringRef(Mem + sizeof(MemoryBufferMem), BufferName);
 135
 136   // The buffer begins after the name and must be aligned.
 137   char *Buf = Mem + AlignedStringLen;
 138   Buf[Size] = 0; // Null terminate buffer.
 139
 140   return new (Mem) MemoryBufferMem(StringRef(Buf, Size), true);
 141 }
 142
 143 /// getNewMemBuffer - Allocate a new MemoryBuffer of the specified size that
 144 /// is completely initialized to zeros.  Note that the caller should
 145 /// initialize the memory allocated by this method.  The memory is owned by
 146 /// the MemoryBuffer object.
 147 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getNewMemBuffer(size_t Size, StringRef BufferName) {
 148   MemoryBuffer *SB = getNewUninitMemBuffer(Size, BufferName);
 149   if (!SB) return nullptr;
 150   memset(const_cast<char*>(SB->getBufferStart()), 0, Size);
 151   return SB;
 152 }
 153
 154
 155 /// getFileOrSTDIN - Open the specified file as a MemoryBuffer, or open stdin
 156 /// if the Filename is "-".  If an error occurs, this returns null and fills
 157 /// in *ErrStr with a reason.  If stdin is empty, this API (unlike getSTDIN)
 158 /// returns an empty buffer.
 159 error_code MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(StringRef Filename,
 160                                         std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 161                                         int64_t FileSize) {
 162   if (Filename == "-")
 163     return getSTDIN(Result);
 164   return getFile(Filename, Result, FileSize);
 165 }
 166
 167
 168 //===----------------------------------------------------------------------===//
 169 // MemoryBuffer::getFile implementation.
 170 //===----------------------------------------------------------------------===//
 171
 172 namespace {
 173 /// \brief Memory maps a file descriptor using sys::fs::mapped_file_region.
 174 ///
 175 /// This handles converting the offset into a legal offset on the platform.
 176 class MemoryBufferMMapFile : public MemoryBuffer {
 177   sys::fs::mapped_file_region MFR;
 178
 179   static uint64_t getLegalMapOffset(uint64_t Offset) {
 180     return Offset & ~(sys::fs::mapped_file_region::alignment() - 1);
 181   }
 182
 183   static uint64_t getLegalMapSize(uint64_t Len, uint64_t Offset) {
 184     return Len + (Offset - getLegalMapOffset(Offset));
 185   }
 186
 187   const char *getStart(uint64_t Len, uint64_t Offset) {
 188     return MFR.const_data() + (Offset - getLegalMapOffset(Offset));
 189   }
 190
 191 public:
 192   MemoryBufferMMapFile(bool RequiresNullTerminator, int FD, uint64_t Len,
 193                        uint64_t Offset, error_code EC)
 194       : MFR(FD, false, sys::fs::mapped_file_region::readonly,
 195             getLegalMapSize(Len, Offset), getLegalMapOffset(Offset), EC) {
 196     if (!EC) {
 197       const char *Start = getStart(Len, Offset);
 198       init(Start, Start + Len, RequiresNullTerminator);
 199     }
 200   }
 201
 202   const char *getBufferIdentifier() const override {
 203     // The name is stored after the class itself.
 204     return reinterpret_cast<const char *>(this + 1);
 205   }
 206
 207   BufferKind getBufferKind() const override {
 208     return MemoryBuffer_MMap;
 209   }
 210 };
 211 }
 212
 213 static error_code getMemoryBufferForStream(int FD,
 214                                            StringRef BufferName,
 215                                            std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result) {
 216   const ssize_t ChunkSize = 4096*4;
 217   SmallString<ChunkSize> Buffer;
 218   ssize_t ReadBytes;
 219   // Read into Buffer until we hit EOF.
 220   do {
 221     Buffer.reserve(Buffer.size() + ChunkSize);
 222     ReadBytes = read(FD, Buffer.end(), ChunkSize);
 223     if (ReadBytes == -1) {
 224       if (errno == EINTR) continue;
 225       return error_code(errno, generic_category());
 226     }
 227     Buffer.set_size(Buffer.size() + ReadBytes);
 228   } while (ReadBytes != 0);
 229
 230   Result.reset(MemoryBuffer::getMemBufferCopy(Buffer, BufferName));
 231   return error_code();
 232 }
 233
 234 static error_code getFileAux(const char *Filename,
 235                              std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 236                              int64_t FileSize,
 237                              bool RequiresNullTerminator,
 238                              bool IsVolatileSize);
 239
 240 error_code MemoryBuffer::getFile(Twine Filename,
 241                                  std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 242                                  int64_t FileSize,
 243                                  bool RequiresNullTerminator,
 244                                  bool IsVolatileSize) {
 245   // Ensure the path is null terminated.
 246   SmallString<256> PathBuf;
 247   StringRef NullTerminatedName = Filename.toNullTerminatedStringRef(PathBuf);
 248   return getFileAux(NullTerminatedName.data(), Result, FileSize,
 249                     RequiresNullTerminator, IsVolatileSize);
 250 }
 251
 252 static error_code getOpenFileImpl(int FD, const char *Filename,
 253                                   std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 254                                   uint64_t FileSize, uint64_t MapSize,
 255                                   int64_t Offset, bool RequiresNullTerminator,
 256                                   bool IsVolatileSize);
 257
 258 static error_code getFileAux(const char *Filename,
 259                              std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result, int64_t FileSize,
 260                              bool RequiresNullTerminator,
 261                              bool IsVolatileSize) {
 262   int FD;
 263   error_code EC = sys::fs::openFileForRead(Filename, FD);
 264   if (EC)
 265     return EC;
 266
 267   error_code ret = getOpenFileImpl(FD, Filename, Result, FileSize, FileSize, 0,
 268                                    RequiresNullTerminator, IsVolatileSize);
 269   close(FD);
 270   return ret;
 271 }
 272
 273 static bool shouldUseMmap(int FD,
 274                           size_t FileSize,
 275                           size_t MapSize,
 276                           off_t Offset,
 277                           bool RequiresNullTerminator,
 278                           int PageSize,
 279                           bool IsVolatileSize) {
 280   // mmap may leave the buffer without null terminator if the file size changed
 281   // by the time the last page is mapped in, so avoid it if the file size is
 282   // likely to change.
 283   if (IsVolatileSize)
 284     return false;
 285
 286   // We don't use mmap for small files because this can severely fragment our
 287   // address space.
 288   if (MapSize < 4 * 4096 || MapSize < (unsigned)PageSize)
 289     return false;
 290
 291   if (!RequiresNullTerminator)
 292     return true;
 293
 294
 295   // If we don't know the file size, use fstat to find out.  fstat on an open
 296   // file descriptor is cheaper than stat on a random path.
 297   // FIXME: this chunk of code is duplicated, but it avoids a fstat when
 298   // RequiresNullTerminator = false and MapSize != -1.
 299   if (FileSize == size_t(-1)) {
 300     sys::fs::file_status Status;
 301     if (sys::fs::status(FD, Status))
 302       return false;
 303     FileSize = Status.getSize();
 304   }
 305
 306   // If we need a null terminator and the end of the map is inside the file,
 307   // we cannot use mmap.
 308   size_t End = Offset + MapSize;
 309   assert(End <= FileSize);
 310   if (End != FileSize)
 311     return false;
 312
 313   // Don't try to map files that are exactly a multiple of the system page size
 314   // if we need a null terminator.
 315   if ((FileSize & (PageSize -1)) == 0)
 316     return false;
 317
 318   return true;
 319 }
 320
 321 static error_code getOpenFileImpl(int FD, const char *Filename,
 322                                   std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 323                                   uint64_t FileSize, uint64_t MapSize,
 324                                   int64_t Offset, bool RequiresNullTerminator,
 325                                   bool IsVolatileSize) {
 326   static int PageSize = sys::process::get_self()->page_size();
 327
 328   // Default is to map the full file.
 329   if (MapSize == uint64_t(-1)) {
 330     // If we don't know the file size, use fstat to find out.  fstat on an open
 331     // file descriptor is cheaper than stat on a random path.
 332     if (FileSize == uint64_t(-1)) {
 333       sys::fs::file_status Status;
 334       error_code EC = sys::fs::status(FD, Status);
 335       if (EC)
 336         return EC;
 337
 338       // If this not a file or a block device (e.g. it's a named pipe
 339       // or character device), we can't trust the size. Create the memory
 340       // buffer by copying off the stream.
 341       sys::fs::file_type Type = Status.type();
 342       if (Type != sys::fs::file_type::regular_file &&
 343           Type != sys::fs::file_type::block_file)
 344         return getMemoryBufferForStream(FD, Filename, Result);
 345
 346       FileSize = Status.getSize();
 347     }
 348     MapSize = FileSize;
 349   }
 350
 351   if (shouldUseMmap(FD, FileSize, MapSize, Offset, RequiresNullTerminator,
 352                     PageSize, IsVolatileSize)) {
 353     error_code EC;
 354     Result.reset(new (NamedBufferAlloc(Filename)) MemoryBufferMMapFile(
 355         RequiresNullTerminator, FD, MapSize, Offset, EC));
 356     if (!EC)
 357       return error_code();
 358   }
 359
 360   MemoryBuffer *Buf = MemoryBuffer::getNewUninitMemBuffer(MapSize, Filename);
 361   if (!Buf) {
 362     // Failed to create a buffer. The only way it can fail is if
 363     // new(std::nothrow) returns 0.
 364     return make_error_code(std::errc::not_enough_memory);
 365   }
 366
 367   std::unique_ptr<MemoryBuffer> SB(Buf);
 368   char *BufPtr = const_cast<char*>(SB->getBufferStart());
 369
 370   size_t BytesLeft = MapSize;
 371 #ifndef HAVE_PREAD
 372   if (lseek(FD, Offset, SEEK_SET) == -1)
 373     return error_code(errno, generic_category());
 374 #endif
 375
 376   while (BytesLeft) {
 377 #ifdef HAVE_PREAD
 378     ssize_t NumRead = ::pread(FD, BufPtr, BytesLeft, MapSize-BytesLeft+Offset);
 379 #else
 380     ssize_t NumRead = ::read(FD, BufPtr, BytesLeft);
 381 #endif
 382     if (NumRead == -1) {
 383       if (errno == EINTR)
 384         continue;
 385       // Error while reading.
 386       return error_code(errno, generic_category());
 387     }
 388     if (NumRead == 0) {
 389       memset(BufPtr, 0, BytesLeft); // zero-initialize rest of the buffer.
 390       break;
 391     }
 392     BytesLeft -= NumRead;
 393     BufPtr += NumRead;
 394   }
 395
 396   Result.swap(SB);
 397   return error_code();
 398 }
 399
 400 error_code MemoryBuffer::getOpenFile(int FD, const char *Filename,
 401                                      std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 402                                      uint64_t FileSize,
 403                                      bool RequiresNullTerminator,
 404                                      bool IsVolatileSize) {
 405   return getOpenFileImpl(FD, Filename, Result, FileSize, FileSize, 0,
 406                          RequiresNullTerminator, IsVolatileSize);
 407 }
 408
 409 error_code MemoryBuffer::getOpenFileSlice(int FD, const char *Filename,
 410                                           std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 411                                           uint64_t MapSize, int64_t Offset,
 412                                           bool IsVolatileSize) {
 413   return getOpenFileImpl(FD, Filename, Result, -1, MapSize, Offset, false,
 414                          IsVolatileSize);
 415 }
 416
 417 //===----------------------------------------------------------------------===//
 418 // MemoryBuffer::getSTDIN implementation.
 419 //===----------------------------------------------------------------------===//
 420
 421 error_code MemoryBuffer::getSTDIN(std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result) {
 422   // Read in all of the data from stdin, we cannot mmap stdin.
 423   //
 424   // FIXME: That isn't necessarily true, we should try to mmap stdin and
 425   // fallback if it fails.
 426   sys::ChangeStdinToBinary();
 427
 428   return getMemoryBufferForStream(0, "<stdin>", Result);
 429 }