lib/Target/ARM/ARMAsmBackend.cpp

   1 //===-- ARMAsmBackend.cpp - ARM Assembler Backend -------------------------===//
   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 "ARM.h"
  11 #include "ARMAddressingModes.h"
  12 #include "ARMFixupKinds.h"
  13 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  15 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  16 #include "llvm/MC/MCObjectFormat.h"
  17 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  18 #include "llvm/MC/MCSectionELF.h"
  19 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  20 #include "llvm/Object/MachOFormat.h"
  21 #include "llvm/Support/ELF.h"
  22 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetRegistry.h"
  26 using namespace llvm;
  27
  28 namespace {
  29 class ARMAsmBackend : public TargetAsmBackend {
  30 public:
  31   ARMAsmBackend(const Target &T) : TargetAsmBackend() {}
  32
  33   bool MayNeedRelaxation(const MCInst &Inst) const;
  34
  35   void RelaxInstruction(const MCInst &Inst, MCInst &Res) const;
  36
  37   bool WriteNopData(uint64_t Count, MCObjectWriter *OW) const;
  38
  39   unsigned getPointerSize() const {
  40     return 4;
  41   }
  42 };
  43 } // end anonymous namespace
  44
  45 bool ARMAsmBackend::MayNeedRelaxation(const MCInst &Inst) const {
  46   // FIXME: Thumb targets, different move constant targets..
  47   return false;
  48 }
  49
  50 void ARMAsmBackend::RelaxInstruction(const MCInst &Inst, MCInst &Res) const {
  51   assert(0 && "ARMAsmBackend::RelaxInstruction() unimplemented");
  52   return;
  53 }
  54
  55 bool ARMAsmBackend::WriteNopData(uint64_t Count, MCObjectWriter *OW) const {
  56   // FIXME: Zero fill for now. That's not right, but at least will get the
  57   // section size right.
  58   for (uint64_t i = 0; i != Count; ++i)
  59     OW->Write8(0);
  60   return true;
  61 }
  62
  63 static unsigned adjustFixupValue(unsigned Kind, uint64_t Value) {
  64   switch (Kind) {
  65   default:
  66     llvm_unreachable("Unknown fixup kind!");
  67   case FK_Data_4:
  68   case ARM::fixup_arm_movt_hi16:
  69   case ARM::fixup_arm_movw_lo16:
  70     return Value;
  71   case ARM::fixup_arm_ldst_pcrel_12: {
  72     bool isAdd = true;
  73     // ARM PC-relative values are offset by 8.
  74     Value -= 8;
  75     if ((int64_t)Value < 0) {
  76       Value = -Value;
  77       isAdd = false;
  78     }
  79     assert ((Value < 4096) && "Out of range pc-relative fixup value!");
  80     Value |= isAdd << 23;
  81     return Value;
  82   }
  83   case ARM::fixup_arm_adr_pcrel_12: {
  84     // ARM PC-relative values are offset by 8.
  85     Value -= 8;
  86     unsigned opc = 4; // bits {24-21}. Default to add: 0b0100
  87     if ((int64_t)Value < 0) {
  88       Value = -Value;
  89       opc = 2; // 0b0010
  90     }
  91     assert(ARM_AM::getSOImmVal(Value) != -1 &&
  92            "Out of range pc-relative fixup value!");
  93     // Encode the immediate and shift the opcode into place.
  94     return ARM_AM::getSOImmVal(Value) | (opc << 21);
  95   }
  96   case ARM::fixup_arm_branch:
  97     // These values don't encode the low two bits since they're always zero.
  98     // Offset by 8 just as above.
  99     return (Value - 8) >> 2;
 100   case ARM::fixup_arm_pcrel_10: {
 101     // Offset by 8 just as above.
 102     Value = Value - 8;
 103     bool isAdd = true;
 104     if ((int64_t)Value < 0) {
 105       Value = -Value;
 106       isAdd = false;
 107     }
 108     // These values don't encode the low two bits since they're always zero.
 109     Value >>= 2;
 110     assert ((Value < 256) && "Out of range pc-relative fixup value!");
 111     Value |= isAdd << 23;
 112     return Value;
 113   }
 114   }
 115 }
 116
 117 namespace {
 118 // FIXME: This should be in a separate file.
 119 // ELF is an ELF of course...
 120 class ELFARMAsmBackend : public ARMAsmBackend {
 121   MCELFObjectFormat Format;
 122
 123 public:
 124   Triple::OSType OSType;
 125   ELFARMAsmBackend(const Target &T, Triple::OSType _OSType)
 126     : ARMAsmBackend(T), OSType(_OSType) {
 127     HasScatteredSymbols = true;
 128   }
 129
 130   virtual const MCObjectFormat &getObjectFormat() const {
 131     return Format;
 132   }
 133
 134   void ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, MCDataFragment &DF,
 135                   uint64_t Value) const;
 136
 137   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 138     return createELFObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/false,
 139                                  OSType, ELF::EM_ARM,
 140                                  /*IsLittleEndian=*/true,
 141                                  /*HasRelocationAddend=*/false);
 142   }
 143 };
 144
 145 // Fixme: can we raise this to share code between Darwin and ELF?
 146 void ELFARMAsmBackend::ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, MCDataFragment &DF,
 147                                   uint64_t Value) const {
 148   uint32_t Mask = 0;
 149   // Fixme: 2 for Thumb
 150   unsigned NumBytes = 4;
 151   Value = adjustFixupValue(Fixup.getKind(), Value);
 152
 153   switch (Fixup.getKind()) {
 154   default: assert(0 && "Unsupported Fixup kind"); break;
 155   case ARM::fixup_arm_branch: {
 156     unsigned Lo24 = Value & 0xFFFFFF;
 157     Mask = ~(0xFFFFFF);
 158     Value = Lo24;
 159   }; break;
 160   case ARM::fixup_arm_movt_hi16:
 161   case ARM::fixup_arm_movw_lo16: {
 162     unsigned Hi4 = (Value & 0xF000) >> 12;
 163     unsigned Lo12 = Value & 0x0FFF;
 164     // inst{19-16} = Hi4;
 165     // inst{11-0} = Lo12;
 166     Value = (Hi4 << 16) | (Lo12);
 167     Mask = ~(0xF0FFF);
 168   }; break;
 169   }
 170
 171   assert((Fixup.getOffset() % NumBytes == 0)
 172          && "Offset mod NumBytes is nonzero!");
 173   // For each byte of the fragment that the fixup touches, mask in the
 174   // bits from the fixup value.
 175   // The Value has been "split up" into the appropriate bitfields above.
 176   // Fixme: how to share code with the .td generated code?
 177   for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i) {
 178     DF.getContents()[Fixup.getOffset() + i] &= uint8_t(Mask >> (i * 8));
 179     DF.getContents()[Fixup.getOffset() + i] |= uint8_t(Value >> (i * 8));
 180   }
 181 }
 182
 183 namespace {
 184 // FIXME: This should be in a separate file.
 185 class DarwinARMAsmBackend : public ARMAsmBackend {
 186   MCMachOObjectFormat Format;
 187 public:
 188   DarwinARMAsmBackend(const Target &T) : ARMAsmBackend(T) {
 189     HasScatteredSymbols = true;
 190   }
 191
 192   virtual const MCObjectFormat &getObjectFormat() const {
 193     return Format;
 194   }
 195
 196   void ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, MCDataFragment &DF,
 197                   uint64_t Value) const;
 198
 199   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 200     // FIXME: Subtarget info should be derived. Force v7 for now.
 201     return createMachObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/false,
 202                                   object::mach::CTM_ARM,
 203                                   object::mach::CSARM_V7,
 204                                   /*IsLittleEndian=*/true);
 205   }
 206
 207   virtual bool doesSectionRequireSymbols(const MCSection &Section) const {
 208     return false;
 209   }
 210 };
 211 } // end anonymous namespace
 212
 213 static unsigned getFixupKindNumBytes(unsigned Kind) {
 214   switch (Kind) {
 215   default: llvm_unreachable("Unknown fixup kind!");
 216   case FK_Data_4: return 4;
 217   case ARM::fixup_arm_ldst_pcrel_12: return 3;
 218   case ARM::fixup_arm_pcrel_10: return 3;
 219   case ARM::fixup_arm_adr_pcrel_12: return 3;
 220   case ARM::fixup_arm_branch: return 3;
 221   }
 222 }
 223
 224 void DarwinARMAsmBackend::ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, MCDataFragment &DF,
 225                                      uint64_t Value) const {
 226   unsigned NumBytes = getFixupKindNumBytes(Fixup.getKind());
 227   Value = adjustFixupValue(Fixup.getKind(), Value);
 228
 229   assert(Fixup.getOffset() + NumBytes <= DF.getContents().size() &&
 230          "Invalid fixup offset!");
 231   // For each byte of the fragment that the fixup touches, mask in the
 232   // bits from the fixup value.
 233   for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i)
 234     DF.getContents()[Fixup.getOffset() + i] |= uint8_t(Value >> (i * 8));
 235 }
 236 } // end anonymous namespace
 237
 238 TargetAsmBackend *llvm::createARMAsmBackend(const Target &T,
 239                                             const std::string &TT) {
 240   switch (Triple(TT).getOS()) {
 241   case Triple::Darwin:
 242     return new DarwinARMAsmBackend(T);
 243   case Triple::MinGW32:
 244   case Triple::Cygwin:
 245   case Triple::Win32:
 246     assert(0 && "Windows not supported on ARM");
 247   default:
 248     return new ELFARMAsmBackend(T, Triple(TT).getOS());
 249   }
 250 }