Support for generating ELF objects on Windows.
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / MCTargetDesc / X86MCTargetDesc.cpp
1 //===-- X86MCTargetDesc.cpp - X86 Target Descriptions ---------------------===//
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 provides X86 specific target descriptions.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "X86MCTargetDesc.h"
15 #include "X86MCAsmInfo.h"
16 #include "InstPrinter/X86ATTInstPrinter.h"
17 #include "InstPrinter/X86IntelInstPrinter.h"
18 #include "llvm/MC/MachineLocation.h"
19 #include "llvm/MC/MCCodeGenInfo.h"
20 #include "llvm/MC/MCInstrAnalysis.h"
21 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
22 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
23 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
24 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
25 #include "llvm/ADT/Triple.h"
26 #include "llvm/Support/Host.h"
27 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
28 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
29
30 #define GET_REGINFO_MC_DESC
31 #include "X86GenRegisterInfo.inc"
32
33 #define GET_INSTRINFO_MC_DESC
34 #include "X86GenInstrInfo.inc"
35
36 #define GET_SUBTARGETINFO_MC_DESC
37 #include "X86GenSubtargetInfo.inc"
38
39 #if _MSC_VER
40 #include <intrin.h>
41 #endif
42
43 using namespace llvm;
44
45
46 std::string X86_MC::ParseX86Triple(StringRef TT) {
47   Triple TheTriple(TT);
48   std::string FS;
49   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64)
50     FS = "+64bit-mode";
51   else
52     FS = "-64bit-mode";
53   return FS;
54 }
55
56 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
57 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
58 bool X86_MC::GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX,
59                              unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
60 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
61   #if defined(__GNUC__)
62     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
63     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
64          "cpuid\n\t"
65          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
66          : "=a" (*rEAX),
67            "=S" (*rEBX),
68            "=c" (*rECX),
69            "=d" (*rEDX)
70          :  "a" (value));
71     return false;
72   #elif defined(_MSC_VER)
73     int registers[4];
74     __cpuid(registers, value);
75     *rEAX = registers[0];
76     *rEBX = registers[1];
77     *rECX = registers[2];
78     *rEDX = registers[3];
79     return false;
80   #else
81     return true;
82   #endif
83 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
84   #if defined(__GNUC__)
85     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
86          "cpuid\n\t"
87          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
88          : "=a" (*rEAX),
89            "=S" (*rEBX),
90            "=c" (*rECX),
91            "=d" (*rEDX)
92          :  "a" (value));
93     return false;
94   #elif defined(_MSC_VER)
95     __asm {
96       mov   eax,value
97       cpuid
98       mov   esi,rEAX
99       mov   dword ptr [esi],eax
100       mov   esi,rEBX
101       mov   dword ptr [esi],ebx
102       mov   esi,rECX
103       mov   dword ptr [esi],ecx
104       mov   esi,rEDX
105       mov   dword ptr [esi],edx
106     }
107     return false;
108   #else
109     return true;
110   #endif
111 #else
112   return true;
113 #endif
114 }
115
116 /// GetCpuIDAndInfoEx - Execute the specified cpuid with subleaf and return the
117 /// 4 values in the specified arguments.  If we can't run cpuid on the host,
118 /// return true.
119 bool X86_MC::GetCpuIDAndInfoEx(unsigned value, unsigned subleaf, unsigned *rEAX,
120                                unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
121 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
122   #if defined(__GNUC__)
123     // gcc desn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
124     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
125          "cpuid\n\t"
126          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
127          : "=a" (*rEAX),
128            "=S" (*rEBX),
129            "=c" (*rECX),
130            "=d" (*rEDX)
131          :  "a" (value),
132             "c" (subleaf));
133     return false;
134   #elif defined(_MSC_VER)
135     // __cpuidex was added in MSVC++ 9.0 SP1
136     #if (_MSC_VER > 1500) || (_MSC_VER == 1500 && _MSC_FULL_VER >= 150030729)
137       int registers[4];
138       __cpuidex(registers, value, subleaf);
139       *rEAX = registers[0];
140       *rEBX = registers[1];
141       *rECX = registers[2];
142       *rEDX = registers[3];
143       return false;
144     #else
145       return true;
146     #endif
147   #else
148     return true;
149   #endif
150 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
151   #if defined(__GNUC__)
152     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
153          "cpuid\n\t"
154          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
155          : "=a" (*rEAX),
156            "=S" (*rEBX),
157            "=c" (*rECX),
158            "=d" (*rEDX)
159          :  "a" (value),
160             "c" (subleaf));
161     return false;
162   #elif defined(_MSC_VER)
163     __asm {
164       mov   eax,value
165       mov   ecx,subleaf
166       cpuid
167       mov   esi,rEAX
168       mov   dword ptr [esi],eax
169       mov   esi,rEBX
170       mov   dword ptr [esi],ebx
171       mov   esi,rECX
172       mov   dword ptr [esi],ecx
173       mov   esi,rEDX
174       mov   dword ptr [esi],edx
175     }
176     return false;
177   #else
178     return true;
179   #endif
180 #else
181   return true;
182 #endif
183 }
184
185 void X86_MC::DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family,
186                                unsigned &Model) {
187   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
188   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
189   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
190     if (Family == 0xf)
191       // Examine extended family ID if family ID is F.
192       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
193     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
194     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
195   }
196 }
197
198 unsigned X86_MC::getDwarfRegFlavour(StringRef TT, bool isEH) {
199   Triple TheTriple(TT);
200   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64)
201     return DWARFFlavour::X86_64;
202
203   if (TheTriple.isOSDarwin())
204     return isEH ? DWARFFlavour::X86_32_DarwinEH : DWARFFlavour::X86_32_Generic;
205   if (TheTriple.getOS() == Triple::MinGW32 ||
206       TheTriple.getOS() == Triple::Cygwin)
207     // Unsupported by now, just quick fallback
208     return DWARFFlavour::X86_32_Generic;
209   return DWARFFlavour::X86_32_Generic;
210 }
211
212 /// getX86RegNum - This function maps LLVM register identifiers to their X86
213 /// specific numbering, which is used in various places encoding instructions.
214 unsigned X86_MC::getX86RegNum(unsigned RegNo) {
215   switch(RegNo) {
216   case X86::RAX: case X86::EAX: case X86::AX: case X86::AL: return N86::EAX;
217   case X86::RCX: case X86::ECX: case X86::CX: case X86::CL: return N86::ECX;
218   case X86::RDX: case X86::EDX: case X86::DX: case X86::DL: return N86::EDX;
219   case X86::RBX: case X86::EBX: case X86::BX: case X86::BL: return N86::EBX;
220   case X86::RSP: case X86::ESP: case X86::SP: case X86::SPL: case X86::AH:
221     return N86::ESP;
222   case X86::RBP: case X86::EBP: case X86::BP: case X86::BPL: case X86::CH:
223     return N86::EBP;
224   case X86::RSI: case X86::ESI: case X86::SI: case X86::SIL: case X86::DH:
225     return N86::ESI;
226   case X86::RDI: case X86::EDI: case X86::DI: case X86::DIL: case X86::BH:
227     return N86::EDI;
228
229   case X86::R8:  case X86::R8D:  case X86::R8W:  case X86::R8B:
230     return N86::EAX;
231   case X86::R9:  case X86::R9D:  case X86::R9W:  case X86::R9B:
232     return N86::ECX;
233   case X86::R10: case X86::R10D: case X86::R10W: case X86::R10B:
234     return N86::EDX;
235   case X86::R11: case X86::R11D: case X86::R11W: case X86::R11B:
236     return N86::EBX;
237   case X86::R12: case X86::R12D: case X86::R12W: case X86::R12B:
238     return N86::ESP;
239   case X86::R13: case X86::R13D: case X86::R13W: case X86::R13B:
240     return N86::EBP;
241   case X86::R14: case X86::R14D: case X86::R14W: case X86::R14B:
242     return N86::ESI;
243   case X86::R15: case X86::R15D: case X86::R15W: case X86::R15B:
244     return N86::EDI;
245
246   case X86::ST0: return 0;
247   case X86::ST1: return 1;
248   case X86::ST2: return 2;
249   case X86::ST3: return 3;
250   case X86::ST4: return 4;
251   case X86::ST5: return 5;
252   case X86::ST6: return 6;
253   case X86::ST7: return 7;
254
255   case X86::XMM0: case X86::XMM8:
256   case X86::YMM0: case X86::YMM8: case X86::MM0:
257     return 0;
258   case X86::XMM1: case X86::XMM9:
259   case X86::YMM1: case X86::YMM9: case X86::MM1:
260     return 1;
261   case X86::XMM2: case X86::XMM10:
262   case X86::YMM2: case X86::YMM10: case X86::MM2:
263     return 2;
264   case X86::XMM3: case X86::XMM11:
265   case X86::YMM3: case X86::YMM11: case X86::MM3:
266     return 3;
267   case X86::XMM4: case X86::XMM12:
268   case X86::YMM4: case X86::YMM12: case X86::MM4:
269     return 4;
270   case X86::XMM5: case X86::XMM13:
271   case X86::YMM5: case X86::YMM13: case X86::MM5:
272     return 5;
273   case X86::XMM6: case X86::XMM14:
274   case X86::YMM6: case X86::YMM14: case X86::MM6:
275     return 6;
276   case X86::XMM7: case X86::XMM15:
277   case X86::YMM7: case X86::YMM15: case X86::MM7:
278     return 7;
279
280   case X86::ES: return 0;
281   case X86::CS: return 1;
282   case X86::SS: return 2;
283   case X86::DS: return 3;
284   case X86::FS: return 4;
285   case X86::GS: return 5;
286
287   case X86::CR0: case X86::CR8 : case X86::DR0: return 0;
288   case X86::CR1: case X86::CR9 : case X86::DR1: return 1;
289   case X86::CR2: case X86::CR10: case X86::DR2: return 2;
290   case X86::CR3: case X86::CR11: case X86::DR3: return 3;
291   case X86::CR4: case X86::CR12: case X86::DR4: return 4;
292   case X86::CR5: case X86::CR13: case X86::DR5: return 5;
293   case X86::CR6: case X86::CR14: case X86::DR6: return 6;
294   case X86::CR7: case X86::CR15: case X86::DR7: return 7;
295
296   // Pseudo index registers are equivalent to a "none"
297   // scaled index (See Intel Manual 2A, table 2-3)
298   case X86::EIZ:
299   case X86::RIZ:
300     return 4;
301
302   default:
303     assert((int(RegNo) > 0) && "Unknown physical register!");
304     return 0;
305   }
306 }
307
308 void X86_MC::InitLLVM2SEHRegisterMapping(MCRegisterInfo *MRI) {
309   // FIXME: TableGen these.
310   for (unsigned Reg = X86::NoRegister+1; Reg < X86::NUM_TARGET_REGS; ++Reg) {
311     int SEH = X86_MC::getX86RegNum(Reg);
312     switch (Reg) {
313     case X86::R8:  case X86::R8D:  case X86::R8W:  case X86::R8B:
314     case X86::R9:  case X86::R9D:  case X86::R9W:  case X86::R9B:
315     case X86::R10: case X86::R10D: case X86::R10W: case X86::R10B:
316     case X86::R11: case X86::R11D: case X86::R11W: case X86::R11B:
317     case X86::R12: case X86::R12D: case X86::R12W: case X86::R12B:
318     case X86::R13: case X86::R13D: case X86::R13W: case X86::R13B:
319     case X86::R14: case X86::R14D: case X86::R14W: case X86::R14B:
320     case X86::R15: case X86::R15D: case X86::R15W: case X86::R15B:
321     case X86::XMM8:  case X86::XMM9:  case X86::XMM10: case X86::XMM11:
322     case X86::XMM12: case X86::XMM13: case X86::XMM14: case X86::XMM15:
323     case X86::YMM8:  case X86::YMM9:  case X86::YMM10: case X86::YMM11:
324     case X86::YMM12: case X86::YMM13: case X86::YMM14: case X86::YMM15:
325       SEH += 8;
326       break;
327     }
328     MRI->mapLLVMRegToSEHReg(Reg, SEH);
329   }
330 }
331
332 MCSubtargetInfo *X86_MC::createX86MCSubtargetInfo(StringRef TT, StringRef CPU,
333                                                   StringRef FS) {
334   std::string ArchFS = X86_MC::ParseX86Triple(TT);
335   if (!FS.empty()) {
336     if (!ArchFS.empty())
337       ArchFS = ArchFS + "," + FS.str();
338     else
339       ArchFS = FS;
340   }
341
342   std::string CPUName = CPU;
343   if (CPUName.empty()) {
344 #if defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)\
345     || defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
346     CPUName = sys::getHostCPUName();
347 #else
348     CPUName = "generic";
349 #endif
350   }
351
352   MCSubtargetInfo *X = new MCSubtargetInfo();
353   InitX86MCSubtargetInfo(X, TT, CPUName, ArchFS);
354   return X;
355 }
356
357 static MCInstrInfo *createX86MCInstrInfo() {
358   MCInstrInfo *X = new MCInstrInfo();
359   InitX86MCInstrInfo(X);
360   return X;
361 }
362
363 static MCRegisterInfo *createX86MCRegisterInfo(StringRef TT) {
364   Triple TheTriple(TT);
365   unsigned RA = (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64)
366     ? X86::RIP     // Should have dwarf #16.
367     : X86::EIP;    // Should have dwarf #8.
368
369   MCRegisterInfo *X = new MCRegisterInfo();
370   InitX86MCRegisterInfo(X, RA,
371                         X86_MC::getDwarfRegFlavour(TT, false),
372                         X86_MC::getDwarfRegFlavour(TT, true));
373   X86_MC::InitLLVM2SEHRegisterMapping(X);
374   return X;
375 }
376
377 static MCAsmInfo *createX86MCAsmInfo(const Target &T, StringRef TT) {
378   Triple TheTriple(TT);
379   bool is64Bit = TheTriple.getArch() == Triple::x86_64;
380
381   MCAsmInfo *MAI;
382   if (TheTriple.isOSDarwin() || TheTriple.getEnvironment() == Triple::MachO) {
383     if (is64Bit)
384       MAI = new X86_64MCAsmInfoDarwin(TheTriple);
385     else
386       MAI = new X86MCAsmInfoDarwin(TheTriple);
387   } else if (TheTriple.getEnvironment() == Triple::ELF) {
388     // Force the use of an ELF container.
389     MAI = new X86ELFMCAsmInfo(TheTriple);
390   } else if (TheTriple.getOS() == Triple::Win32) {
391     MAI = new X86MCAsmInfoMicrosoft(TheTriple);
392   } else if (TheTriple.getOS() == Triple::MinGW32 || TheTriple.getOS() == Triple::Cygwin) {
393     MAI = new X86MCAsmInfoGNUCOFF(TheTriple);
394   } else {
395     // The default is ELF.
396     MAI = new X86ELFMCAsmInfo(TheTriple);
397   }
398
399   // Initialize initial frame state.
400   // Calculate amount of bytes used for return address storing
401   int stackGrowth = is64Bit ? -8 : -4;
402
403   // Initial state of the frame pointer is esp+stackGrowth.
404   MachineLocation Dst(MachineLocation::VirtualFP);
405   MachineLocation Src(is64Bit ? X86::RSP : X86::ESP, stackGrowth);
406   MAI->addInitialFrameState(0, Dst, Src);
407
408   // Add return address to move list
409   MachineLocation CSDst(is64Bit ? X86::RSP : X86::ESP, stackGrowth);
410   MachineLocation CSSrc(is64Bit ? X86::RIP : X86::EIP);
411   MAI->addInitialFrameState(0, CSDst, CSSrc);
412
413   return MAI;
414 }
415
416 static MCCodeGenInfo *createX86MCCodeGenInfo(StringRef TT, Reloc::Model RM,
417                                              CodeModel::Model CM,
418                                              CodeGenOpt::Level OL) {
419   MCCodeGenInfo *X = new MCCodeGenInfo();
420
421   Triple T(TT);
422   bool is64Bit = T.getArch() == Triple::x86_64;
423
424   if (RM == Reloc::Default) {
425     // Darwin defaults to PIC in 64 bit mode and dynamic-no-pic in 32 bit mode.
426     // Win64 requires rip-rel addressing, thus we force it to PIC. Otherwise we
427     // use static relocation model by default.
428     if (T.isOSDarwin()) {
429       if (is64Bit)
430         RM = Reloc::PIC_;
431       else
432         RM = Reloc::DynamicNoPIC;
433     } else if (T.isOSWindows() && is64Bit)
434       RM = Reloc::PIC_;
435     else
436       RM = Reloc::Static;
437   }
438
439   // ELF and X86-64 don't have a distinct DynamicNoPIC model.  DynamicNoPIC
440   // is defined as a model for code which may be used in static or dynamic
441   // executables but not necessarily a shared library. On X86-32 we just
442   // compile in -static mode, in x86-64 we use PIC.
443   if (RM == Reloc::DynamicNoPIC) {
444     if (is64Bit)
445       RM = Reloc::PIC_;
446     else if (!T.isOSDarwin())
447       RM = Reloc::Static;
448   }
449
450   // If we are on Darwin, disallow static relocation model in X86-64 mode, since
451   // the Mach-O file format doesn't support it.
452   if (RM == Reloc::Static && T.isOSDarwin() && is64Bit)
453     RM = Reloc::PIC_;
454
455   // For static codegen, if we're not already set, use Small codegen.
456   if (CM == CodeModel::Default)
457     CM = CodeModel::Small;
458   else if (CM == CodeModel::JITDefault)
459     // 64-bit JIT places everything in the same buffer except external funcs.
460     CM = is64Bit ? CodeModel::Large : CodeModel::Small;
461
462   X->InitMCCodeGenInfo(RM, CM, OL);
463   return X;
464 }
465
466 static MCStreamer *createMCStreamer(const Target &T, StringRef TT,
467                                     MCContext &Ctx, MCAsmBackend &MAB,
468                                     raw_ostream &_OS,
469                                     MCCodeEmitter *_Emitter,
470                                     bool RelaxAll,
471                                     bool NoExecStack) {
472   Triple TheTriple(TT);
473
474   if (TheTriple.isOSDarwin() || TheTriple.getEnvironment() == Triple::MachO)
475     return createMachOStreamer(Ctx, MAB, _OS, _Emitter, RelaxAll);
476
477   if (TheTriple.isOSWindows() && TheTriple.getEnvironment() != Triple::ELF)
478     return createWinCOFFStreamer(Ctx, MAB, *_Emitter, _OS, RelaxAll);
479
480   return createELFStreamer(Ctx, MAB, _OS, _Emitter, RelaxAll, NoExecStack);
481 }
482
483 static MCInstPrinter *createX86MCInstPrinter(const Target &T,
484                                              unsigned SyntaxVariant,
485                                              const MCAsmInfo &MAI,
486                                              const MCInstrInfo &MII,
487                                              const MCRegisterInfo &MRI,
488                                              const MCSubtargetInfo &STI) {
489   if (SyntaxVariant == 0)
490     return new X86ATTInstPrinter(MAI, MII, MRI);
491   if (SyntaxVariant == 1)
492     return new X86IntelInstPrinter(MAI, MII, MRI);
493   return 0;
494 }
495
496 static MCInstrAnalysis *createX86MCInstrAnalysis(const MCInstrInfo *Info) {
497   return new MCInstrAnalysis(Info);
498 }
499
500 // Force static initialization.
501 extern "C" void LLVMInitializeX86TargetMC() {
502   // Register the MC asm info.
503   RegisterMCAsmInfoFn A(TheX86_32Target, createX86MCAsmInfo);
504   RegisterMCAsmInfoFn B(TheX86_64Target, createX86MCAsmInfo);
505
506   // Register the MC codegen info.
507   RegisterMCCodeGenInfoFn C(TheX86_32Target, createX86MCCodeGenInfo);
508   RegisterMCCodeGenInfoFn D(TheX86_64Target, createX86MCCodeGenInfo);
509
510   // Register the MC instruction info.
511   TargetRegistry::RegisterMCInstrInfo(TheX86_32Target, createX86MCInstrInfo);
512   TargetRegistry::RegisterMCInstrInfo(TheX86_64Target, createX86MCInstrInfo);
513
514   // Register the MC register info.
515   TargetRegistry::RegisterMCRegInfo(TheX86_32Target, createX86MCRegisterInfo);
516   TargetRegistry::RegisterMCRegInfo(TheX86_64Target, createX86MCRegisterInfo);
517
518   // Register the MC subtarget info.
519   TargetRegistry::RegisterMCSubtargetInfo(TheX86_32Target,
520                                           X86_MC::createX86MCSubtargetInfo);
521   TargetRegistry::RegisterMCSubtargetInfo(TheX86_64Target,
522                                           X86_MC::createX86MCSubtargetInfo);
523
524   // Register the MC instruction analyzer.
525   TargetRegistry::RegisterMCInstrAnalysis(TheX86_32Target,
526                                           createX86MCInstrAnalysis);
527   TargetRegistry::RegisterMCInstrAnalysis(TheX86_64Target,
528                                           createX86MCInstrAnalysis);
529
530   // Register the code emitter.
531   TargetRegistry::RegisterMCCodeEmitter(TheX86_32Target,
532                                         createX86MCCodeEmitter);
533   TargetRegistry::RegisterMCCodeEmitter(TheX86_64Target,
534                                         createX86MCCodeEmitter);
535
536   // Register the asm backend.
537   TargetRegistry::RegisterMCAsmBackend(TheX86_32Target,
538                                        createX86_32AsmBackend);
539   TargetRegistry::RegisterMCAsmBackend(TheX86_64Target,
540                                        createX86_64AsmBackend);
541
542   // Register the object streamer.
543   TargetRegistry::RegisterMCObjectStreamer(TheX86_32Target,
544                                            createMCStreamer);
545   TargetRegistry::RegisterMCObjectStreamer(TheX86_64Target,
546                                            createMCStreamer);
547
548   // Register the MCInstPrinter.
549   TargetRegistry::RegisterMCInstPrinter(TheX86_32Target,
550                                         createX86MCInstPrinter);
551   TargetRegistry::RegisterMCInstPrinter(TheX86_64Target,
552                                         createX86MCInstPrinter);
553 }