tools/llvm-mc/llvm-mc.cpp

   1 //===-- llvm-mc.cpp - Machine Code Hacking Driver -------------------------===//
   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 utility is a simple driver that allows command line hacking on machine
  11 // code.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "Disassembler.h"
  16 #include "llvm/MC/MCAsmBackend.h"
  17 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  18 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  19 #include "llvm/MC/MCInstPrinter.h"
  20 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
  21 #include "llvm/MC/MCObjectFileInfo.h"
  22 #include "llvm/MC/MCParser/AsmLexer.h"
  23 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
  24 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  25 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
  26 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  27 #include "llvm/MC/MCTargetAsmParser.h"
  28 #include "llvm/MC/MCTargetOptionsCommandFlags.h"
  29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  30 #include "llvm/Support/Compression.h"
  31 #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
  32 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
  33 #include "llvm/Support/Host.h"
  34 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  35 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  36 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  37 #include "llvm/Support/Signals.h"
  38 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
  39 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  40 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  41 #include "llvm/Support/ToolOutputFile.h"
  42 using namespace llvm;
  43
  44 static cl::opt<std::string>
  45 InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input file>"), cl::init("-"));
  46
  47 static cl::opt<std::string>
  48 OutputFilename("o", cl::desc("Output filename"),
  49                cl::value_desc("filename"));
  50
  51 static cl::opt<bool>
  52 ShowEncoding("show-encoding", cl::desc("Show instruction encodings"));
  53
  54 static cl::opt<bool>
  55 CompressDebugSections("compress-debug-sections",
  56                       cl::desc("Compress DWARF debug sections"));
  57
  58 static cl::opt<bool>
  59 ShowInst("show-inst", cl::desc("Show internal instruction representation"));
  60
  61 static cl::opt<bool>
  62 ShowInstOperands("show-inst-operands",
  63                  cl::desc("Show instructions operands as parsed"));
  64
  65 static cl::opt<unsigned>
  66 OutputAsmVariant("output-asm-variant",
  67                  cl::desc("Syntax variant to use for output printing"));
  68
  69 static cl::opt<bool>
  70 PrintImmHex("print-imm-hex", cl::init(false),
  71             cl::desc("Prefer hex format for immediate values"));
  72
  73 enum OutputFileType {
  74   OFT_Null,
  75   OFT_AssemblyFile,
  76   OFT_ObjectFile
  77 };
  78 static cl::opt<OutputFileType>
  79 FileType("filetype", cl::init(OFT_AssemblyFile),
  80   cl::desc("Choose an output file type:"),
  81   cl::values(
  82        clEnumValN(OFT_AssemblyFile, "asm",
  83                   "Emit an assembly ('.s') file"),
  84        clEnumValN(OFT_Null, "null",
  85                   "Don't emit anything (for timing purposes)"),
  86        clEnumValN(OFT_ObjectFile, "obj",
  87                   "Emit a native object ('.o') file"),
  88        clEnumValEnd));
  89
  90 static cl::list<std::string>
  91 IncludeDirs("I", cl::desc("Directory of include files"),
  92             cl::value_desc("directory"), cl::Prefix);
  93
  94 static cl::opt<std::string>
  95 ArchName("arch", cl::desc("Target arch to assemble for, "
  96                           "see -version for available targets"));
  97
  98 static cl::opt<std::string>
  99 TripleName("triple", cl::desc("Target triple to assemble for, "
 100                               "see -version for available targets"));
 101
 102 static cl::opt<std::string>
 103 MCPU("mcpu",
 104      cl::desc("Target a specific cpu type (-mcpu=help for details)"),
 105      cl::value_desc("cpu-name"),
 106      cl::init(""));
 107
 108 static cl::list<std::string>
 109 MAttrs("mattr",
 110   cl::CommaSeparated,
 111   cl::desc("Target specific attributes (-mattr=help for details)"),
 112   cl::value_desc("a1,+a2,-a3,..."));
 113
 114 static cl::opt<Reloc::Model>
 115 RelocModel("relocation-model",
 116              cl::desc("Choose relocation model"),
 117              cl::init(Reloc::Default),
 118              cl::values(
 119             clEnumValN(Reloc::Default, "default",
 120                        "Target default relocation model"),
 121             clEnumValN(Reloc::Static, "static",
 122                        "Non-relocatable code"),
 123             clEnumValN(Reloc::PIC_, "pic",
 124                        "Fully relocatable, position independent code"),
 125             clEnumValN(Reloc::DynamicNoPIC, "dynamic-no-pic",
 126                        "Relocatable external references, non-relocatable code"),
 127             clEnumValEnd));
 128
 129 static cl::opt<llvm::CodeModel::Model>
 130 CMModel("code-model",
 131         cl::desc("Choose code model"),
 132         cl::init(CodeModel::Default),
 133         cl::values(clEnumValN(CodeModel::Default, "default",
 134                               "Target default code model"),
 135                    clEnumValN(CodeModel::Small, "small",
 136                               "Small code model"),
 137                    clEnumValN(CodeModel::Kernel, "kernel",
 138                               "Kernel code model"),
 139                    clEnumValN(CodeModel::Medium, "medium",
 140                               "Medium code model"),
 141                    clEnumValN(CodeModel::Large, "large",
 142                               "Large code model"),
 143                    clEnumValEnd));
 144
 145 static cl::opt<bool>
 146 NoInitialTextSection("n", cl::desc("Don't assume assembly file starts "
 147                                    "in the text section"));
 148
 149 static cl::opt<bool>
 150 GenDwarfForAssembly("g", cl::desc("Generate dwarf debugging info for assembly "
 151                                   "source files"));
 152
 153 static cl::opt<std::string>
 154 DebugCompilationDir("fdebug-compilation-dir",
 155                     cl::desc("Specifies the debug info's compilation dir"));
 156
 157 static cl::opt<std::string>
 158 MainFileName("main-file-name",
 159              cl::desc("Specifies the name we should consider the input file"));
 160
 161 static cl::opt<bool> SaveTempLabels("save-temp-labels",
 162                                     cl::desc("Don't discard temporary labels"));
 163
 164 static cl::opt<bool> NoExecStack("no-exec-stack",
 165                                  cl::desc("File doesn't need an exec stack"));
 166
 167 enum ActionType {
 168   AC_AsLex,
 169   AC_Assemble,
 170   AC_Disassemble,
 171   AC_MDisassemble,
 172 };
 173
 174 static cl::opt<ActionType>
 175 Action(cl::desc("Action to perform:"),
 176        cl::init(AC_Assemble),
 177        cl::values(clEnumValN(AC_AsLex, "as-lex",
 178                              "Lex tokens from a .s file"),
 179                   clEnumValN(AC_Assemble, "assemble",
 180                              "Assemble a .s file (default)"),
 181                   clEnumValN(AC_Disassemble, "disassemble",
 182                              "Disassemble strings of hex bytes"),
 183                   clEnumValN(AC_MDisassemble, "mdis",
 184                              "Marked up disassembly of strings of hex bytes"),
 185                   clEnumValEnd));
 186
 187 static const Target *GetTarget(const char *ProgName) {
 188   // Figure out the target triple.
 189   if (TripleName.empty())
 190     TripleName = sys::getDefaultTargetTriple();
 191   Triple TheTriple(Triple::normalize(TripleName));
 192
 193   // Get the target specific parser.
 194   std::string Error;
 195   const Target *TheTarget = TargetRegistry::lookupTarget(ArchName, TheTriple,
 196                                                          Error);
 197   if (!TheTarget) {
 198     errs() << ProgName << ": " << Error;
 199     return nullptr;
 200   }
 201
 202   // Update the triple name and return the found target.
 203   TripleName = TheTriple.getTriple();
 204   return TheTarget;
 205 }
 206
 207 static std::unique_ptr<tool_output_file> GetOutputStream() {
 208   if (OutputFilename == "")
 209     OutputFilename = "-";
 210
 211   std::error_code EC;
 212   auto Out = llvm::make_unique<tool_output_file>(OutputFilename, EC,
 213                                                  sys::fs::F_None);
 214   if (EC) {
 215     errs() << EC.message() << '\n';
 216     return nullptr;
 217   }
 218
 219   return Out;
 220 }
 221
 222 static std::string DwarfDebugFlags;
 223 static void setDwarfDebugFlags(int argc, char **argv) {
 224   if (!getenv("RC_DEBUG_OPTIONS"))
 225     return;
 226   for (int i = 0; i < argc; i++) {
 227     DwarfDebugFlags += argv[i];
 228     if (i + 1 < argc)
 229       DwarfDebugFlags += " ";
 230   }
 231 }
 232
 233 static std::string DwarfDebugProducer;
 234 static void setDwarfDebugProducer(void) {
 235   if(!getenv("DEBUG_PRODUCER"))
 236     return;
 237   DwarfDebugProducer += getenv("DEBUG_PRODUCER");
 238 }
 239
 240 static int AsLexInput(SourceMgr &SrcMgr, MCAsmInfo &MAI,
 241                       raw_ostream &OS) {
 242
 243   AsmLexer Lexer(MAI);
 244   Lexer.setBuffer(SrcMgr.getMemoryBuffer(SrcMgr.getMainFileID())->getBuffer());
 245
 246   bool Error = false;
 247   while (Lexer.Lex().isNot(AsmToken::Eof)) {
 248     AsmToken Tok = Lexer.getTok();
 249
 250     switch (Tok.getKind()) {
 251     default:
 252       SrcMgr.PrintMessage(Lexer.getLoc(), SourceMgr::DK_Warning,
 253                           "unknown token");
 254       Error = true;
 255       break;
 256     case AsmToken::Error:
 257       Error = true; // error already printed.
 258       break;
 259     case AsmToken::Identifier:
 260       OS << "identifier: " << Lexer.getTok().getString();
 261       break;
 262     case AsmToken::Integer:
 263       OS << "int: " << Lexer.getTok().getString();
 264       break;
 265     case AsmToken::Real:
 266       OS << "real: " << Lexer.getTok().getString();
 267       break;
 268     case AsmToken::String:
 269       OS << "string: " << Lexer.getTok().getString();
 270       break;
 271
 272     case AsmToken::Amp:            OS << "Amp"; break;
 273     case AsmToken::AmpAmp:         OS << "AmpAmp"; break;
 274     case AsmToken::At:             OS << "At"; break;
 275     case AsmToken::Caret:          OS << "Caret"; break;
 276     case AsmToken::Colon:          OS << "Colon"; break;
 277     case AsmToken::Comma:          OS << "Comma"; break;
 278     case AsmToken::Dollar:         OS << "Dollar"; break;
 279     case AsmToken::Dot:            OS << "Dot"; break;
 280     case AsmToken::EndOfStatement: OS << "EndOfStatement"; break;
 281     case AsmToken::Eof:            OS << "Eof"; break;
 282     case AsmToken::Equal:          OS << "Equal"; break;
 283     case AsmToken::EqualEqual:     OS << "EqualEqual"; break;
 284     case AsmToken::Exclaim:        OS << "Exclaim"; break;
 285     case AsmToken::ExclaimEqual:   OS << "ExclaimEqual"; break;
 286     case AsmToken::Greater:        OS << "Greater"; break;
 287     case AsmToken::GreaterEqual:   OS << "GreaterEqual"; break;
 288     case AsmToken::GreaterGreater: OS << "GreaterGreater"; break;
 289     case AsmToken::Hash:           OS << "Hash"; break;
 290     case AsmToken::LBrac:          OS << "LBrac"; break;
 291     case AsmToken::LCurly:         OS << "LCurly"; break;
 292     case AsmToken::LParen:         OS << "LParen"; break;
 293     case AsmToken::Less:           OS << "Less"; break;
 294     case AsmToken::LessEqual:      OS << "LessEqual"; break;
 295     case AsmToken::LessGreater:    OS << "LessGreater"; break;
 296     case AsmToken::LessLess:       OS << "LessLess"; break;
 297     case AsmToken::Minus:          OS << "Minus"; break;
 298     case AsmToken::Percent:        OS << "Percent"; break;
 299     case AsmToken::Pipe:           OS << "Pipe"; break;
 300     case AsmToken::PipePipe:       OS << "PipePipe"; break;
 301     case AsmToken::Plus:           OS << "Plus"; break;
 302     case AsmToken::RBrac:          OS << "RBrac"; break;
 303     case AsmToken::RCurly:         OS << "RCurly"; break;
 304     case AsmToken::RParen:         OS << "RParen"; break;
 305     case AsmToken::Slash:          OS << "Slash"; break;
 306     case AsmToken::Star:           OS << "Star"; break;
 307     case AsmToken::Tilde:          OS << "Tilde"; break;
 308     }
 309
 310     // Print the token string.
 311     OS << " (\"";
 312     OS.write_escaped(Tok.getString());
 313     OS << "\")\n";
 314   }
 315
 316   return Error;
 317 }
 318
 319 static int AssembleInput(const char *ProgName, const Target *TheTarget,
 320                          SourceMgr &SrcMgr, MCContext &Ctx, MCStreamer &Str,
 321                          MCAsmInfo &MAI, MCSubtargetInfo &STI,
 322                          MCInstrInfo &MCII, MCTargetOptions &MCOptions) {
 323   std::unique_ptr<MCAsmParser> Parser(
 324       createMCAsmParser(SrcMgr, Ctx, Str, MAI));
 325   std::unique_ptr<MCTargetAsmParser> TAP(
 326       TheTarget->createMCAsmParser(STI, *Parser, MCII, MCOptions));
 327
 328   if (!TAP) {
 329     errs() << ProgName
 330            << ": error: this target does not support assembly parsing.\n";
 331     return 1;
 332   }
 333
 334   Parser->setShowParsedOperands(ShowInstOperands);
 335   Parser->setTargetParser(*TAP);
 336
 337   int Res = Parser->Run(NoInitialTextSection);
 338
 339   return Res;
 340 }
 341
 342 int main(int argc, char **argv) {
 343   // Print a stack trace if we signal out.
 344   sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 345   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 346   llvm_shutdown_obj Y;  // Call llvm_shutdown() on exit.
 347
 348   // Initialize targets and assembly printers/parsers.
 349   llvm::InitializeAllTargetInfos();
 350   llvm::InitializeAllTargetMCs();
 351   llvm::InitializeAllAsmParsers();
 352   llvm::InitializeAllDisassemblers();
 353
 354   // Register the target printer for --version.
 355   cl::AddExtraVersionPrinter(TargetRegistry::printRegisteredTargetsForVersion);
 356
 357   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "llvm machine code playground\n");
 358   MCTargetOptions MCOptions = InitMCTargetOptionsFromFlags();
 359   TripleName = Triple::normalize(TripleName);
 360   Triple TheTriple(TripleName);
 361   setDwarfDebugFlags(argc, argv);
 362
 363   setDwarfDebugProducer();
 364
 365   const char *ProgName = argv[0];
 366   const Target *TheTarget = GetTarget(ProgName);
 367   if (!TheTarget)
 368     return 1;
 369
 370   ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>> BufferPtr =
 371       MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(InputFilename);
 372   if (std::error_code EC = BufferPtr.getError()) {
 373     errs() << ProgName << ": " << EC.message() << '\n';
 374     return 1;
 375   }
 376   MemoryBuffer *Buffer = BufferPtr->get();
 377
 378   SourceMgr SrcMgr;
 379
 380   // Tell SrcMgr about this buffer, which is what the parser will pick up.
 381   SrcMgr.AddNewSourceBuffer(std::move(*BufferPtr), SMLoc());
 382
 383   // Record the location of the include directories so that the lexer can find
 384   // it later.
 385   SrcMgr.setIncludeDirs(IncludeDirs);
 386
 387   std::unique_ptr<MCRegisterInfo> MRI(TheTarget->createMCRegInfo(TripleName));
 388   assert(MRI && "Unable to create target register info!");
 389
 390   std::unique_ptr<MCAsmInfo> MAI(TheTarget->createMCAsmInfo(*MRI, TripleName));
 391   assert(MAI && "Unable to create target asm info!");
 392
 393   if (CompressDebugSections) {
 394     if (!zlib::isAvailable()) {
 395       errs() << ProgName
 396              << ": build tools with zlib to enable -compress-debug-sections";
 397       return 1;
 398     }
 399     MAI->setCompressDebugSections(true);
 400   }
 401
 402   // FIXME: This is not pretty. MCContext has a ptr to MCObjectFileInfo and
 403   // MCObjectFileInfo needs a MCContext reference in order to initialize itself.
 404   MCObjectFileInfo MOFI;
 405   MCContext Ctx(MAI.get(), MRI.get(), &MOFI, &SrcMgr);
 406   MOFI.InitMCObjectFileInfo(TripleName, RelocModel, CMModel, Ctx);
 407
 408   if (SaveTempLabels)
 409     Ctx.setAllowTemporaryLabels(false);
 410
 411   Ctx.setGenDwarfForAssembly(GenDwarfForAssembly);
 412   // Default to 4 for dwarf version.
 413   unsigned DwarfVersion = MCOptions.DwarfVersion ? MCOptions.DwarfVersion : 4;
 414   if (DwarfVersion < 2 || DwarfVersion > 4) {
 415     errs() << ProgName << ": Dwarf version " << DwarfVersion
 416            << " is not supported." << '\n';
 417     return 1;
 418   }
 419   Ctx.setDwarfVersion(DwarfVersion);
 420   if (!DwarfDebugFlags.empty())
 421     Ctx.setDwarfDebugFlags(StringRef(DwarfDebugFlags));
 422   if (!DwarfDebugProducer.empty())
 423     Ctx.setDwarfDebugProducer(StringRef(DwarfDebugProducer));
 424   if (!DebugCompilationDir.empty())
 425     Ctx.setCompilationDir(DebugCompilationDir);
 426   if (!MainFileName.empty())
 427     Ctx.setMainFileName(MainFileName);
 428
 429   // Package up features to be passed to target/subtarget
 430   std::string FeaturesStr;
 431   if (MAttrs.size()) {
 432     SubtargetFeatures Features;
 433     for (unsigned i = 0; i != MAttrs.size(); ++i)
 434       Features.AddFeature(MAttrs[i]);
 435     FeaturesStr = Features.getString();
 436   }
 437
 438   std::unique_ptr<tool_output_file> Out = GetOutputStream();
 439   if (!Out)
 440     return 1;
 441
 442   std::unique_ptr<MCStreamer> Str;
 443
 444   std::unique_ptr<MCInstrInfo> MCII(TheTarget->createMCInstrInfo());
 445   std::unique_ptr<MCSubtargetInfo> STI(
 446       TheTarget->createMCSubtargetInfo(TripleName, MCPU, FeaturesStr));
 447
 448   MCInstPrinter *IP = nullptr;
 449   if (FileType == OFT_AssemblyFile) {
 450     IP = TheTarget->createMCInstPrinter(Triple(TripleName), OutputAsmVariant,
 451                                         *MAI, *MCII, *MRI);
 452
 453     // Set the display preference for hex vs. decimal immediates.
 454     IP->setPrintImmHex(PrintImmHex);
 455
 456     // Set up the AsmStreamer.
 457     MCCodeEmitter *CE = nullptr;
 458     MCAsmBackend *MAB = nullptr;
 459     if (ShowEncoding) {
 460       CE = TheTarget->createMCCodeEmitter(*MCII, *MRI, Ctx);
 461       MAB = TheTarget->createMCAsmBackend(*MRI, TripleName, MCPU);
 462     }
 463     auto FOut = llvm::make_unique<formatted_raw_ostream>(Out->os());
 464     Str.reset(TheTarget->createAsmStreamer(
 465         Ctx, std::move(FOut), /*asmverbose*/ true,
 466         /*useDwarfDirectory*/ true, IP, CE, MAB, ShowInst));
 467
 468   } else if (FileType == OFT_Null) {
 469     Str.reset(TheTarget->createNullStreamer(Ctx));
 470   } else {
 471     assert(FileType == OFT_ObjectFile && "Invalid file type!");
 472     MCCodeEmitter *CE = TheTarget->createMCCodeEmitter(*MCII, *MRI, Ctx);
 473     MCAsmBackend *MAB = TheTarget->createMCAsmBackend(*MRI, TripleName, MCPU);
 474     Str.reset(TheTarget->createMCObjectStreamer(TheTriple, Ctx, *MAB, Out->os(),
 475                                                 CE, *STI, RelaxAll,
 476                                                 /*DWARFMustBeAtTheEnd*/ false));
 477     if (NoExecStack)
 478       Str->InitSections(true);
 479   }
 480
 481   int Res = 1;
 482   bool disassemble = false;
 483   switch (Action) {
 484   case AC_AsLex:
 485     Res = AsLexInput(SrcMgr, *MAI, Out->os());
 486     break;
 487   case AC_Assemble:
 488     Res = AssembleInput(ProgName, TheTarget, SrcMgr, Ctx, *Str, *MAI, *STI,
 489                         *MCII, MCOptions);
 490     break;
 491   case AC_MDisassemble:
 492     assert(IP && "Expected assembly output");
 493     IP->setUseMarkup(1);
 494     disassemble = true;
 495     break;
 496   case AC_Disassemble:
 497     disassemble = true;
 498     break;
 499   }
 500   if (disassemble)
 501     Res = Disassembler::disassemble(*TheTarget, TripleName, *STI, *Str,
 502                                     *Buffer, SrcMgr, Out->os());
 503
 504   // Keep output if no errors.
 505   if (Res == 0) Out->keep();
 506   return Res;
 507 }