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/ADT/OwningPtr.h"
  17 #include "llvm/MC/MCAsmBackend.h"
  18 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  19 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  20 #include "llvm/MC/MCInstPrinter.h"
  21 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
  22 #include "llvm/MC/MCObjectFileInfo.h"
  23 #include "llvm/MC/MCParser/AsmLexer.h"
  24 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  26 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
  27 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  28 #include "llvm/MC/MCTargetAsmParser.h"
  29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  30 #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
  31 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
  32 #include "llvm/Support/Host.h"
  33 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  34 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  35 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  36 #include "llvm/Support/Signals.h"
  37 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
  38 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  39 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  40 #include "llvm/Support/ToolOutputFile.h"
  41 using namespace llvm;
  42
  43 static cl::opt<std::string>
  44 InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input file>"), cl::init("-"));
  45
  46 static cl::opt<std::string>
  47 OutputFilename("o", cl::desc("Output filename"),
  48                cl::value_desc("filename"));
  49
  50 static cl::opt<bool>
  51 ShowEncoding("show-encoding", cl::desc("Show instruction encodings"));
  52
  53 static cl::opt<bool>
  54 ShowInst("show-inst", cl::desc("Show internal instruction representation"));
  55
  56 static cl::opt<bool>
  57 ShowInstOperands("show-inst-operands",
  58                  cl::desc("Show instructions operands as parsed"));
  59
  60 static cl::opt<unsigned>
  61 OutputAsmVariant("output-asm-variant",
  62                  cl::desc("Syntax variant to use for output printing"));
  63
  64 static cl::opt<bool>
  65 RelaxAll("mc-relax-all", cl::desc("Relax all fixups"));
  66
  67 static cl::opt<bool>
  68 DisableCFI("disable-cfi", cl::desc("Do not use .cfi_* directives"));
  69
  70 static cl::opt<bool>
  71 NoExecStack("mc-no-exec-stack", cl::desc("File doesn't need an exec stack"));
  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 SaveTempLabels("L", cl::desc("Don't discard temporary labels"));
 151
 152 static cl::opt<bool>
 153 GenDwarfForAssembly("g", cl::desc("Generate dwarf debugging info for assembly "
 154                                   "source files"));
 155
 156 static cl::opt<std::string>
 157 DebugCompilationDir("fdebug-compilation-dir",
 158                     cl::desc("Specifies the debug info's compilation dir"));
 159
 160 static cl::opt<std::string>
 161 MainFileName("main-file-name",
 162              cl::desc("Specifies the name we should consider the input file"));
 163
 164 enum ActionType {
 165   AC_AsLex,
 166   AC_Assemble,
 167   AC_Disassemble,
 168   AC_MDisassemble,
 169   AC_HDisassemble
 170 };
 171
 172 static cl::opt<ActionType>
 173 Action(cl::desc("Action to perform:"),
 174        cl::init(AC_Assemble),
 175        cl::values(clEnumValN(AC_AsLex, "as-lex",
 176                              "Lex tokens from a .s file"),
 177                   clEnumValN(AC_Assemble, "assemble",
 178                              "Assemble a .s file (default)"),
 179                   clEnumValN(AC_Disassemble, "disassemble",
 180                              "Disassemble strings of hex bytes"),
 181                   clEnumValN(AC_MDisassemble, "mdis",
 182                              "Marked up disassembly of strings of hex bytes"),
 183                   clEnumValN(AC_HDisassemble, "hdis",
 184                              "Disassemble strings of hex bytes printing "
 185                              "immediates as hex"),
 186                   clEnumValEnd));
 187
 188 static const Target *GetTarget(const char *ProgName) {
 189   // Figure out the target triple.
 190   if (TripleName.empty())
 191     TripleName = sys::getDefaultTargetTriple();
 192   Triple TheTriple(Triple::normalize(TripleName));
 193
 194   // Get the target specific parser.
 195   std::string Error;
 196   const Target *TheTarget = TargetRegistry::lookupTarget(ArchName, TheTriple,
 197                                                          Error);
 198   if (!TheTarget) {
 199     errs() << ProgName << ": " << Error;
 200     return 0;
 201   }
 202
 203   // Update the triple name and return the found target.
 204   TripleName = TheTriple.getTriple();
 205   return TheTarget;
 206 }
 207
 208 static tool_output_file *GetOutputStream() {
 209   if (OutputFilename == "")
 210     OutputFilename = "-";
 211
 212   std::string Err;
 213   tool_output_file *Out =
 214       new tool_output_file(OutputFilename.c_str(), Err, sys::fs::F_None);
 215   if (!Err.empty()) {
 216     errs() << Err << '\n';
 217     delete Out;
 218     return 0;
 219   }
 220
 221   return Out;
 222 }
 223
 224 static std::string DwarfDebugFlags;
 225 static void setDwarfDebugFlags(int argc, char **argv) {
 226   if (!getenv("RC_DEBUG_OPTIONS"))
 227     return;
 228   for (int i = 0; i < argc; i++) {
 229     DwarfDebugFlags += argv[i];
 230     if (i + 1 < argc)
 231       DwarfDebugFlags += " ";
 232   }
 233 }
 234
 235 static std::string DwarfDebugProducer;
 236 static void setDwarfDebugProducer(void) {
 237   if(!getenv("DEBUG_PRODUCER"))
 238     return;
 239   DwarfDebugProducer += getenv("DEBUG_PRODUCER");
 240 }
 241
 242 static int AsLexInput(SourceMgr &SrcMgr, MCAsmInfo &MAI, tool_output_file *Out) {
 243
 244   AsmLexer Lexer(MAI);
 245   Lexer.setBuffer(SrcMgr.getMemoryBuffer(0));
 246
 247   bool Error = false;
 248   while (Lexer.Lex().isNot(AsmToken::Eof)) {
 249     AsmToken Tok = Lexer.getTok();
 250
 251     switch (Tok.getKind()) {
 252     default:
 253       SrcMgr.PrintMessage(Lexer.getLoc(), SourceMgr::DK_Warning,
 254                           "unknown token");
 255       Error = true;
 256       break;
 257     case AsmToken::Error:
 258       Error = true; // error already printed.
 259       break;
 260     case AsmToken::Identifier:
 261       Out->os() << "identifier: " << Lexer.getTok().getString();
 262       break;
 263     case AsmToken::Integer:
 264       Out->os() << "int: " << Lexer.getTok().getString();
 265       break;
 266     case AsmToken::Real:
 267       Out->os() << "real: " << Lexer.getTok().getString();
 268       break;
 269     case AsmToken::String:
 270       Out->os() << "string: " << Lexer.getTok().getString();
 271       break;
 272
 273     case AsmToken::Amp:            Out->os() << "Amp"; break;
 274     case AsmToken::AmpAmp:         Out->os() << "AmpAmp"; break;
 275     case AsmToken::At:             Out->os() << "At"; break;
 276     case AsmToken::Caret:          Out->os() << "Caret"; break;
 277     case AsmToken::Colon:          Out->os() << "Colon"; break;
 278     case AsmToken::Comma:          Out->os() << "Comma"; break;
 279     case AsmToken::Dollar:         Out->os() << "Dollar"; break;
 280     case AsmToken::Dot:            Out->os() << "Dot"; break;
 281     case AsmToken::EndOfStatement: Out->os() << "EndOfStatement"; break;
 282     case AsmToken::Eof:            Out->os() << "Eof"; break;
 283     case AsmToken::Equal:          Out->os() << "Equal"; break;
 284     case AsmToken::EqualEqual:     Out->os() << "EqualEqual"; break;
 285     case AsmToken::Exclaim:        Out->os() << "Exclaim"; break;
 286     case AsmToken::ExclaimEqual:   Out->os() << "ExclaimEqual"; break;
 287     case AsmToken::Greater:        Out->os() << "Greater"; break;
 288     case AsmToken::GreaterEqual:   Out->os() << "GreaterEqual"; break;
 289     case AsmToken::GreaterGreater: Out->os() << "GreaterGreater"; break;
 290     case AsmToken::Hash:           Out->os() << "Hash"; break;
 291     case AsmToken::LBrac:          Out->os() << "LBrac"; break;
 292     case AsmToken::LCurly:         Out->os() << "LCurly"; break;
 293     case AsmToken::LParen:         Out->os() << "LParen"; break;
 294     case AsmToken::Less:           Out->os() << "Less"; break;
 295     case AsmToken::LessEqual:      Out->os() << "LessEqual"; break;
 296     case AsmToken::LessGreater:    Out->os() << "LessGreater"; break;
 297     case AsmToken::LessLess:       Out->os() << "LessLess"; break;
 298     case AsmToken::Minus:          Out->os() << "Minus"; break;
 299     case AsmToken::Percent:        Out->os() << "Percent"; break;
 300     case AsmToken::Pipe:           Out->os() << "Pipe"; break;
 301     case AsmToken::PipePipe:       Out->os() << "PipePipe"; break;
 302     case AsmToken::Plus:           Out->os() << "Plus"; break;
 303     case AsmToken::RBrac:          Out->os() << "RBrac"; break;
 304     case AsmToken::RCurly:         Out->os() << "RCurly"; break;
 305     case AsmToken::RParen:         Out->os() << "RParen"; break;
 306     case AsmToken::Slash:          Out->os() << "Slash"; break;
 307     case AsmToken::Star:           Out->os() << "Star"; break;
 308     case AsmToken::Tilde:          Out->os() << "Tilde"; break;
 309     }
 310
 311     // Print the token string.
 312     Out->os() << " (\"";
 313     Out->os().write_escaped(Tok.getString());
 314     Out->os() << "\")\n";
 315   }
 316
 317   return Error;
 318 }
 319
 320 static int AssembleInput(const char *ProgName, const Target *TheTarget,
 321                          SourceMgr &SrcMgr, MCContext &Ctx, MCStreamer &Str,
 322                          MCAsmInfo &MAI, MCSubtargetInfo &STI, MCInstrInfo &MCII) {
 323   OwningPtr<MCAsmParser> Parser(createMCAsmParser(SrcMgr, Ctx,
 324                                                   Str, MAI));
 325   OwningPtr<MCTargetAsmParser> TAP(TheTarget->createMCAsmParser(STI, *Parser, MCII));
 326   if (!TAP) {
 327     errs() << ProgName
 328            << ": error: this target does not support assembly parsing.\n";
 329     return 1;
 330   }
 331
 332   Parser->setShowParsedOperands(ShowInstOperands);
 333   Parser->setTargetParser(*TAP.get());
 334
 335   int Res = Parser->Run(NoInitialTextSection);
 336
 337   return Res;
 338 }
 339
 340 int main(int argc, char **argv) {
 341   // Print a stack trace if we signal out.
 342   sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 343   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 344   llvm_shutdown_obj Y;  // Call llvm_shutdown() on exit.
 345
 346   // Initialize targets and assembly printers/parsers.
 347   llvm::InitializeAllTargetInfos();
 348   llvm::InitializeAllTargetMCs();
 349   llvm::InitializeAllAsmParsers();
 350   llvm::InitializeAllDisassemblers();
 351
 352   // Register the target printer for --version.
 353   cl::AddExtraVersionPrinter(TargetRegistry::printRegisteredTargetsForVersion);
 354
 355   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "llvm machine code playground\n");
 356   TripleName = Triple::normalize(TripleName);
 357   setDwarfDebugFlags(argc, argv);
 358
 359   setDwarfDebugProducer();
 360
 361   const char *ProgName = argv[0];
 362   const Target *TheTarget = GetTarget(ProgName);
 363   if (!TheTarget)
 364     return 1;
 365
 366   OwningPtr<MemoryBuffer> BufferPtr;
 367   if (error_code ec = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(InputFilename, BufferPtr)) {
 368     errs() << ProgName << ": " << ec.message() << '\n';
 369     return 1;
 370   }
 371   MemoryBuffer *Buffer = BufferPtr.release();
 372
 373   SourceMgr SrcMgr;
 374
 375   // Tell SrcMgr about this buffer, which is what the parser will pick up.
 376   SrcMgr.AddNewSourceBuffer(Buffer, SMLoc());
 377
 378   // Record the location of the include directories so that the lexer can find
 379   // it later.
 380   SrcMgr.setIncludeDirs(IncludeDirs);
 381
 382   llvm::OwningPtr<MCRegisterInfo> MRI(TheTarget->createMCRegInfo(TripleName));
 383   assert(MRI && "Unable to create target register info!");
 384
 385   llvm::OwningPtr<MCAsmInfo> MAI(TheTarget->createMCAsmInfo(*MRI, TripleName));
 386   assert(MAI && "Unable to create target asm info!");
 387
 388   // FIXME: This is not pretty. MCContext has a ptr to MCObjectFileInfo and
 389   // MCObjectFileInfo needs a MCContext reference in order to initialize itself.
 390   OwningPtr<MCObjectFileInfo> MOFI(new MCObjectFileInfo());
 391   MCContext Ctx(MAI.get(), MRI.get(), MOFI.get(), &SrcMgr);
 392   MOFI->InitMCObjectFileInfo(TripleName, RelocModel, CMModel, Ctx);
 393
 394   if (SaveTempLabels)
 395     Ctx.setAllowTemporaryLabels(false);
 396
 397   Ctx.setGenDwarfForAssembly(GenDwarfForAssembly);
 398   if (!DwarfDebugFlags.empty())
 399     Ctx.setDwarfDebugFlags(StringRef(DwarfDebugFlags));
 400   if (!DwarfDebugProducer.empty())
 401     Ctx.setDwarfDebugProducer(StringRef(DwarfDebugProducer));
 402   if (!DebugCompilationDir.empty())
 403     Ctx.setCompilationDir(DebugCompilationDir);
 404   if (!MainFileName.empty())
 405     Ctx.setMainFileName(MainFileName);
 406
 407   // Package up features to be passed to target/subtarget
 408   std::string FeaturesStr;
 409   if (MAttrs.size()) {
 410     SubtargetFeatures Features;
 411     for (unsigned i = 0; i != MAttrs.size(); ++i)
 412       Features.AddFeature(MAttrs[i]);
 413     FeaturesStr = Features.getString();
 414   }
 415
 416   OwningPtr<tool_output_file> Out(GetOutputStream());
 417   if (!Out)
 418     return 1;
 419
 420   formatted_raw_ostream FOS(Out->os());
 421   OwningPtr<MCStreamer> Str;
 422
 423   OwningPtr<MCInstrInfo> MCII(TheTarget->createMCInstrInfo());
 424   OwningPtr<MCSubtargetInfo>
 425     STI(TheTarget->createMCSubtargetInfo(TripleName, MCPU, FeaturesStr));
 426
 427   MCInstPrinter *IP = NULL;
 428   if (FileType == OFT_AssemblyFile) {
 429     IP =
 430       TheTarget->createMCInstPrinter(OutputAsmVariant, *MAI, *MCII, *MRI, *STI);
 431     MCCodeEmitter *CE = 0;
 432     MCAsmBackend *MAB = 0;
 433     if (ShowEncoding) {
 434       CE = TheTarget->createMCCodeEmitter(*MCII, *MRI, *STI, Ctx);
 435       MAB = TheTarget->createMCAsmBackend(*MRI, TripleName, MCPU);
 436     }
 437     bool UseCFI = !DisableCFI;
 438     Str.reset(TheTarget->createAsmStreamer(
 439         Ctx, FOS, /*asmverbose*/ true, UseCFI,
 440         /*useDwarfDirectory*/ true, IP, CE, MAB, ShowInst));
 441
 442   } else if (FileType == OFT_Null) {
 443     Str.reset(createNullStreamer(Ctx));
 444   } else {
 445     assert(FileType == OFT_ObjectFile && "Invalid file type!");
 446     MCCodeEmitter *CE = TheTarget->createMCCodeEmitter(*MCII, *MRI, *STI, Ctx);
 447     MCAsmBackend *MAB = TheTarget->createMCAsmBackend(*MRI, TripleName, MCPU);
 448     Str.reset(TheTarget->createMCObjectStreamer(TripleName, Ctx, *MAB,
 449                                                 FOS, CE, *STI, RelaxAll,
 450                                                 NoExecStack));
 451   }
 452
 453   int Res = 1;
 454   bool disassemble = false;
 455   switch (Action) {
 456   case AC_AsLex:
 457     Res = AsLexInput(SrcMgr, *MAI, Out.get());
 458     break;
 459   case AC_Assemble:
 460     Res = AssembleInput(ProgName, TheTarget, SrcMgr, Ctx, *Str, *MAI, *STI, *MCII);
 461     break;
 462   case AC_MDisassemble:
 463     assert(IP && "Expected assembly output");
 464     IP->setUseMarkup(1);
 465     disassemble = true;
 466     break;
 467   case AC_HDisassemble:
 468     assert(IP && "Expected assembly output");
 469     IP->setPrintImmHex(1);
 470     disassemble = true;
 471     break;
 472   case AC_Disassemble:
 473     disassemble = true;
 474     break;
 475   }
 476   if (disassemble)
 477     Res = Disassembler::disassemble(*TheTarget, TripleName, *STI, *Str,
 478                                     *Buffer, SrcMgr, Out->os());
 479
 480   // Keep output if no errors.
 481   if (Res == 0) Out->keep();
 482   return Res;
 483 }