tools/llvm-objdump/MachODump.cpp

   1 //===-- MachODump.cpp - Object file dumping utility for llvm --------------===//
   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 MachO-specific dumper for llvm-objdump.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm-objdump.h"
  15 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
  16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  17 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  18 #include "llvm/ADT/Triple.h"
  19 #include "llvm/DebugInfo/DIContext.h"
  20 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  21 #include "llvm/MC/MCDisassembler.h"
  22 #include "llvm/MC/MCInst.h"
  23 #include "llvm/MC/MCInstPrinter.h"
  24 #include "llvm/MC/MCInstrAnalysis.h"
  25 #include "llvm/MC/MCInstrDesc.h"
  26 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
  27 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
  28 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  29 #include "llvm/Object/MachO.h"
  30 #include "llvm/Support/Casting.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Support/Format.h"
  34 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
  35 #include "llvm/Support/MachO.h"
  36 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  37 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  38 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  40 #include "llvm/Support/system_error.h"
  41 #include <algorithm>
  42 #include <cstring>
  43 using namespace llvm;
  44 using namespace object;
  45
  46 static cl::opt<bool>
  47   UseDbg("g", cl::desc("Print line information from debug info if available"));
  48
  49 static cl::opt<std::string>
  50   DSYMFile("dsym", cl::desc("Use .dSYM file for debug info"));
  51
  52 static const Target *GetTarget(const MachOObjectFile *MachOObj) {
  53   // Figure out the target triple.
  54   if (TripleName.empty()) {
  55     llvm::Triple TT("unknown-unknown-unknown");
  56     TT.setArch(Triple::ArchType(MachOObj->getArch()));
  57     TripleName = TT.str();
  58   }
  59
  60   // Get the target specific parser.
  61   std::string Error;
  62   const Target *TheTarget = TargetRegistry::lookupTarget(TripleName, Error);
  63   if (TheTarget)
  64     return TheTarget;
  65
  66   errs() << "llvm-objdump: error: unable to get target for '" << TripleName
  67          << "', see --version and --triple.\n";
  68   return 0;
  69 }
  70
  71 struct SymbolSorter {
  72   bool operator()(const SymbolRef &A, const SymbolRef &B) {
  73     SymbolRef::Type AType, BType;
  74     A.getType(AType);
  75     B.getType(BType);
  76
  77     uint64_t AAddr, BAddr;
  78     if (AType != SymbolRef::ST_Function)
  79       AAddr = 0;
  80     else
  81       A.getAddress(AAddr);
  82     if (BType != SymbolRef::ST_Function)
  83       BAddr = 0;
  84     else
  85       B.getAddress(BAddr);
  86     return AAddr < BAddr;
  87   }
  88 };
  89
  90 static void
  91 getSectionsAndSymbols(const macho::Header Header,
  92                       MachOObjectFile *MachOObj,
  93                       std::vector<SectionRef> &Sections,
  94                       std::vector<SymbolRef> &Symbols,
  95                       SmallVectorImpl<uint64_t> &FoundFns) {
  96   error_code ec;
  97   for (symbol_iterator SI = MachOObj->begin_symbols(),
  98        SE = MachOObj->end_symbols(); SI != SE; SI.increment(ec))
  99     Symbols.push_back(*SI);
 100
 101   for (section_iterator SI = MachOObj->begin_sections(),
 102        SE = MachOObj->end_sections(); SI != SE; SI.increment(ec)) {
 103     SectionRef SR = *SI;
 104     StringRef SectName;
 105     SR.getName(SectName);
 106     Sections.push_back(*SI);
 107   }
 108
 109   MachOObjectFile::LoadCommandInfo Command =
 110     MachOObj->getFirstLoadCommandInfo();
 111   for (unsigned i = 0; ; ++i) {
 112     if (Command.C.Type == macho::LCT_FunctionStarts) {
 113       // We found a function starts segment, parse the addresses for later
 114       // consumption.
 115       macho::LinkeditDataLoadCommand LLC =
 116         MachOObj->getLinkeditDataLoadCommand(Command);
 117
 118       MachOObj->ReadULEB128s(LLC.DataOffset, FoundFns);
 119     }
 120
 121     if (i == Header.NumLoadCommands - 1)
 122       break;
 123     else
 124       Command = MachOObj->getNextLoadCommandInfo(Command);
 125   }
 126 }
 127
 128 static void DisassembleInputMachO2(StringRef Filename,
 129                                    MachOObjectFile *MachOOF);
 130
 131 void llvm::DisassembleInputMachO(StringRef Filename) {
 132   OwningPtr<MemoryBuffer> Buff;
 133
 134   if (error_code ec = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(Filename, Buff)) {
 135     errs() << "llvm-objdump: " << Filename << ": " << ec.message() << "\n";
 136     return;
 137   }
 138
 139   OwningPtr<MachOObjectFile> MachOOF(static_cast<MachOObjectFile*>(
 140         ObjectFile::createMachOObjectFile(Buff.take())));
 141
 142   DisassembleInputMachO2(Filename, MachOOF.get());
 143 }
 144
 145 static void DisassembleInputMachO2(StringRef Filename,
 146                                    MachOObjectFile *MachOOF) {
 147   const Target *TheTarget = GetTarget(MachOOF);
 148   if (!TheTarget) {
 149     // GetTarget prints out stuff.
 150     return;
 151   }
 152   OwningPtr<const MCInstrInfo> InstrInfo(TheTarget->createMCInstrInfo());
 153   OwningPtr<MCInstrAnalysis>
 154     InstrAnalysis(TheTarget->createMCInstrAnalysis(InstrInfo.get()));
 155
 156   // Set up disassembler.
 157   OwningPtr<const MCRegisterInfo> MRI(TheTarget->createMCRegInfo(TripleName));
 158   OwningPtr<const MCAsmInfo> AsmInfo(
 159       TheTarget->createMCAsmInfo(*MRI, TripleName));
 160   OwningPtr<const MCSubtargetInfo>
 161     STI(TheTarget->createMCSubtargetInfo(TripleName, "", ""));
 162   OwningPtr<const MCDisassembler> DisAsm(TheTarget->createMCDisassembler(*STI));
 163   int AsmPrinterVariant = AsmInfo->getAssemblerDialect();
 164   OwningPtr<MCInstPrinter>
 165     IP(TheTarget->createMCInstPrinter(AsmPrinterVariant, *AsmInfo, *InstrInfo,
 166                                       *MRI, *STI));
 167
 168   if (!InstrAnalysis || !AsmInfo || !STI || !DisAsm || !IP) {
 169     errs() << "error: couldn't initialize disassembler for target "
 170            << TripleName << '\n';
 171     return;
 172   }
 173
 174   outs() << '\n' << Filename << ":\n\n";
 175
 176   macho::Header Header = MachOOF->getHeader();
 177
 178   // FIXME: FoundFns isn't used anymore. Using symbols/LC_FUNCTION_STARTS to
 179   // determine function locations will eventually go in MCObjectDisassembler.
 180   // FIXME: Using the -cfg command line option, this code used to be able to
 181   // annotate relocations with the referenced symbol's name, and if this was
 182   // inside a __[cf]string section, the data it points to. This is now replaced
 183   // by the upcoming MCSymbolizer, which needs the appropriate setup done above.
 184   std::vector<SectionRef> Sections;
 185   std::vector<SymbolRef> Symbols;
 186   SmallVector<uint64_t, 8> FoundFns;
 187
 188   getSectionsAndSymbols(Header, MachOOF, Sections, Symbols, FoundFns);
 189
 190   // Make a copy of the unsorted symbol list. FIXME: duplication
 191   std::vector<SymbolRef> UnsortedSymbols(Symbols);
 192   // Sort the symbols by address, just in case they didn't come in that way.
 193   std::sort(Symbols.begin(), Symbols.end(), SymbolSorter());
 194
 195 #ifndef NDEBUG
 196   raw_ostream &DebugOut = DebugFlag ? dbgs() : nulls();
 197 #else
 198   raw_ostream &DebugOut = nulls();
 199 #endif
 200
 201   OwningPtr<DIContext> diContext;
 202   ObjectFile *DbgObj = MachOOF;
 203   // Try to find debug info and set up the DIContext for it.
 204   if (UseDbg) {
 205     // A separate DSym file path was specified, parse it as a macho file,
 206     // get the sections and supply it to the section name parsing machinery.
 207     if (!DSYMFile.empty()) {
 208       OwningPtr<MemoryBuffer> Buf;
 209       if (error_code ec = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(DSYMFile.c_str(), Buf)) {
 210         errs() << "llvm-objdump: " << Filename << ": " << ec.message() << '\n';
 211         return;
 212       }
 213       DbgObj = ObjectFile::createMachOObjectFile(Buf.take());
 214     }
 215
 216     // Setup the DIContext
 217     diContext.reset(DIContext::getDWARFContext(DbgObj));
 218   }
 219
 220   for (unsigned SectIdx = 0; SectIdx != Sections.size(); SectIdx++) {
 221
 222     bool SectIsText = false;
 223     Sections[SectIdx].isText(SectIsText);
 224     if (SectIsText == false)
 225       continue;
 226
 227     StringRef SectName;
 228     if (Sections[SectIdx].getName(SectName) ||
 229         SectName != "__text")
 230       continue; // Skip non-text sections
 231
 232     DataRefImpl DR = Sections[SectIdx].getRawDataRefImpl();
 233
 234     StringRef SegmentName = MachOOF->getSectionFinalSegmentName(DR);
 235     if (SegmentName != "__TEXT")
 236       continue;
 237
 238     StringRef Bytes;
 239     Sections[SectIdx].getContents(Bytes);
 240     StringRefMemoryObject memoryObject(Bytes);
 241     bool symbolTableWorked = false;
 242
 243     // Parse relocations.
 244     std::vector<std::pair<uint64_t, SymbolRef> > Relocs;
 245     error_code ec;
 246     for (relocation_iterator RI = Sections[SectIdx].begin_relocations(),
 247          RE = Sections[SectIdx].end_relocations(); RI != RE; RI.increment(ec)) {
 248       uint64_t RelocOffset, SectionAddress;
 249       RI->getOffset(RelocOffset);
 250       Sections[SectIdx].getAddress(SectionAddress);
 251       RelocOffset -= SectionAddress;
 252
 253       SymbolRef RelocSym;
 254       RI->getSymbol(RelocSym);
 255
 256       Relocs.push_back(std::make_pair(RelocOffset, RelocSym));
 257     }
 258     array_pod_sort(Relocs.begin(), Relocs.end());
 259
 260     // Disassemble symbol by symbol.
 261     for (unsigned SymIdx = 0; SymIdx != Symbols.size(); SymIdx++) {
 262       StringRef SymName;
 263       Symbols[SymIdx].getName(SymName);
 264
 265       SymbolRef::Type ST;
 266       Symbols[SymIdx].getType(ST);
 267       if (ST != SymbolRef::ST_Function)
 268         continue;
 269
 270       // Make sure the symbol is defined in this section.
 271       bool containsSym = false;
 272       Sections[SectIdx].containsSymbol(Symbols[SymIdx], containsSym);
 273       if (!containsSym)
 274         continue;
 275
 276       // Start at the address of the symbol relative to the section's address.
 277       uint64_t SectionAddress = 0;
 278       uint64_t Start = 0;
 279       Sections[SectIdx].getAddress(SectionAddress);
 280       Symbols[SymIdx].getAddress(Start);
 281       Start -= SectionAddress;
 282
 283       // Stop disassembling either at the beginning of the next symbol or at
 284       // the end of the section.
 285       bool containsNextSym = false;
 286       uint64_t NextSym = 0;
 287       uint64_t NextSymIdx = SymIdx+1;
 288       while (Symbols.size() > NextSymIdx) {
 289         SymbolRef::Type NextSymType;
 290         Symbols[NextSymIdx].getType(NextSymType);
 291         if (NextSymType == SymbolRef::ST_Function) {
 292           Sections[SectIdx].containsSymbol(Symbols[NextSymIdx],
 293                                            containsNextSym);
 294           Symbols[NextSymIdx].getAddress(NextSym);
 295           NextSym -= SectionAddress;
 296           break;
 297         }
 298         ++NextSymIdx;
 299       }
 300
 301       uint64_t SectSize;
 302       Sections[SectIdx].getSize(SectSize);
 303       uint64_t End = containsNextSym ?  NextSym : SectSize;
 304       uint64_t Size;
 305
 306       symbolTableWorked = true;
 307
 308       outs() << SymName << ":\n";
 309       DILineInfo lastLine;
 310       for (uint64_t Index = Start; Index < End; Index += Size) {
 311         MCInst Inst;
 312
 313         if (DisAsm->getInstruction(Inst, Size, memoryObject, Index,
 314                                    DebugOut, nulls())) {
 315           uint64_t SectAddress = 0;
 316           Sections[SectIdx].getAddress(SectAddress);
 317           outs() << format("%8" PRIx64 ":\t", SectAddress + Index);
 318
 319           DumpBytes(StringRef(Bytes.data() + Index, Size));
 320           IP->printInst(&Inst, outs(), "");
 321
 322           // Print debug info.
 323           if (diContext) {
 324             DILineInfo dli =
 325               diContext->getLineInfoForAddress(SectAddress + Index);
 326             // Print valid line info if it changed.
 327             if (dli != lastLine && dli.getLine() != 0)
 328               outs() << "\t## " << dli.getFileName() << ':'
 329                 << dli.getLine() << ':' << dli.getColumn();
 330             lastLine = dli;
 331           }
 332           outs() << "\n";
 333         } else {
 334           errs() << "llvm-objdump: warning: invalid instruction encoding\n";
 335           if (Size == 0)
 336             Size = 1; // skip illegible bytes
 337         }
 338       }
 339     }
 340     if (!symbolTableWorked) {
 341       // Reading the symbol table didn't work, disassemble the whole section.
 342       uint64_t SectAddress;
 343       Sections[SectIdx].getAddress(SectAddress);
 344       uint64_t SectSize;
 345       Sections[SectIdx].getSize(SectSize);
 346       uint64_t InstSize;
 347       for (uint64_t Index = 0; Index < SectSize; Index += InstSize) {
 348         MCInst Inst;
 349
 350         if (DisAsm->getInstruction(Inst, InstSize, memoryObject, Index,
 351                                    DebugOut, nulls())) {
 352           outs() << format("%8" PRIx64 ":\t", SectAddress + Index);
 353           DumpBytes(StringRef(Bytes.data() + Index, InstSize));
 354           IP->printInst(&Inst, outs(), "");
 355           outs() << "\n";
 356         } else {
 357           errs() << "llvm-objdump: warning: invalid instruction encoding\n";
 358           if (InstSize == 0)
 359             InstSize = 1; // skip illegible bytes
 360         }
 361       }
 362     }
 363   }
 364 }