tools/llvm-vtabledump/llvm-vtabledump.cpp

   1 //===- llvm-vtabledump.cpp - Dump vtables in an Object File -----*- C++ -*-===//
   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 // Dumps VTables resident in object files and archives.  Note, it currently only
  11 // supports MS-ABI style object files.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm-vtabledump.h"
  16 #include "Error.h"
  17 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  18 #include "llvm/Object/Archive.h"
  19 #include "llvm/Object/ObjectFile.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Support/Endian.h"
  22 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  23 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  24 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  25 #include "llvm/Support/Signals.h"
  26 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  27 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  28 #include <map>
  29 #include <string>
  30 #include <system_error>
  31
  32 using namespace llvm;
  33 using namespace llvm::object;
  34 using namespace llvm::support;
  35
  36 namespace opts {
  37 cl::list<std::string> InputFilenames(cl::Positional,
  38                                      cl::desc("<input object files>"),
  39                                      cl::ZeroOrMore);
  40 } // namespace opts
  41
  42 static int ReturnValue = EXIT_SUCCESS;
  43
  44 namespace llvm {
  45
  46 bool error(std::error_code EC) {
  47   if (!EC)
  48     return false;
  49
  50   ReturnValue = EXIT_FAILURE;
  51   outs() << "\nError reading file: " << EC.message() << ".\n";
  52   outs().flush();
  53   return true;
  54 }
  55
  56 } // namespace llvm
  57
  58 static void reportError(StringRef Input, StringRef Message) {
  59   if (Input == "-")
  60     Input = "<stdin>";
  61
  62   errs() << Input << ": " << Message << "\n";
  63   errs().flush();
  64   ReturnValue = EXIT_FAILURE;
  65 }
  66
  67 static void reportError(StringRef Input, std::error_code EC) {
  68   reportError(Input, EC.message());
  69 }
  70
  71 static bool collectRelocatedSymbols(const ObjectFile *Obj,
  72                                     object::section_iterator SecI, StringRef *I,
  73                                     StringRef *E) {
  74   for (const object::RelocationRef &Reloc : SecI->relocations()) {
  75     if (I == E)
  76       break;
  77     const object::symbol_iterator RelocSymI = Reloc.getSymbol();
  78     if (RelocSymI == Obj->symbol_end())
  79       continue;
  80     StringRef RelocSymName;
  81     if (error(RelocSymI->getName(RelocSymName)))
  82       return true;
  83     *I = RelocSymName;
  84     ++I;
  85   }
  86   return false;
  87 }
  88
  89 static bool collectRelocationOffsets(
  90     const ObjectFile *Obj, object::section_iterator SecI, StringRef SymName,
  91     std::map<std::pair<StringRef, uint64_t>, StringRef> &Collection) {
  92   for (const object::RelocationRef &Reloc : SecI->relocations()) {
  93     const object::symbol_iterator RelocSymI = Reloc.getSymbol();
  94     if (RelocSymI == Obj->symbol_end())
  95       continue;
  96     StringRef RelocSymName;
  97     if (error(RelocSymI->getName(RelocSymName)))
  98       return true;
  99     uint64_t Offset;
 100     if (error(Reloc.getOffset(Offset)))
 101       return true;
 102     Collection[std::make_pair(SymName, Offset)] = RelocSymName;
 103   }
 104   return false;
 105 }
 106
 107 static void dumpVTables(const ObjectFile *Obj) {
 108   struct CompleteObjectLocator {
 109     StringRef Symbols[2];
 110     ArrayRef<little32_t> Data;
 111   };
 112   struct ClassHierarchyDescriptor {
 113     StringRef Symbols[1];
 114     ArrayRef<little32_t> Data;
 115   };
 116   struct BaseClassDescriptor {
 117     StringRef Symbols[2];
 118     ArrayRef<little32_t> Data;
 119   };
 120   struct TypeDescriptor {
 121     StringRef Symbols[1];
 122     uint64_t AlwaysZero;
 123     StringRef MangledName;
 124   };
 125   std::map<std::pair<StringRef, uint64_t>, StringRef> VFTableEntries;
 126   std::map<StringRef, ArrayRef<little32_t>> VBTables;
 127   std::map<StringRef, CompleteObjectLocator> COLs;
 128   std::map<StringRef, ClassHierarchyDescriptor> CHDs;
 129   std::map<std::pair<StringRef, uint64_t>, StringRef> BCAEntries;
 130   std::map<StringRef, BaseClassDescriptor> BCDs;
 131   std::map<StringRef, TypeDescriptor> TDs;
 132   for (const object::SymbolRef &Sym : Obj->symbols()) {
 133     StringRef SymName;
 134     if (error(Sym.getName(SymName)))
 135       return;
 136     object::section_iterator SecI(Obj->section_begin());
 137     if (error(Sym.getSection(SecI)))
 138       return;
 139     // Skip external symbols.
 140     if (SecI == Obj->section_end())
 141       continue;
 142     bool IsBSS, IsVirtual;
 143     if (error(SecI->isBSS(IsBSS)) || error(SecI->isVirtual(IsVirtual)))
 144       break;
 145     // Skip virtual or BSS sections.
 146     if (IsBSS || IsVirtual)
 147       continue;
 148     StringRef SecContents;
 149     if (error(SecI->getContents(SecContents)))
 150       return;
 151     // VFTables in the MS-ABI start with '??_7' and are contained within their
 152     // own COMDAT section.  We then determine the contents of the VFTable by
 153     // looking at each relocation in the section.
 154     if (SymName.startswith("??_7")) {
 155       // Each relocation either names a virtual method or a thunk.  We note the
 156       // offset into the section and the symbol used for the relocation.
 157       collectRelocationOffsets(Obj, SecI, SymName, VFTableEntries);
 158     }
 159     // VBTables in the MS-ABI start with '??_8' and are filled with 32-bit
 160     // offsets of virtual bases.
 161     else if (SymName.startswith("??_8")) {
 162       ArrayRef<little32_t> VBTableData(
 163           reinterpret_cast<const little32_t *>(SecContents.data()),
 164           SecContents.size() / sizeof(little32_t));
 165       VBTables[SymName] = VBTableData;
 166     }
 167     // Complete object locators in the MS-ABI start with '??_R4'
 168     else if (SymName.startswith("??_R4")) {
 169       CompleteObjectLocator COL;
 170       COL.Data = ArrayRef<little32_t>(
 171           reinterpret_cast<const little32_t *>(SecContents.data()), 3);
 172       StringRef *I = std::begin(COL.Symbols), *E = std::end(COL.Symbols);
 173       if (collectRelocatedSymbols(Obj, SecI, I, E))
 174         return;
 175       COLs[SymName] = COL;
 176     }
 177     // Class hierarchy descriptors in the MS-ABI start with '??_R3'
 178     else if (SymName.startswith("??_R3")) {
 179       ClassHierarchyDescriptor CHD;
 180       CHD.Data = ArrayRef<little32_t>(
 181           reinterpret_cast<const little32_t *>(SecContents.data()), 3);
 182       StringRef *I = std::begin(CHD.Symbols), *E = std::end(CHD.Symbols);
 183       if (collectRelocatedSymbols(Obj, SecI, I, E))
 184         return;
 185       CHDs[SymName] = CHD;
 186     }
 187     // Class hierarchy descriptors in the MS-ABI start with '??_R2'
 188     else if (SymName.startswith("??_R2")) {
 189       // Each relocation names a base class descriptor.  We note the offset into
 190       // the section and the symbol used for the relocation.
 191       collectRelocationOffsets(Obj, SecI, SymName, BCAEntries);
 192     }
 193     // Base class descriptors in the MS-ABI start with '??_R1'
 194     else if (SymName.startswith("??_R1")) {
 195       BaseClassDescriptor BCD;
 196       BCD.Data = ArrayRef<little32_t>(
 197           reinterpret_cast<const little32_t *>(SecContents.data()) + 1,
 198           5);
 199       StringRef *I = std::begin(BCD.Symbols), *E = std::end(BCD.Symbols);
 200       if (collectRelocatedSymbols(Obj, SecI, I, E))
 201         return;
 202       BCDs[SymName] = BCD;
 203     }
 204     // Type descriptors in the MS-ABI start with '??_R0'
 205     else if (SymName.startswith("??_R0")) {
 206       uint8_t BytesInAddress = Obj->getBytesInAddress();
 207       const char *DataPtr =
 208           SecContents.drop_front(Obj->getBytesInAddress()).data();
 209       TypeDescriptor TD;
 210       if (BytesInAddress == 8)
 211         TD.AlwaysZero = *reinterpret_cast<const little64_t *>(DataPtr);
 212       else
 213         TD.AlwaysZero = *reinterpret_cast<const little32_t *>(DataPtr);
 214       TD.MangledName = SecContents.drop_front(Obj->getBytesInAddress() * 2);
 215       StringRef *I = std::begin(TD.Symbols), *E = std::end(TD.Symbols);
 216       if (collectRelocatedSymbols(Obj, SecI, I, E))
 217         return;
 218       TDs[SymName] = TD;
 219     }
 220   }
 221   for (const std::pair<std::pair<StringRef, uint64_t>, StringRef> &VFTableEntry :
 222        VFTableEntries) {
 223     StringRef VFTableName = VFTableEntry.first.first;
 224     uint64_t Offset = VFTableEntry.first.second;
 225     StringRef SymName = VFTableEntry.second;
 226     outs() << VFTableName << '[' << Offset << "]: " << SymName << '\n';
 227   }
 228   for (const std::pair<StringRef, ArrayRef<little32_t>> &VBTable :
 229        VBTables) {
 230     StringRef VBTableName = VBTable.first;
 231     uint32_t Idx = 0;
 232     for (little32_t Offset : VBTable.second) {
 233       outs() << VBTableName << '[' << Idx << "]: " << Offset << '\n';
 234       Idx += sizeof(Offset);
 235     }
 236   }
 237   for (const std::pair<StringRef, CompleteObjectLocator> &COLPair : COLs) {
 238     StringRef COLName = COLPair.first;
 239     const CompleteObjectLocator &COL = COLPair.second;
 240     outs() << COLName << "[IsImageRelative]: " << COL.Data[0] << '\n';
 241     outs() << COLName << "[OffsetToTop]: " << COL.Data[1] << '\n';
 242     outs() << COLName << "[VFPtrOffset]: " << COL.Data[2] << '\n';
 243     outs() << COLName << "[TypeDescriptor]: " << COL.Symbols[0] << '\n';
 244     outs() << COLName << "[ClassHierarchyDescriptor]: " << COL.Symbols[1] << '\n';
 245   }
 246   for (const std::pair<StringRef, ClassHierarchyDescriptor> &CHDPair : CHDs) {
 247     StringRef CHDName = CHDPair.first;
 248     const ClassHierarchyDescriptor &CHD = CHDPair.second;
 249     outs() << CHDName << "[AlwaysZero]: " << CHD.Data[0] << '\n';
 250     outs() << CHDName << "[Flags]: " << CHD.Data[1] << '\n';
 251     outs() << CHDName << "[NumClasses]: " << CHD.Data[2] << '\n';
 252     outs() << CHDName << "[BaseClassArray]: " << CHD.Symbols[0] << '\n';
 253   }
 254   for (const std::pair<std::pair<StringRef, uint64_t>, StringRef> &BCAEntry :
 255        BCAEntries) {
 256     StringRef BCAName = BCAEntry.first.first;
 257     uint64_t Offset = BCAEntry.first.second;
 258     StringRef SymName = BCAEntry.second;
 259     outs() << BCAName << '[' << Offset << "]: " << SymName << '\n';
 260   }
 261   for (const std::pair<StringRef, BaseClassDescriptor> &BCDPair : BCDs) {
 262     StringRef BCDName = BCDPair.first;
 263     const BaseClassDescriptor &BCD = BCDPair.second;
 264     outs() << BCDName << "[TypeDescriptor]: " << BCD.Symbols[0] << '\n';
 265     outs() << BCDName << "[NumBases]: " << BCD.Data[0] << '\n';
 266     outs() << BCDName << "[OffsetInVBase]: " << BCD.Data[1] << '\n';
 267     outs() << BCDName << "[VBPtrOffset]: " << BCD.Data[2] << '\n';
 268     outs() << BCDName << "[OffsetInVBTable]: " << BCD.Data[3] << '\n';
 269     outs() << BCDName << "[Flags]: " << BCD.Data[4] << '\n';
 270     outs() << BCDName << "[ClassHierarchyDescriptor]: " << BCD.Symbols[1] << '\n';
 271   }
 272   for (const std::pair<StringRef, TypeDescriptor> &TDPair : TDs) {
 273     StringRef TDName = TDPair.first;
 274     const TypeDescriptor &TD = TDPair.second;
 275     outs() << TDName << "[VFPtr]: " << TD.Symbols[0] << '\n';
 276     outs() << TDName << "[AlwaysZero]: " << TD.AlwaysZero << '\n';
 277     outs() << TDName << "[MangledName]: ";
 278     outs().write_escaped(TD.MangledName.rtrim(StringRef("\0", 1)),
 279                          /*UseHexEscapes=*/true)
 280         << '\n';
 281   }
 282 }
 283
 284 static void dumpArchive(const Archive *Arc) {
 285   for (const Archive::Child &ArcC : Arc->children()) {
 286     ErrorOr<std::unique_ptr<Binary>> ChildOrErr = ArcC.getAsBinary();
 287     if (std::error_code EC = ChildOrErr.getError()) {
 288       // Ignore non-object files.
 289       if (EC != object_error::invalid_file_type)
 290         reportError(Arc->getFileName(), EC.message());
 291       continue;
 292     }
 293
 294     if (ObjectFile *Obj = dyn_cast<ObjectFile>(&*ChildOrErr.get()))
 295       dumpVTables(Obj);
 296     else
 297       reportError(Arc->getFileName(),
 298                   vtabledump_error::unrecognized_file_format);
 299   }
 300 }
 301
 302 static void dumpInput(StringRef File) {
 303   // If file isn't stdin, check that it exists.
 304   if (File != "-" && !sys::fs::exists(File)) {
 305     reportError(File, vtabledump_error::file_not_found);
 306     return;
 307   }
 308
 309   // Attempt to open the binary.
 310   ErrorOr<OwningBinary<Binary>> BinaryOrErr = createBinary(File);
 311   if (std::error_code EC = BinaryOrErr.getError()) {
 312     reportError(File, EC);
 313     return;
 314   }
 315   Binary &Binary = *BinaryOrErr.get().getBinary();
 316
 317   if (Archive *Arc = dyn_cast<Archive>(&Binary))
 318     dumpArchive(Arc);
 319   else if (ObjectFile *Obj = dyn_cast<ObjectFile>(&Binary))
 320     dumpVTables(Obj);
 321   else
 322     reportError(File, vtabledump_error::unrecognized_file_format);
 323 }
 324
 325 int main(int argc, const char *argv[]) {
 326   sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 327   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 328   llvm_shutdown_obj Y;
 329
 330   // Initialize targets.
 331   llvm::InitializeAllTargetInfos();
 332
 333   // Register the target printer for --version.
 334   cl::AddExtraVersionPrinter(TargetRegistry::printRegisteredTargetsForVersion);
 335
 336   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "LLVM VTable Dumper\n");
 337
 338   // Default to stdin if no filename is specified.
 339   if (opts::InputFilenames.size() == 0)
 340     opts::InputFilenames.push_back("-");
 341
 342   std::for_each(opts::InputFilenames.begin(), opts::InputFilenames.end(),
 343                 dumpInput);
 344
 345   return ReturnValue;
 346 }