tools/yaml2obj/yaml2obj.cpp

   1 //===- yaml2obj - Convert YAML to a binary object file --------------------===//
   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 program takes a YAML description of an object file and outputs the
  11 // binary equivalent.
  12 //
  13 // This is used for writing tests that require binary files.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  18 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  19 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  20 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
  21 #include "llvm/Object/COFFYaml.h"
  22 #include "llvm/Support/Casting.h"
  23 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  24 #include "llvm/Support/Endian.h"
  25 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  26 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  27 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  28 #include "llvm/Support/Signals.h"
  29 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
  30 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  31 #include "llvm/Support/system_error.h"
  32 #include <vector>
  33
  34 using namespace llvm;
  35
  36 static cl::opt<std::string>
  37   Input(cl::Positional, cl::desc("<input>"), cl::init("-"));
  38
  39 /// This parses a yaml stream that represents a COFF object file.
  40 /// See docs/yaml2obj for the yaml scheema.
  41 struct COFFParser {
  42   COFFParser(COFFYAML::Object &Obj) : Obj(Obj) {
  43     // A COFF string table always starts with a 4 byte size field. Offsets into
  44     // it include this size, so allocate it now.
  45     StringTable.append(4, 0);
  46   }
  47
  48   bool parseSections() {
  49     for (std::vector<COFFYAML::Section>::iterator i = Obj.Sections.begin(),
  50            e = Obj.Sections.end(); i != e; ++i) {
  51       COFFYAML::Section &Sec = *i;
  52
  53       // If the name is less than 8 bytes, store it in place, otherwise
  54       // store it in the string table.
  55       StringRef Name = Sec.Name;
  56
  57       if (Name.size() <= COFF::NameSize) {
  58         std::copy(Name.begin(), Name.end(), Sec.Header.Name);
  59       } else {
  60         // Add string to the string table and format the index for output.
  61         unsigned Index = getStringIndex(Name);
  62         std::string str = utostr(Index);
  63         if (str.size() > 7) {
  64           errs() << "String table got too large";
  65           return false;
  66         }
  67         Sec.Header.Name[0] = '/';
  68         std::copy(str.begin(), str.end(), Sec.Header.Name + 1);
  69       }
  70
  71       Sec.Header.Characteristics |= (Log2_32(Sec.Alignment) + 1) << 20;
  72     }
  73     return true;
  74   }
  75
  76   bool parseSymbols() {
  77     for (std::vector<COFFYAML::Symbol>::iterator i = Obj.Symbols.begin(),
  78            e = Obj.Symbols.end(); i != e; ++i) {
  79       COFFYAML::Symbol &Sym = *i;
  80
  81       // If the name is less than 8 bytes, store it in place, otherwise
  82       // store it in the string table.
  83       StringRef Name = Sym.Name;
  84       if (Name.size() <= COFF::NameSize) {
  85         std::copy(Name.begin(), Name.end(), Sym.Header.Name);
  86       } else {
  87         // Add string to the string table and format the index for output.
  88         unsigned Index = getStringIndex(Name);
  89         *reinterpret_cast<support::aligned_ulittle32_t*>(
  90             Sym.Header.Name + 4) = Index;
  91       }
  92
  93       Sym.Header.Type = Sym.SimpleType;
  94       Sym.Header.Type |= Sym.ComplexType << COFF::SCT_COMPLEX_TYPE_SHIFT;
  95     }
  96     return true;
  97   }
  98
  99   bool parse() {
 100     if (!parseSections())
 101       return false;
 102     if (!parseSymbols())
 103       return false;
 104     return true;
 105   }
 106
 107   unsigned getStringIndex(StringRef Str) {
 108     StringMap<unsigned>::iterator i = StringTableMap.find(Str);
 109     if (i == StringTableMap.end()) {
 110       unsigned Index = StringTable.size();
 111       StringTable.append(Str.begin(), Str.end());
 112       StringTable.push_back(0);
 113       StringTableMap[Str] = Index;
 114       return Index;
 115     }
 116     return i->second;
 117   }
 118
 119   COFFYAML::Object &Obj;
 120
 121   StringMap<unsigned> StringTableMap;
 122   std::string StringTable;
 123 };
 124
 125 // Take a CP and assign addresses and sizes to everything. Returns false if the
 126 // layout is not valid to do.
 127 static bool layoutCOFF(COFFParser &CP) {
 128   uint32_t SectionTableStart = 0;
 129   uint32_t SectionTableSize  = 0;
 130
 131   // The section table starts immediately after the header, including the
 132   // optional header.
 133   SectionTableStart = sizeof(COFF::header) + CP.Obj.Header.SizeOfOptionalHeader;
 134   SectionTableSize = sizeof(COFF::section) * CP.Obj.Sections.size();
 135
 136   uint32_t CurrentSectionDataOffset = SectionTableStart + SectionTableSize;
 137
 138   // Assign each section data address consecutively.
 139   for (std::vector<COFFYAML::Section>::iterator i = CP.Obj.Sections.begin(),
 140                                                 e = CP.Obj.Sections.end();
 141                                                 i != e; ++i) {
 142     if (!i->SectionData.empty()) {
 143       i->Header.SizeOfRawData = i->SectionData.size()/2;
 144       i->Header.PointerToRawData = CurrentSectionDataOffset;
 145       CurrentSectionDataOffset += i->Header.SizeOfRawData;
 146       if (!i->Relocations.empty()) {
 147         i->Header.PointerToRelocations = CurrentSectionDataOffset;
 148         i->Header.NumberOfRelocations = i->Relocations.size();
 149         CurrentSectionDataOffset += i->Header.NumberOfRelocations *
 150           COFF::RelocationSize;
 151       }
 152       // TODO: Handle alignment.
 153     } else {
 154       i->Header.SizeOfRawData = 0;
 155       i->Header.PointerToRawData = 0;
 156     }
 157   }
 158
 159   uint32_t SymbolTableStart = CurrentSectionDataOffset;
 160
 161   // Calculate number of symbols.
 162   uint32_t NumberOfSymbols = 0;
 163   for (std::vector<COFFYAML::Symbol>::iterator i = CP.Obj.Symbols.begin(),
 164                                                e = CP.Obj.Symbols.end();
 165                                                i != e; ++i) {
 166     unsigned AuxBytes = i->AuxiliaryData.size() / 2;
 167     if (AuxBytes % COFF::SymbolSize != 0) {
 168       errs() << "AuxiliaryData size not a multiple of symbol size!\n";
 169       return false;
 170     }
 171     i->Header.NumberOfAuxSymbols = AuxBytes / COFF::SymbolSize;
 172     NumberOfSymbols += 1 + i->Header.NumberOfAuxSymbols;
 173   }
 174
 175   // Store all the allocated start addresses in the header.
 176   CP.Obj.Header.NumberOfSections = CP.Obj.Sections.size();
 177   CP.Obj.Header.NumberOfSymbols = NumberOfSymbols;
 178   CP.Obj.Header.PointerToSymbolTable = SymbolTableStart;
 179
 180   *reinterpret_cast<support::ulittle32_t *>(&CP.StringTable[0])
 181     = CP.StringTable.size();
 182
 183   return true;
 184 }
 185
 186 template <typename value_type>
 187 struct binary_le_impl {
 188   value_type Value;
 189   binary_le_impl(value_type V) : Value(V) {}
 190 };
 191
 192 template <typename value_type>
 193 raw_ostream &operator <<( raw_ostream &OS
 194                         , const binary_le_impl<value_type> &BLE) {
 195   char Buffer[sizeof(BLE.Value)];
 196   support::endian::write<value_type, support::little, support::unaligned>(
 197     Buffer, BLE.Value);
 198   OS.write(Buffer, sizeof(BLE.Value));
 199   return OS;
 200 }
 201
 202 template <typename value_type>
 203 binary_le_impl<value_type> binary_le(value_type V) {
 204   return binary_le_impl<value_type>(V);
 205 }
 206
 207 static bool writeHexData(StringRef Data, raw_ostream &OS) {
 208   unsigned Size = Data.size();
 209   if (Size % 2)
 210     return false;
 211
 212   for (unsigned I = 0; I != Size; I += 2) {
 213     uint8_t Byte;
 214     if (Data.substr(I,  2).getAsInteger(16, Byte))
 215       return false;
 216     OS.write(Byte);
 217   }
 218
 219   return true;
 220 }
 221
 222 bool writeCOFF(COFFParser &CP, raw_ostream &OS) {
 223   OS << binary_le(CP.Obj.Header.Machine)
 224      << binary_le(CP.Obj.Header.NumberOfSections)
 225      << binary_le(CP.Obj.Header.TimeDateStamp)
 226      << binary_le(CP.Obj.Header.PointerToSymbolTable)
 227      << binary_le(CP.Obj.Header.NumberOfSymbols)
 228      << binary_le(CP.Obj.Header.SizeOfOptionalHeader)
 229      << binary_le(CP.Obj.Header.Characteristics);
 230
 231   // Output section table.
 232   for (std::vector<COFFYAML::Section>::iterator i = CP.Obj.Sections.begin(),
 233                                                 e = CP.Obj.Sections.end();
 234                                                 i != e; ++i) {
 235     OS.write(i->Header.Name, COFF::NameSize);
 236     OS << binary_le(i->Header.VirtualSize)
 237        << binary_le(i->Header.VirtualAddress)
 238        << binary_le(i->Header.SizeOfRawData)
 239        << binary_le(i->Header.PointerToRawData)
 240        << binary_le(i->Header.PointerToRelocations)
 241        << binary_le(i->Header.PointerToLineNumbers)
 242        << binary_le(i->Header.NumberOfRelocations)
 243        << binary_le(i->Header.NumberOfLineNumbers)
 244        << binary_le(i->Header.Characteristics);
 245   }
 246
 247   // Output section data.
 248   for (std::vector<COFFYAML::Section>::iterator i = CP.Obj.Sections.begin(),
 249                                                 e = CP.Obj.Sections.end();
 250                                                 i != e; ++i) {
 251     if (!i->SectionData.empty()) {
 252       if (!writeHexData(i->SectionData, OS)) {
 253         errs() << "SectionData must be a collection of pairs of hex bytes";
 254         return false;
 255       }
 256     }
 257     for (unsigned I2 = 0, E2 = i->Relocations.size(); I2 != E2; ++I2) {
 258       const COFF::relocation &R = i->Relocations[I2];
 259       OS << binary_le(R.VirtualAddress)
 260          << binary_le(R.SymbolTableIndex)
 261          << binary_le(R.Type);
 262     }
 263   }
 264
 265   // Output symbol table.
 266
 267   for (std::vector<COFFYAML::Symbol>::const_iterator i = CP.Obj.Symbols.begin(),
 268                                                      e = CP.Obj.Symbols.end();
 269                                                      i != e; ++i) {
 270     OS.write(i->Header.Name, COFF::NameSize);
 271     OS << binary_le(i->Header.Value)
 272        << binary_le(i->Header.SectionNumber)
 273        << binary_le(i->Header.Type)
 274        << binary_le(i->Header.StorageClass)
 275        << binary_le(i->Header.NumberOfAuxSymbols);
 276     if (!i->AuxiliaryData.empty()) {
 277       if (!writeHexData(i->AuxiliaryData, OS)) {
 278         errs() << "AuxiliaryData must be a collection of pairs of hex bytes";
 279         return false;
 280       }
 281     }
 282   }
 283
 284   // Output string table.
 285   OS.write(&CP.StringTable[0], CP.StringTable.size());
 286   return true;
 287 }
 288
 289 int main(int argc, char **argv) {
 290   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv);
 291   sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 292   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 293   llvm_shutdown_obj Y;  // Call llvm_shutdown() on exit.
 294
 295   OwningPtr<MemoryBuffer> Buf;
 296   if (MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(Input, Buf))
 297     return 1;
 298
 299   yaml::Input YIn(Buf->getBuffer());
 300   COFFYAML::Object Doc;
 301   YIn >> Doc;
 302   if (YIn.error()) {
 303     errs() << "yaml2obj: Failed to parse YAML file!\n";
 304     return 1;
 305   }
 306
 307   COFFParser CP(Doc);
 308   if (!CP.parse()) {
 309     errs() << "yaml2obj: Failed to parse YAML file!\n";
 310     return 1;
 311   }
 312
 313   if (!layoutCOFF(CP)) {
 314     errs() << "yaml2obj: Failed to layout COFF file!\n";
 315     return 1;
 316   }
 317   if (!writeCOFF(CP, outs())) {
 318     errs() << "yaml2obj: Failed to write COFF file!\n";
 319     return 1;
 320   }
 321 }