[RuntimeDyld] Tidy up emitCommonSymbols a little. NFC.
[oota-llvm.git] / lib / ExecutionEngine / RuntimeDyld / RuntimeDyldImpl.h
index 7190a3c36fe9e35df106f6730ecd8a6f0bab3616..f37a9a768a2e5de8d71c23c8bf003ed1343393ac 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===-- RuntimeDyldImpl.h - Run-time dynamic linker for MC-JIT ------*- C++ -*-===//
+//===-- RuntimeDyldImpl.h - Run-time dynamic linker for MC-JIT --*- C++ -*-===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef LLVM_RUNTIME_DYLD_IMPL_H
-#define LLVM_RUNTIME_DYLD_IMPL_H
+#ifndef LLVM_LIB_EXECUTIONENGINE_RUNTIMEDYLD_RUNTIMEDYLDIMPL_H
+#define LLVM_LIB_EXECUTIONENGINE_RUNTIMEDYLD_RUNTIMEDYLDIMPL_H
 
-#include "llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyld.h"
-#include "llvm/Object/MachOObject.h"
-#include "llvm/ADT/StringMap.h"
-#include "llvm/ADT/Twine.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
-#include "llvm/Support/Format.h"
-#include "llvm/Support/Memory.h"
-#include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
-#include "llvm/Support/system_error.h"
-#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/ADT/StringMap.h"
+#include "llvm/ADT/Triple.h"
+#include "llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyld.h"
+#include "llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyldChecker.h"
+#include "llvm/Object/ObjectFile.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/Format.h"
+#include "llvm/Support/Host.h"
+#include "llvm/Support/Mutex.h"
+#include "llvm/Support/SwapByteOrder.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include <map>
+#include <system_error>
 
 using namespace llvm;
 using namespace llvm::object;
 
 namespace llvm {
+
+class Twine;
+
+/// SectionEntry - represents a section emitted into memory by the dynamic
+/// linker.
+class SectionEntry {
+public:
+  /// Name - section name.
+  StringRef Name;
+
+  /// Address - address in the linker's memory where the section resides.
+  uint8_t *Address;
+
+  /// Size - section size. Doesn't include the stubs.
+  size_t Size;
+
+  /// LoadAddress - the address of the section in the target process's memory.
+  /// Used for situations in which JIT-ed code is being executed in the address
+  /// space of a separate process.  If the code executes in the same address
+  /// space where it was JIT-ed, this just equals Address.
+  uint64_t LoadAddress;
+
+  /// StubOffset - used for architectures with stub functions for far
+  /// relocations (like ARM).
+  uintptr_t StubOffset;
+
+  /// ObjAddress - address of the section in the in-memory object file.  Used
+  /// for calculating relocations in some object formats (like MachO).
+  uintptr_t ObjAddress;
+
+  SectionEntry(StringRef name, uint8_t *address, size_t size,
+               uintptr_t objAddress)
+      : Name(name), Address(address), Size(size),
+        LoadAddress(reinterpret_cast<uintptr_t>(address)), StubOffset(size),
+        ObjAddress(objAddress) {}
+};
+
+/// RelocationEntry - used to represent relocations internally in the dynamic
+/// linker.
+class RelocationEntry {
+public:
+  /// SectionID - the section this relocation points to.
+  unsigned SectionID;
+
+  /// Offset - offset into the section.
+  uint64_t Offset;
+
+  /// RelType - relocation type.
+  uint32_t RelType;
+
+  /// Addend - the relocation addend encoded in the instruction itself.  Also
+  /// used to make a relocation section relative instead of symbol relative.
+  int64_t Addend;
+
+  struct SectionPair {
+      uint32_t SectionA;
+      uint32_t SectionB;
+  };
+
+  /// SymOffset - Section offset of the relocation entry's symbol (used for GOT
+  /// lookup).
+  union {
+    uint64_t SymOffset;
+    SectionPair Sections;
+  };
+
+  /// True if this is a PCRel relocation (MachO specific).
+  bool IsPCRel;
+
+  /// The size of this relocation (MachO specific).
+  unsigned Size;
+
+  RelocationEntry(unsigned id, uint64_t offset, uint32_t type, int64_t addend)
+      : SectionID(id), Offset(offset), RelType(type), Addend(addend),
+        SymOffset(0), IsPCRel(false), Size(0) {}
+
+  RelocationEntry(unsigned id, uint64_t offset, uint32_t type, int64_t addend,
+                  uint64_t symoffset)
+      : SectionID(id), Offset(offset), RelType(type), Addend(addend),
+        SymOffset(symoffset), IsPCRel(false), Size(0) {}
+
+  RelocationEntry(unsigned id, uint64_t offset, uint32_t type, int64_t addend,
+                  bool IsPCRel, unsigned Size)
+      : SectionID(id), Offset(offset), RelType(type), Addend(addend),
+        SymOffset(0), IsPCRel(IsPCRel), Size(Size) {}
+
+  RelocationEntry(unsigned id, uint64_t offset, uint32_t type, int64_t addend,
+                  unsigned SectionA, uint64_t SectionAOffset, unsigned SectionB,
+                  uint64_t SectionBOffset, bool IsPCRel, unsigned Size)
+      : SectionID(id), Offset(offset), RelType(type),
+        Addend(SectionAOffset - SectionBOffset + addend), IsPCRel(IsPCRel),
+        Size(Size) {
+    Sections.SectionA = SectionA;
+    Sections.SectionB = SectionB;
+  }
+};
+
+class RelocationValueRef {
+public:
+  unsigned SectionID;
+  uint64_t Offset;
+  int64_t Addend;
+  const char *SymbolName;
+  RelocationValueRef() : SectionID(0), Offset(0), Addend(0),
+                         SymbolName(nullptr) {}
+
+  inline bool operator==(const RelocationValueRef &Other) const {
+    return SectionID == Other.SectionID && Offset == Other.Offset &&
+           Addend == Other.Addend && SymbolName == Other.SymbolName;
+  }
+  inline bool operator<(const RelocationValueRef &Other) const {
+    if (SectionID != Other.SectionID)
+      return SectionID < Other.SectionID;
+    if (Offset != Other.Offset)
+      return Offset < Other.Offset;
+    if (Addend != Other.Addend)
+      return Addend < Other.Addend;
+    return SymbolName < Other.SymbolName;
+  }
+};
+
+/// @brief Symbol info for RuntimeDyld.
+class SymbolInfo {
+public:
+  typedef enum { Hidden = 0, Default = 1 } Visibility;
+
+  SymbolInfo() : Offset(0), SectionID(0), Vis(Hidden) {}
+
+  SymbolInfo(unsigned SectionID, uint64_t Offset, Visibility Vis)
+    : Offset(Offset), SectionID(SectionID), Vis(Vis) {}
+
+  unsigned getSectionID() const { return SectionID; }
+  uint64_t getOffset() const { return Offset; }
+  Visibility getVisibility() const { return Vis; }
+
+private:
+  uint64_t Offset;
+  unsigned SectionID : 31;
+  Visibility Vis : 1;
+};
+
+typedef StringMap<SymbolInfo> RTDyldSymbolTable;
+
 class RuntimeDyldImpl {
+  friend class RuntimeDyld::LoadedObjectInfo;
+  friend class RuntimeDyldCheckerImpl;
 protected:
-  unsigned CPUType;
-  unsigned CPUSubtype;
-
   // The MemoryManager to load objects into.
   RTDyldMemoryManager *MemMgr;
 
-  // FIXME: This all assumes we're dealing with external symbols for anything
-  //        explicitly referenced. I.e., we can index by name and things
-  //        will work out. In practice, this may not be the case, so we
-  //        should find a way to effectively generalize.
+  // Attached RuntimeDyldChecker instance. Null if no instance attached.
+  RuntimeDyldCheckerImpl *Checker;
+
+  // A list of all sections emitted by the dynamic linker.  These sections are
+  // referenced in the code by means of their index in this list - SectionID.
+  typedef SmallVector<SectionEntry, 64> SectionList;
+  SectionList Sections;
+
+  typedef unsigned SID; // Type for SectionIDs
+#define RTDYLD_INVALID_SECTION_ID ((SID)(-1))
 
-  // For each function, we have a MemoryBlock of it's instruction data.
-  StringMap<sys::MemoryBlock> Functions;
+  // Keep a map of sections from object file to the SectionID which
+  // references it.
+  typedef std::map<SectionRef, unsigned> ObjSectionToIDMap;
 
-  // Master symbol table. As modules are loaded and external symbols are
-  // resolved, their addresses are stored here.
-  StringMap<uint8_t*> SymbolTable;
+  // A global symbol table for symbols from all loaded modules.
+  RTDyldSymbolTable GlobalSymbolTable;
+
+  // Keep a map of common symbols to their info pairs
+  typedef std::vector<SymbolRef> CommonSymbolList;
+
+  // For each symbol, keep a list of relocations based on it. Anytime
+  // its address is reassigned (the JIT re-compiled the function, e.g.),
+  // the relocations get re-resolved.
+  // The symbol (or section) the relocation is sourced from is the Key
+  // in the relocation list where it's stored.
+  typedef SmallVector<RelocationEntry, 64> RelocationList;
+  // Relocations to sections already loaded. Indexed by SectionID which is the
+  // source of the address. The target where the address will be written is
+  // SectionID/Offset in the relocation itself.
+  DenseMap<unsigned, RelocationList> Relocations;
+
+  // Relocations to external symbols that are not yet resolved.  Symbols are
+  // external when they aren't found in the global symbol table of all loaded
+  // modules.  This map is indexed by symbol name.
+  StringMap<RelocationList> ExternalSymbolRelocations;
+
+
+  typedef std::map<RelocationValueRef, uintptr_t> StubMap;
+
+  Triple::ArchType Arch;
+  bool IsTargetLittleEndian;
+
+  // True if all sections should be passed to the memory manager, false if only
+  // sections containing relocations should be. Defaults to 'false'.
+  bool ProcessAllSections;
+
+  // This mutex prevents simultaneously loading objects from two different
+  // threads.  This keeps us from having to protect individual data structures
+  // and guarantees that section allocation requests to the memory manager
+  // won't be interleaved between modules.  It is also used in mapSectionAddress
+  // and resolveRelocations to protect write access to internal data structures.
+  //
+  // loadObject may be called on the same thread during the handling of of
+  // processRelocations, and that's OK.  The handling of the relocation lists
+  // is written in such a way as to work correctly if new elements are added to
+  // the end of the list while the list is being processed.
+  sys::Mutex lock;
+
+  virtual unsigned getMaxStubSize() = 0;
+  virtual unsigned getStubAlignment() = 0;
 
   bool HasError;
   std::string ErrorStr;
@@ -62,25 +257,170 @@ protected:
     return true;
   }
 
-  void extractFunction(StringRef Name, uint8_t *StartAddress,
-                       uint8_t *EndAddress);
+  uint64_t getSectionLoadAddress(unsigned SectionID) const {
+    return Sections[SectionID].LoadAddress;
+  }
+
+  uint8_t *getSectionAddress(unsigned SectionID) const {
+    return (uint8_t *)Sections[SectionID].Address;
+  }
+
+  void writeInt16BE(uint8_t *Addr, uint16_t Value) {
+    if (IsTargetLittleEndian)
+      sys::swapByteOrder(Value);
+    *Addr       = (Value >> 8) & 0xFF;
+    *(Addr + 1) = Value & 0xFF;
+  }
+
+  void writeInt32BE(uint8_t *Addr, uint32_t Value) {
+    if (IsTargetLittleEndian)
+      sys::swapByteOrder(Value);
+    *Addr       = (Value >> 24) & 0xFF;
+    *(Addr + 1) = (Value >> 16) & 0xFF;
+    *(Addr + 2) = (Value >> 8) & 0xFF;
+    *(Addr + 3) = Value & 0xFF;
+  }
+
+  void writeInt64BE(uint8_t *Addr, uint64_t Value) {
+    if (IsTargetLittleEndian)
+      sys::swapByteOrder(Value);
+    *Addr       = (Value >> 56) & 0xFF;
+    *(Addr + 1) = (Value >> 48) & 0xFF;
+    *(Addr + 2) = (Value >> 40) & 0xFF;
+    *(Addr + 3) = (Value >> 32) & 0xFF;
+    *(Addr + 4) = (Value >> 24) & 0xFF;
+    *(Addr + 5) = (Value >> 16) & 0xFF;
+    *(Addr + 6) = (Value >> 8) & 0xFF;
+    *(Addr + 7) = Value & 0xFF;
+  }
+
+  /// Endian-aware read Read the least significant Size bytes from Src.
+  uint64_t readBytesUnaligned(uint8_t *Src, unsigned Size) const;
+
+  /// Endian-aware write. Write the least significant Size bytes from Value to
+  /// Dst.
+  void writeBytesUnaligned(uint64_t Value, uint8_t *Dst, unsigned Size) const;
+
+  /// \brief Given the common symbols discovered in the object file, emit a
+  /// new section for them and update the symbol mappings in the object and
+  /// symbol table.
+  void emitCommonSymbols(const ObjectFile &Obj, CommonSymbolList &CommonSymbols);
+
+  /// \brief Emits section data from the object file to the MemoryManager.
+  /// \param IsCode if it's true then allocateCodeSection() will be
+  ///        used for emits, else allocateDataSection() will be used.
+  /// \return SectionID.
+  unsigned emitSection(const ObjectFile &Obj, const SectionRef &Section,
+                       bool IsCode);
+
+  /// \brief Find Section in LocalSections. If the secton is not found - emit
+  ///        it and store in LocalSections.
+  /// \param IsCode if it's true then allocateCodeSection() will be
+  ///        used for emmits, else allocateDataSection() will be used.
+  /// \return SectionID.
+  unsigned findOrEmitSection(const ObjectFile &Obj, const SectionRef &Section,
+                             bool IsCode, ObjSectionToIDMap &LocalSections);
+
+  // \brief Add a relocation entry that uses the given section.
+  void addRelocationForSection(const RelocationEntry &RE, unsigned SectionID);
+
+  // \brief Add a relocation entry that uses the given symbol.  This symbol may
+  // be found in the global symbol table, or it may be external.
+  void addRelocationForSymbol(const RelocationEntry &RE, StringRef SymbolName);
+
+  /// \brief Emits long jump instruction to Addr.
+  /// \return Pointer to the memory area for emitting target address.
+  uint8_t *createStubFunction(uint8_t *Addr, unsigned AbiVariant = 0);
+
+  /// \brief Resolves relocations from Relocs list with address from Value.
+  void resolveRelocationList(const RelocationList &Relocs, uint64_t Value);
+
+  /// \brief A object file specific relocation resolver
+  /// \param RE The relocation to be resolved
+  /// \param Value Target symbol address to apply the relocation action
+  virtual void resolveRelocation(const RelocationEntry &RE, uint64_t Value) = 0;
+
+  /// \brief Parses one or more object file relocations (some object files use
+  ///        relocation pairs) and stores it to Relocations or SymbolRelocations
+  ///        (this depends on the object file type).
+  /// \return Iterator to the next relocation that needs to be parsed.
+  virtual relocation_iterator
+  processRelocationRef(unsigned SectionID, relocation_iterator RelI,
+                       const ObjectFile &Obj, ObjSectionToIDMap &ObjSectionToID,
+                       StubMap &Stubs) = 0;
+
+  /// \brief Resolve relocations to external symbols.
+  void resolveExternalSymbols();
+
+  /// \brief Update GOT entries for external symbols.
+  // The base class does nothing.  ELF overrides this.
+  virtual void updateGOTEntries(StringRef Name, uint64_t Addr) {}
+
+  // \brief Compute an upper bound of the memory that is required to load all
+  // sections
+  void computeTotalAllocSize(const ObjectFile &Obj, uint64_t &CodeSize,
+                             uint64_t &DataSizeRO, uint64_t &DataSizeRW);
+
+  // \brief Compute the stub buffer size required for a section
+  unsigned computeSectionStubBufSize(const ObjectFile &Obj,
+                                     const SectionRef &Section);
+
+  // \brief Implementation of the generic part of the loadObject algorithm.
+  std::pair<unsigned, unsigned> loadObjectImpl(const object::ObjectFile &Obj);
 
 public:
-  RuntimeDyldImpl(RTDyldMemoryManager *mm) : MemMgr(mm), HasError(false) {}
+  RuntimeDyldImpl(RTDyldMemoryManager *mm)
+    : MemMgr(mm), Checker(nullptr), ProcessAllSections(false), HasError(false) {
+  }
 
   virtual ~RuntimeDyldImpl();
 
-  virtual bool loadObject(MemoryBuffer *InputBuffer) = 0;
+  void setProcessAllSections(bool ProcessAllSections) {
+    this->ProcessAllSections = ProcessAllSections;
+  }
+
+  void setRuntimeDyldChecker(RuntimeDyldCheckerImpl *Checker) {
+    this->Checker = Checker;
+  }
+
+  virtual std::unique_ptr<RuntimeDyld::LoadedObjectInfo>
+  loadObject(const object::ObjectFile &Obj) = 0;
 
-  void *getSymbolAddress(StringRef Name) {
+  uint8_t* getSymbolAddress(StringRef Name) const {
     // FIXME: Just look up as a function for now. Overly simple of course.
     // Work in progress.
-    return SymbolTable.lookup(Name);
+    RTDyldSymbolTable::const_iterator pos = GlobalSymbolTable.find(Name);
+    if (pos == GlobalSymbolTable.end())
+      return nullptr;
+    const auto &SymInfo = pos->second;
+    return getSectionAddress(SymInfo.getSectionID()) + SymInfo.getOffset();
+  }
+
+  uint64_t getSymbolLoadAddress(StringRef Name) const {
+    // FIXME: Just look up as a function for now. Overly simple of course.
+    // Work in progress.
+    RTDyldSymbolTable::const_iterator pos = GlobalSymbolTable.find(Name);
+    if (pos == GlobalSymbolTable.end())
+      return 0;
+    const auto &SymInfo = pos->second;
+    return getSectionLoadAddress(SymInfo.getSectionID()) + SymInfo.getOffset();
+  }
+
+  uint64_t getExportedSymbolLoadAddress(StringRef Name) const {
+    RTDyldSymbolTable::const_iterator pos = GlobalSymbolTable.find(Name);
+    if (pos == GlobalSymbolTable.end())
+      return 0;
+    const auto &SymInfo = pos->second;
+    if (SymInfo.getVisibility() == SymbolInfo::Hidden)
+      return 0;
+    return getSectionLoadAddress(SymInfo.getSectionID()) + SymInfo.getOffset();
   }
 
   void resolveRelocations();
 
-  virtual void reassignSymbolAddress(StringRef Name, uint8_t *Addr) = 0;
+  void reassignSectionAddress(unsigned SectionID, uint64_t Addr);
+
+  void mapSectionAddress(const void *LocalAddress, uint64_t TargetAddress);
 
   // Is the linker in an error state?
   bool hasError() { return HasError; }
@@ -91,62 +431,16 @@ public:
   // Get the error message.
   StringRef getErrorString() { return ErrorStr; }
 
-  virtual bool isCompatibleFormat(const MemoryBuffer *InputBuffer) const = 0;
-};
-
-
-class RuntimeDyldMachO : public RuntimeDyldImpl {
+  virtual bool isCompatibleFile(const ObjectFile &Obj) const = 0;
 
-  // For each symbol, keep a list of relocations based on it. Anytime
-  // its address is reassigned (the JIT re-compiled the function, e.g.),
-  // the relocations get re-resolved.
-  struct RelocationEntry {
-    std::string Target;     // Object this relocation is contained in.
-    uint64_t    Offset;     // Offset into the object for the relocation.
-    uint32_t    Data;       // Second word of the raw macho relocation entry.
-    int64_t     Addend;     // Addend encoded in the instruction itself, if any.
-    bool        isResolved; // Has this relocation been resolved previously?
-
-    RelocationEntry(StringRef t, uint64_t offset, uint32_t data, int64_t addend)
-      : Target(t), Offset(offset), Data(data), Addend(addend),
-        isResolved(false) {}
-  };
-  typedef SmallVector<RelocationEntry, 4> RelocationList;
-  StringMap<RelocationList> Relocations;
-
-  // FIXME: Also keep a map of all the relocations contained in an object. Use
-  // this to dynamically answer whether all of the relocations in it have
-  // been resolved or not.
-
-  bool resolveRelocation(uint8_t *Address, uint8_t *Value, bool isPCRel,
-                         unsigned Type, unsigned Size);
-  bool resolveX86_64Relocation(uintptr_t Address, uintptr_t Value, bool isPCRel,
-                               unsigned Type, unsigned Size);
-  bool resolveARMRelocation(uintptr_t Address, uintptr_t Value, bool isPCRel,
-                            unsigned Type, unsigned Size);
-
-  bool loadSegment32(const MachOObject *Obj,
-                     const MachOObject::LoadCommandInfo *SegmentLCI,
-                     const InMemoryStruct<macho::SymtabLoadCommand> &SymtabLC);
-  bool loadSegment64(const MachOObject *Obj,
-                     const MachOObject::LoadCommandInfo *SegmentLCI,
-                     const InMemoryStruct<macho::SymtabLoadCommand> &SymtabLC);
-
-public:
-  RuntimeDyldMachO(RTDyldMemoryManager *mm) : RuntimeDyldImpl(mm) {}
-
-  bool loadObject(MemoryBuffer *InputBuffer);
-
-  void reassignSymbolAddress(StringRef Name, uint8_t *Addr);
+  virtual void registerEHFrames();
 
-  static bool isKnownFormat(const MemoryBuffer *InputBuffer);
+  virtual void deregisterEHFrames();
 
-  bool isCompatibleFormat(const MemoryBuffer *InputBuffer) const {
-    return isKnownFormat(InputBuffer);
-  }
+  virtual void finalizeLoad(const ObjectFile &ObjImg,
+                            ObjSectionToIDMap &SectionMap) {}
 };
 
 } // end namespace llvm
 
-
 #endif