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[oota-llvm.git] / lib / MC / MCAssembler.cpp
index c51ddc800e259adeaadca5d805b47e1bbc626b3a..e9e903ed12ad0a26d9990f2ae72f80235577e18e 100644 (file)
@@ -7,12 +7,12 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "assembler"
 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
 #include "llvm/ADT/Twine.h"
 #include "llvm/MC/MCAsmBackend.h"
+#include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
 #include "llvm/MC/MCContext.h"
@@ -21,6 +21,7 @@
 #include "llvm/MC/MCFixupKindInfo.h"
 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
 #include "llvm/MC/MCSection.h"
+#include "llvm/MC/MCSectionELF.h"
 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
 #include "llvm/MC/MCValue.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/LEB128.h"
 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-
+#include <tuple>
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "assembler"
+
 namespace {
 namespace stats {
 STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments - total");
@@ -66,38 +69,37 @@ MCAsmLayout::MCAsmLayout(MCAssembler &Asm)
  {
   // Compute the section layout order. Virtual sections must go last.
   for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
-    if (!it->getSection().isVirtualSection())
+    if (!it->isVirtualSection())
       SectionOrder.push_back(&*it);
   for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
-    if (it->getSection().isVirtualSection())
+    if (it->isVirtualSection())
       SectionOrder.push_back(&*it);
 }
 
 bool MCAsmLayout::isFragmentValid(const MCFragment *F) const {
-  const MCSectionData &SD = *F->getParent();
-  const MCFragment *LastValid = LastValidFragment.lookup(&SD);
+  const MCSection *Sec = F->getParent();
+  const MCFragment *LastValid = LastValidFragment.lookup(Sec);
   if (!LastValid)
     return false;
-  assert(LastValid->getParent() == F->getParent());
+  assert(LastValid->getParent() == Sec);
   return F->getLayoutOrder() <= LastValid->getLayoutOrder();
 }
 
-void MCAsmLayout::invalidateFragmentsAfter(MCFragment *F) {
+void MCAsmLayout::invalidateFragmentsFrom(MCFragment *F) {
   // If this fragment wasn't already valid, we don't need to do anything.
   if (!isFragmentValid(F))
     return;
 
-  // Otherwise, reset the last valid fragment to this fragment.
-  const MCSectionData &SD = *F->getParent();
-  LastValidFragment[&SD] = F;
+  // Otherwise, reset the last valid fragment to the previous fragment
+  // (if this is the first fragment, it will be NULL).
+  LastValidFragment[F->getParent()] = F->getPrevNode();
 }
 
 void MCAsmLayout::ensureValid(const MCFragment *F) const {
-  MCSectionData &SD = *F->getParent();
-
-  MCFragment *Cur = LastValidFragment[&SD];
+  MCSection *Sec = F->getParent();
+  MCFragment *Cur = LastValidFragment[Sec];
   if (!Cur)
-    Cur = &*SD.begin();
+    Cur = Sec->begin();
   else
     Cur = Cur->getNextNode();
 
@@ -115,64 +117,120 @@ uint64_t MCAsmLayout::getFragmentOffset(const MCFragment *F) const {
   return F->Offset;
 }
 
-uint64_t MCAsmLayout::getSymbolOffset(const MCSymbolData *SD) const {
-  const MCSymbol &S = SD->getSymbol();
-
-  // If this is a variable, then recursively evaluate now.
-  if (S.isVariable()) {
-    MCValue Target;
-    if (!S.getVariableValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, *this))
-      report_fatal_error("unable to evaluate offset for variable '" +
+// Simple getSymbolOffset helper for the non-varibale case.
+static bool getLabelOffset(const MCAsmLayout &Layout, const MCSymbol &S,
+                           bool ReportError, uint64_t &Val) {
+  if (!S.getFragment()) {
+    if (ReportError)
+      report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
                          S.getName() + "'");
+    return false;
+  }
+  Val = Layout.getFragmentOffset(S.getFragment()) + S.getOffset();
+  return true;
+}
 
-    // Verify that any used symbols are defined.
-    if (Target.getSymA() && Target.getSymA()->getSymbol().isUndefined())
-      report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
-                         Target.getSymA()->getSymbol().getName() + "'");
-    if (Target.getSymB() && Target.getSymB()->getSymbol().isUndefined())
-      report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
-                         Target.getSymB()->getSymbol().getName() + "'");
-
-    uint64_t Offset = Target.getConstant();
-    if (Target.getSymA())
-      Offset += getSymbolOffset(&Assembler.getSymbolData(
-                                  Target.getSymA()->getSymbol()));
-    if (Target.getSymB())
-      Offset -= getSymbolOffset(&Assembler.getSymbolData(
-                                  Target.getSymB()->getSymbol()));
-    return Offset;
+static bool getSymbolOffsetImpl(const MCAsmLayout &Layout, const MCSymbol &S,
+                                bool ReportError, uint64_t &Val) {
+  if (!S.isVariable())
+    return getLabelOffset(Layout, S, ReportError, Val);
+
+  // If SD is a variable, evaluate it.
+  MCValue Target;
+  if (!S.getVariableValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, &Layout, nullptr))
+    report_fatal_error("unable to evaluate offset for variable '" +
+                       S.getName() + "'");
+
+  uint64_t Offset = Target.getConstant();
+
+  const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA();
+  if (A) {
+    uint64_t ValA;
+    if (!getLabelOffset(Layout, A->getSymbol(), ReportError, ValA))
+      return false;
+    Offset += ValA;
+  }
+
+  const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB();
+  if (B) {
+    uint64_t ValB;
+    if (!getLabelOffset(Layout, B->getSymbol(), ReportError, ValB))
+      return false;
+    Offset -= ValB;
   }
 
-  assert(SD->getFragment() && "Invalid getOffset() on undefined symbol!");
-  return getFragmentOffset(SD->getFragment()) + SD->getOffset();
+  Val = Offset;
+  return true;
+}
+
+bool MCAsmLayout::getSymbolOffset(const MCSymbol &S, uint64_t &Val) const {
+  return getSymbolOffsetImpl(*this, S, false, Val);
+}
+
+uint64_t MCAsmLayout::getSymbolOffset(const MCSymbol &S) const {
+  uint64_t Val;
+  getSymbolOffsetImpl(*this, S, true, Val);
+  return Val;
 }
 
-uint64_t MCAsmLayout::getSectionAddressSize(const MCSectionData *SD) const {
+const MCSymbol *MCAsmLayout::getBaseSymbol(const MCSymbol &Symbol) const {
+  if (!Symbol.isVariable())
+    return &Symbol;
+
+  const MCExpr *Expr = Symbol.getVariableValue();
+  MCValue Value;
+  if (!Expr->evaluateAsValue(Value, *this))
+    llvm_unreachable("Invalid Expression");
+
+  const MCSymbolRefExpr *RefB = Value.getSymB();
+  if (RefB)
+    Assembler.getContext().reportFatalError(
+        SMLoc(), Twine("symbol '") + RefB->getSymbol().getName() +
+                     "' could not be evaluated in a subtraction expression");
+
+  const MCSymbolRefExpr *A = Value.getSymA();
+  if (!A)
+    return nullptr;
+
+  const MCSymbol &ASym = A->getSymbol();
+  const MCAssembler &Asm = getAssembler();
+  if (ASym.isCommon()) {
+    // FIXME: we should probably add a SMLoc to MCExpr.
+    Asm.getContext().reportFatalError(SMLoc(),
+                                "Common symbol " + ASym.getName() +
+                                    " cannot be used in assignment expr");
+  }
+
+  return &ASym;
+}
+
+uint64_t MCAsmLayout::getSectionAddressSize(const MCSection *Sec) const {
   // The size is the last fragment's end offset.
-  const MCFragment &F = SD->getFragmentList().back();
+  const MCFragment &F = Sec->getFragmentList().back();
   return getFragmentOffset(&F) + getAssembler().computeFragmentSize(*this, F);
 }
 
-uint64_t MCAsmLayout::getSectionFileSize(const MCSectionData *SD) const {
+uint64_t MCAsmLayout::getSectionFileSize(const MCSection *Sec) const {
   // Virtual sections have no file size.
-  if (SD->getSection().isVirtualSection())
+  if (Sec->isVirtualSection())
     return 0;
 
   // Otherwise, the file size is the same as the address space size.
-  return getSectionAddressSize(SD);
+  return getSectionAddressSize(Sec);
 }
 
-uint64_t MCAsmLayout::computeBundlePadding(const MCFragment *F,
-                                           uint64_t FOffset, uint64_t FSize) {
+uint64_t llvm::computeBundlePadding(const MCAssembler &Assembler,
+                                    const MCFragment *F,
+                                    uint64_t FOffset, uint64_t FSize) {
   uint64_t BundleSize = Assembler.getBundleAlignSize();
-  assert(BundleSize > 0 && 
+  assert(BundleSize > 0 &&
          "computeBundlePadding should only be called if bundling is enabled");
   uint64_t BundleMask = BundleSize - 1;
   uint64_t OffsetInBundle = FOffset & BundleMask;
   uint64_t EndOfFragment = OffsetInBundle + FSize;
 
   // There are two kinds of bundling restrictions:
-  // 
+  //
   // 1) For alignToBundleEnd(), add padding to ensure that the fragment will
   //    *end* on a bundle boundary.
   // 2) Otherwise, check if the fragment would cross a bundle boundary. If it
@@ -210,9 +268,8 @@ MCFragment::MCFragment() : Kind(FragmentType(~0)) {
 MCFragment::~MCFragment() {
 }
 
-MCFragment::MCFragment(FragmentType _Kind, MCSectionData *_Parent)
-  : Kind(_Kind), Parent(_Parent), Atom(0), Offset(~UINT64_C(0))
-{
+MCFragment::MCFragment(FragmentType Kind, MCSection *Parent)
+    : Kind(Kind), Parent(Parent), Atom(nullptr), Offset(~UINT64_C(0)) {
   if (Parent)
     Parent->getFragmentList().push_back(this);
 }
@@ -229,42 +286,13 @@ MCEncodedFragmentWithFixups::~MCEncodedFragmentWithFixups() {
 
 /* *** */
 
-MCSectionData::MCSectionData() : Section(0) {}
-
-MCSectionData::MCSectionData(const MCSection &_Section, MCAssembler *A)
-  : Section(&_Section),
-    Ordinal(~UINT32_C(0)),
-    Alignment(1),
-    BundleLockState(NotBundleLocked), BundleGroupBeforeFirstInst(false),
-    HasInstructions(false)
-{
-  if (A)
-    A->getSectionList().push_back(this);
-}
-
-/* *** */
-
-MCSymbolData::MCSymbolData() : Symbol(0) {}
-
-MCSymbolData::MCSymbolData(const MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
-                           uint64_t _Offset, MCAssembler *A)
-  : Symbol(&_Symbol), Fragment(_Fragment), Offset(_Offset),
-    IsExternal(false), IsPrivateExtern(false),
-    CommonSize(0), SymbolSize(0), CommonAlign(0),
-    Flags(0), Index(0)
-{
-  if (A)
-    A->getSymbolList().push_back(this);
-}
-
-/* *** */
-
 MCAssembler::MCAssembler(MCContext &Context_, MCAsmBackend &Backend_,
                          MCCodeEmitter &Emitter_, MCObjectWriter &Writer_,
                          raw_ostream &OS_)
-  : Context(Context_), Backend(Backend_), Emitter(Emitter_), Writer(Writer_),
-    OS(OS_), BundleAlignSize(0), RelaxAll(false), NoExecStack(false),
-    SubsectionsViaSymbols(false) {
+    : Context(Context_), Backend(Backend_), Emitter(Emitter_), Writer(Writer_),
+      OS(OS_), BundleAlignSize(0), RelaxAll(false),
+      SubsectionsViaSymbols(false), ELFHeaderEFlags(0) {
+  VersionMinInfo.Major = 0; // Major version == 0 for "none specified"
 }
 
 MCAssembler::~MCAssembler() {
@@ -273,19 +301,58 @@ MCAssembler::~MCAssembler() {
 void MCAssembler::reset() {
   Sections.clear();
   Symbols.clear();
-  SectionMap.clear();
-  SymbolMap.clear();
   IndirectSymbols.clear();
   DataRegions.clear();
+  LinkerOptions.clear();
+  FileNames.clear();
   ThumbFuncs.clear();
+  BundleAlignSize = 0;
   RelaxAll = false;
-  NoExecStack = false;
   SubsectionsViaSymbols = false;
+  ELFHeaderEFlags = 0;
+  LOHContainer.reset();
+  VersionMinInfo.Major = 0;
 
   // reset objects owned by us
   getBackend().reset();
   getEmitter().reset();
   getWriter().reset();
+  getLOHContainer().reset();
+}
+
+bool MCAssembler::isThumbFunc(const MCSymbol *Symbol) const {
+  if (ThumbFuncs.count(Symbol))
+    return true;
+
+  if (!Symbol->isVariable())
+    return false;
+
+  // FIXME: It looks like gas supports some cases of the form "foo + 2". It
+  // is not clear if that is a bug or a feature.
+  const MCExpr *Expr = Symbol->getVariableValue();
+  const MCSymbolRefExpr *Ref = dyn_cast<MCSymbolRefExpr>(Expr);
+  if (!Ref)
+    return false;
+
+  if (Ref->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
+    return false;
+
+  const MCSymbol &Sym = Ref->getSymbol();
+  if (!isThumbFunc(&Sym))
+    return false;
+
+  ThumbFuncs.insert(Symbol); // Cache it.
+  return true;
+}
+
+void MCAssembler::addLocalUsedInReloc(const MCSymbol &Sym) {
+  assert(Sym.isTemporary());
+  LocalsUsedInReloc.insert(&Sym);
+}
+
+bool MCAssembler::isLocalUsedInReloc(const MCSymbol &Sym) const {
+  assert(Sym.isTemporary());
+  return LocalsUsedInReloc.count(&Sym);
 }
 
 bool MCAssembler::isSymbolLinkerVisible(const MCSymbol &Symbol) const {
@@ -297,27 +364,29 @@ bool MCAssembler::isSymbolLinkerVisible(const MCSymbol &Symbol) const {
   if (!Symbol.isInSection())
     return false;
 
-  // Otherwise, check if the section requires symbols even for temporary labels.
-  return getBackend().doesSectionRequireSymbols(Symbol.getSection());
+  if (isLocalUsedInReloc(Symbol))
+    return true;
+
+  return false;
 }
 
-const MCSymbolData *MCAssembler::getAtom(const MCSymbolData *SD) const {
+const MCSymbol *MCAssembler::getAtom(const MCSymbol &S) const {
   // Linker visible symbols define atoms.
-  if (isSymbolLinkerVisible(SD->getSymbol()))
-    return SD;
+  if (isSymbolLinkerVisible(S))
+    return &S;
 
   // Absolute and undefined symbols have no defining atom.
-  if (!SD->getFragment())
-    return 0;
+  if (!S.getFragment())
+    return nullptr;
 
   // Non-linker visible symbols in sections which can't be atomized have no
   // defining atom.
-  if (!getBackend().isSectionAtomizable(
-        SD->getFragment()->getParent()->getSection()))
-    return 0;
+  if (!getContext().getAsmInfo()->isSectionAtomizableBySymbols(
+          *S.getFragment()->getParent()))
+    return nullptr;
 
   // Otherwise, return the atom for the containing fragment.
-  return SD->getFragment()->getAtom();
+  return S.getFragment()->getAtom();
 }
 
 bool MCAssembler::evaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout,
@@ -325,8 +394,12 @@ bool MCAssembler::evaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout,
                                 MCValue &Target, uint64_t &Value) const {
   ++stats::evaluateFixup;
 
-  if (!Fixup.getValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, Layout))
-    getContext().FatalError(Fixup.getLoc(), "expected relocatable expression");
+  // FIXME: This code has some duplication with RecordRelocation. We should
+  // probably merge the two into a single callback that tries to evaluate a
+  // fixup and records a relocation if one is needed.
+  const MCExpr *Expr = Fixup.getValue();
+  if (!Expr->EvaluateAsRelocatable(Target, &Layout, &Fixup))
+    getContext().reportFatalError(Fixup.getLoc(), "expected relocatable expression");
 
   bool IsPCRel = Backend.getFixupKindInfo(
     Fixup.getKind()).Flags & MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel;
@@ -340,14 +413,11 @@ bool MCAssembler::evaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout,
     } else {
       const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA();
       const MCSymbol &SA = A->getSymbol();
-      if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None ||
-          SA.AliasedSymbol().isUndefined()) {
+      if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None || SA.isUndefined()) {
         IsResolved = false;
       } else {
-        const MCSymbolData &DataA = getSymbolData(SA);
-        IsResolved =
-          getWriter().IsSymbolRefDifferenceFullyResolvedImpl(*this, DataA,
-                                                             *DF, false, true);
+        IsResolved = getWriter().IsSymbolRefDifferenceFullyResolvedImpl(
+            *this, SA, *DF, false, true);
       }
     }
   } else {
@@ -357,14 +427,14 @@ bool MCAssembler::evaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout,
   Value = Target.getConstant();
 
   if (const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA()) {
-    const MCSymbol &Sym = A->getSymbol().AliasedSymbol();
+    const MCSymbol &Sym = A->getSymbol();
     if (Sym.isDefined())
-      Value += Layout.getSymbolOffset(&getSymbolData(Sym));
+      Value += Layout.getSymbolOffset(Sym);
   }
   if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
-    const MCSymbol &Sym = B->getSymbol().AliasedSymbol();
+    const MCSymbol &Sym = B->getSymbol();
     if (Sym.isDefined())
-      Value -= Layout.getSymbolOffset(&getSymbolData(Sym));
+      Value -= Layout.getSymbolOffset(Sym);
   }
 
 
@@ -419,7 +489,7 @@ uint64_t MCAssembler::computeFragmentSize(const MCAsmLayout &Layout,
   }
 
   case MCFragment::FT_Org: {
-    MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
+    const MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
     int64_t TargetLocation;
     if (!OF.getOffset().EvaluateAsAbsolute(TargetLocation, Layout))
       report_fatal_error("expected assembly-time absolute expression");
@@ -466,7 +536,7 @@ void MCAsmLayout::layoutFragment(MCFragment *F) {
   //
   //
   //        BundlePadding
-  //             ||| 
+  //             |||
   // -------------------------------------
   //   Prev  |##########|       F        |
   // -------------------------------------
@@ -477,7 +547,12 @@ void MCAsmLayout::layoutFragment(MCFragment *F) {
   // The fragment's offset will point to after the padding, and its computed
   // size won't include the padding.
   //
-  if (Assembler.isBundlingEnabled() && F->hasInstructions()) {
+  // When the -mc-relax-all flag is used, we optimize bundling by writting the
+  // bundle padding directly into fragments when the instructions are emitted
+  // inside the streamer.
+  //
+  if (Assembler.isBundlingEnabled() && !Assembler.getRelaxAll() &&
+      F->hasInstructions()) {
     assert(isa<MCEncodedFragment>(F) &&
            "Only MCEncodedFragment implementations have instructions");
     uint64_t FSize = Assembler.computeFragmentSize(*this, *F);
@@ -485,7 +560,8 @@ void MCAsmLayout::layoutFragment(MCFragment *F) {
     if (FSize > Assembler.getBundleAlignSize())
       report_fatal_error("Fragment can't be larger than a bundle size");
 
-    uint64_t RequiredBundlePadding = computeBundlePadding(F, F->Offset, FSize);
+    uint64_t RequiredBundlePadding = computeBundlePadding(Assembler, F,
+                                                          F->Offset, FSize);
     if (RequiredBundlePadding > UINT8_MAX)
       report_fatal_error("Padding cannot exceed 255 bytes");
     F->setBundlePadding(static_cast<uint8_t>(RequiredBundlePadding));
@@ -496,27 +572,51 @@ void MCAsmLayout::layoutFragment(MCFragment *F) {
 /// \brief Write the contents of a fragment to the given object writer. Expects
 ///        a MCEncodedFragment.
 static void writeFragmentContents(const MCFragment &F, MCObjectWriter *OW) {
-  MCEncodedFragment &EF = cast<MCEncodedFragment>(F);
+  const MCEncodedFragment &EF = cast<MCEncodedFragment>(F);
   OW->WriteBytes(EF.getContents());
 }
 
-/// \brief Write the fragment \p F to the output file.
-static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
-                          const MCFragment &F) {
-  MCObjectWriter *OW = &Asm.getWriter();
-
+void MCAssembler::writeFragmentPadding(const MCFragment &F, uint64_t FSize,
+                                       MCObjectWriter *OW) const {
   // Should NOP padding be written out before this fragment?
   unsigned BundlePadding = F.getBundlePadding();
   if (BundlePadding > 0) {
-    assert(Asm.isBundlingEnabled() &&
+    assert(isBundlingEnabled() &&
            "Writing bundle padding with disabled bundling");
     assert(F.hasInstructions() &&
            "Writing bundle padding for a fragment without instructions");
 
-    if (!Asm.getBackend().writeNopData(BundlePadding, OW))
+    unsigned TotalLength = BundlePadding + static_cast<unsigned>(FSize);
+    if (F.alignToBundleEnd() && TotalLength > getBundleAlignSize()) {
+      // If the padding itself crosses a bundle boundary, it must be emitted
+      // in 2 pieces, since even nop instructions must not cross boundaries.
+      //             v--------------v   <- BundleAlignSize
+      //        v---------v             <- BundlePadding
+      // ----------------------------
+      // | Prev |####|####|    F    |
+      // ----------------------------
+      //        ^-------------------^   <- TotalLength
+      unsigned DistanceToBoundary = TotalLength - getBundleAlignSize();
+      if (!getBackend().writeNopData(DistanceToBoundary, OW))
+          report_fatal_error("unable to write NOP sequence of " +
+                             Twine(DistanceToBoundary) + " bytes");
+      BundlePadding -= DistanceToBoundary;
+    }
+    if (!getBackend().writeNopData(BundlePadding, OW))
       report_fatal_error("unable to write NOP sequence of " +
                          Twine(BundlePadding) + " bytes");
   }
+}
+
+/// \brief Write the fragment \p F to the output file.
+static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
+                          const MCFragment &F) {
+  MCObjectWriter *OW = &Asm.getWriter();
+
+  // FIXME: Embed in fragments instead?
+  uint64_t FragmentSize = Asm.computeFragmentSize(Layout, F);
+
+  Asm.writeFragmentPadding(F, FragmentSize, OW);
 
   // This variable (and its dummy usage) is to participate in the assert at
   // the end of the function.
@@ -525,16 +625,14 @@ static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 
   ++stats::EmittedFragments;
 
-  // FIXME: Embed in fragments instead?
-  uint64_t FragmentSize = Asm.computeFragmentSize(Layout, F);
   switch (F.getKind()) {
   case MCFragment::FT_Align: {
     ++stats::EmittedAlignFragments;
-    MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
-    uint64_t Count = FragmentSize / AF.getValueSize();
-
+    const MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
     assert(AF.getValueSize() && "Invalid virtual align in concrete fragment!");
 
+    uint64_t Count = FragmentSize / AF.getValueSize();
+
     // FIXME: This error shouldn't actually occur (the front end should emit
     // multiple .align directives to enforce the semantics it wants), but is
     // severe enough that we want to report it. How to handle this?
@@ -585,7 +683,7 @@ static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 
   case MCFragment::FT_Fill: {
     ++stats::EmittedFillFragments;
-    MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
+    const MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
 
     assert(FF.getValueSize() && "Invalid virtual align in concrete fragment!");
 
@@ -602,14 +700,14 @@ static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
   }
 
   case MCFragment::FT_LEB: {
-    MCLEBFragment &LF = cast<MCLEBFragment>(F);
-    OW->WriteBytes(LF.getContents().str());
+    const MCLEBFragment &LF = cast<MCLEBFragment>(F);
+    OW->WriteBytes(LF.getContents());
     break;
   }
 
   case MCFragment::FT_Org: {
     ++stats::EmittedOrgFragments;
-    MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
+    const MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 
     for (uint64_t i = 0, e = FragmentSize; i != e; ++i)
       OW->Write8(uint8_t(OF.getValue()));
@@ -619,12 +717,12 @@ static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 
   case MCFragment::FT_Dwarf: {
     const MCDwarfLineAddrFragment &OF = cast<MCDwarfLineAddrFragment>(F);
-    OW->WriteBytes(OF.getContents().str());
+    OW->WriteBytes(OF.getContents());
     break;
   }
   case MCFragment::FT_DwarfFrame: {
     const MCDwarfCallFrameFragment &CF = cast<MCDwarfCallFrameFragment>(F);
-    OW->WriteBytes(CF.getContents().str());
+    OW->WriteBytes(CF.getContents());
     break;
   }
   }
@@ -633,38 +731,44 @@ static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
          "The stream should advance by fragment size");
 }
 
-void MCAssembler::writeSectionData(const MCSectionData *SD,
+void MCAssembler::writeSectionData(const MCSection *Sec,
                                    const MCAsmLayout &Layout) const {
   // Ignore virtual sections.
-  if (SD->getSection().isVirtualSection()) {
-    assert(Layout.getSectionFileSize(SD) == 0 && "Invalid size for section!");
+  if (Sec->isVirtualSection()) {
+    assert(Layout.getSectionFileSize(Sec) == 0 && "Invalid size for section!");
 
     // Check that contents are only things legal inside a virtual section.
-    for (MCSectionData::const_iterator it = SD->begin(),
-           ie = SD->end(); it != ie; ++it) {
+    for (MCSection::const_iterator it = Sec->begin(), ie = Sec->end(); it != ie;
+         ++it) {
       switch (it->getKind()) {
       default: llvm_unreachable("Invalid fragment in virtual section!");
       case MCFragment::FT_Data: {
         // Check that we aren't trying to write a non-zero contents (or fixups)
         // into a virtual section. This is to support clients which use standard
         // directives to fill the contents of virtual sections.
-        MCDataFragment &DF = cast<MCDataFragment>(*it);
+        const MCDataFragment &DF = cast<MCDataFragment>(*it);
         assert(DF.fixup_begin() == DF.fixup_end() &&
                "Cannot have fixups in virtual section!");
         for (unsigned i = 0, e = DF.getContents().size(); i != e; ++i)
-          assert(DF.getContents()[i] == 0 &&
-                 "Invalid data value for virtual section!");
+          if (DF.getContents()[i]) {
+            if (auto *ELFSec = dyn_cast<const MCSectionELF>(Sec))
+              report_fatal_error("non-zero initializer found in section '" +
+                  ELFSec->getSectionName() + "'");
+            else
+              report_fatal_error("non-zero initializer found in virtual section");
+          }
         break;
       }
       case MCFragment::FT_Align:
         // Check that we aren't trying to write a non-zero value into a virtual
         // section.
-        assert((!cast<MCAlignFragment>(it)->getValueSize() ||
-                !cast<MCAlignFragment>(it)->getValue()) &&
+        assert((cast<MCAlignFragment>(it)->getValueSize() == 0 ||
+                cast<MCAlignFragment>(it)->getValue() == 0) &&
                "Invalid align in virtual section!");
         break;
       case MCFragment::FT_Fill:
-        assert(!cast<MCFillFragment>(it)->getValueSize() &&
+        assert((cast<MCFillFragment>(it)->getValueSize() == 0 ||
+                cast<MCFillFragment>(it)->getValue() == 0) &&
                "Invalid fill in virtual section!");
         break;
       }
@@ -676,29 +780,31 @@ void MCAssembler::writeSectionData(const MCSectionData *SD,
   uint64_t Start = getWriter().getStream().tell();
   (void)Start;
 
-  for (MCSectionData::const_iterator it = SD->begin(), ie = SD->end();
-       it != ie; ++it)
+  for (MCSection::const_iterator it = Sec->begin(), ie = Sec->end(); it != ie;
+       ++it)
     writeFragment(*this, Layout, *it);
 
   assert(getWriter().getStream().tell() - Start ==
-         Layout.getSectionAddressSize(SD));
+         Layout.getSectionAddressSize(Sec));
 }
 
-
-uint64_t MCAssembler::handleFixup(const MCAsmLayout &Layout,
-                                  MCFragment &F,
-                                  const MCFixup &Fixup) {
-   // Evaluate the fixup.
-   MCValue Target;
-   uint64_t FixedValue;
-   if (!evaluateFixup(Layout, Fixup, &F, Target, FixedValue)) {
-     // The fixup was unresolved, we need a relocation. Inform the object
-     // writer of the relocation, and give it an opportunity to adjust the
-     // fixup value if need be.
-     getWriter().RecordRelocation(*this, Layout, &F, Fixup, Target, FixedValue);
-   }
-   return FixedValue;
- }
+std::pair<uint64_t, bool> MCAssembler::handleFixup(const MCAsmLayout &Layout,
+                                                   MCFragment &F,
+                                                   const MCFixup &Fixup) {
+  // Evaluate the fixup.
+  MCValue Target;
+  uint64_t FixedValue;
+  bool IsPCRel = Backend.getFixupKindInfo(Fixup.getKind()).Flags &
+                 MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel;
+  if (!evaluateFixup(Layout, Fixup, &F, Target, FixedValue)) {
+    // The fixup was unresolved, we need a relocation. Inform the object
+    // writer of the relocation, and give it an opportunity to adjust the
+    // fixup value if need be.
+    getWriter().RecordRelocation(*this, Layout, &F, Fixup, Target, IsPCRel,
+                                 FixedValue);
+  }
+  return std::make_pair(FixedValue, IsPCRel);
+}
 
 void MCAssembler::Finish() {
   DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
@@ -714,18 +820,18 @@ void MCAssembler::Finish() {
     // Create dummy fragments to eliminate any empty sections, this simplifies
     // layout.
     if (it->getFragmentList().empty())
-      new MCDataFragment(it);
+      new MCDataFragment(&*it);
 
     it->setOrdinal(SectionIndex++);
   }
 
   // Assign layout order indices to sections and fragments.
   for (unsigned i = 0, e = Layout.getSectionOrder().size(); i != e; ++i) {
-    MCSectionData *SD = Layout.getSectionOrder()[i];
-    SD->setLayoutOrder(i);
+    MCSection *Sec = Layout.getSectionOrder()[i];
+    Sec->setLayoutOrder(i);
 
     unsigned FragmentIndex = 0;
-    for (MCSectionData::iterator iFrag = SD->begin(), iFragEnd = SD->end();
+    for (MCSection::iterator iFrag = Sec->begin(), iFragEnd = Sec->end();
          iFrag != iFragEnd; ++iFrag)
       iFrag->setLayoutOrder(FragmentIndex++);
   }
@@ -753,17 +859,19 @@ void MCAssembler::Finish() {
 
   // Evaluate and apply the fixups, generating relocation entries as necessary.
   for (MCAssembler::iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
-    for (MCSectionData::iterator it2 = it->begin(),
-           ie2 = it->end(); it2 != ie2; ++it2) {
+    for (MCSection::iterator it2 = it->begin(), ie2 = it->end(); it2 != ie2;
+         ++it2) {
       MCEncodedFragmentWithFixups *F =
         dyn_cast<MCEncodedFragmentWithFixups>(it2);
       if (F) {
         for (MCEncodedFragmentWithFixups::fixup_iterator it3 = F->fixup_begin(),
              ie3 = F->fixup_end(); it3 != ie3; ++it3) {
           MCFixup &Fixup = *it3;
-          uint64_t FixedValue = handleFixup(Layout, *F, Fixup);
+          uint64_t FixedValue;
+          bool IsPCRel;
+          std::tie(FixedValue, IsPCRel) = handleFixup(Layout, *F, Fixup);
           getBackend().applyFixup(Fixup, F->getContents().data(),
-                                  F->getContents().size(), FixedValue);
+                                  F->getContents().size(), FixedValue, IsPCRel);
         }
       }
     }
@@ -825,7 +933,7 @@ bool MCAssembler::relaxInstruction(MCAsmLayout &Layout,
   SmallVector<MCFixup, 4> Fixups;
   SmallString<256> Code;
   raw_svector_ostream VecOS(Code);
-  getEmitter().EncodeInstruction(Relaxed, VecOS, Fixups);
+  getEmitter().encodeInstruction(Relaxed, VecOS, Fixups, F.getSubtargetInfo());
   VecOS.flush();
 
   // Update the fragment.
@@ -837,11 +945,11 @@ bool MCAssembler::relaxInstruction(MCAsmLayout &Layout,
 }
 
 bool MCAssembler::relaxLEB(MCAsmLayout &Layout, MCLEBFragment &LF) {
-  int64_t Value = 0;
   uint64_t OldSize = LF.getContents().size();
-  bool IsAbs = LF.getValue().EvaluateAsAbsolute(Value, Layout);
-  (void)IsAbs;
-  assert(IsAbs);
+  int64_t Value;
+  bool Abs = LF.getValue().evaluateKnownAbsolute(Value, Layout);
+  if (!Abs)
+    report_fatal_error("sleb128 and uleb128 expressions must be absolute");
   SmallString<8> &Data = LF.getContents();
   Data.clear();
   raw_svector_ostream OSE(Data);
@@ -855,45 +963,47 @@ bool MCAssembler::relaxLEB(MCAsmLayout &Layout, MCLEBFragment &LF) {
 
 bool MCAssembler::relaxDwarfLineAddr(MCAsmLayout &Layout,
                                      MCDwarfLineAddrFragment &DF) {
-  int64_t AddrDelta = 0;
+  MCContext &Context = Layout.getAssembler().getContext();
   uint64_t OldSize = DF.getContents().size();
-  bool IsAbs = DF.getAddrDelta().EvaluateAsAbsolute(AddrDelta, Layout);
-  (void)IsAbs;
-  assert(IsAbs);
+  int64_t AddrDelta;
+  bool Abs = DF.getAddrDelta().evaluateKnownAbsolute(AddrDelta, Layout);
+  assert(Abs && "We created a line delta with an invalid expression");
+  (void) Abs;
   int64_t LineDelta;
   LineDelta = DF.getLineDelta();
   SmallString<8> &Data = DF.getContents();
   Data.clear();
   raw_svector_ostream OSE(Data);
-  MCDwarfLineAddr::Encode(LineDelta, AddrDelta, OSE);
+  MCDwarfLineAddr::Encode(Context, LineDelta, AddrDelta, OSE);
   OSE.flush();
   return OldSize != Data.size();
 }
 
 bool MCAssembler::relaxDwarfCallFrameFragment(MCAsmLayout &Layout,
                                               MCDwarfCallFrameFragment &DF) {
-  int64_t AddrDelta = 0;
+  MCContext &Context = Layout.getAssembler().getContext();
   uint64_t OldSize = DF.getContents().size();
-  bool IsAbs = DF.getAddrDelta().EvaluateAsAbsolute(AddrDelta, Layout);
-  (void)IsAbs;
-  assert(IsAbs);
+  int64_t AddrDelta;
+  bool Abs = DF.getAddrDelta().evaluateKnownAbsolute(AddrDelta, Layout);
+  assert(Abs && "We created call frame with an invalid expression");
+  (void) Abs;
   SmallString<8> &Data = DF.getContents();
   Data.clear();
   raw_svector_ostream OSE(Data);
-  MCDwarfFrameEmitter::EncodeAdvanceLoc(AddrDelta, OSE);
+  MCDwarfFrameEmitter::EncodeAdvanceLoc(Context, AddrDelta, OSE);
   OSE.flush();
   return OldSize != Data.size();
 }
 
-bool MCAssembler::layoutSectionOnce(MCAsmLayout &Layout, MCSectionData &SD) {
+bool MCAssembler::layoutSectionOnce(MCAsmLayout &Layout, MCSection &Sec) {
   // Holds the first fragment which needed relaxing during this layout. It will
   // remain NULL if none were relaxed.
   // When a fragment is relaxed, all the fragments following it should get
   // invalidated because their offset is going to change.
-  MCFragment *FirstRelaxedFragment = NULL;
+  MCFragment *FirstRelaxedFragment = nullptr;
 
   // Attempt to relax all the fragments in the section.
-  for (MCSectionData::iterator I = SD.begin(), IE = SD.end(); I != IE; ++I) {
+  for (MCSection::iterator I = Sec.begin(), IE = Sec.end(); I != IE; ++I) {
     // Check if this is a fragment that needs relaxation.
     bool RelaxedFrag = false;
     switch(I->getKind()) {
@@ -921,7 +1031,7 @@ bool MCAssembler::layoutSectionOnce(MCAsmLayout &Layout, MCSectionData &SD) {
       FirstRelaxedFragment = I;
   }
   if (FirstRelaxedFragment) {
-    Layout.invalidateFragmentsAfter(FirstRelaxedFragment);
+    Layout.invalidateFragmentsFrom(FirstRelaxedFragment);
     return true;
   }
   return false;
@@ -932,8 +1042,8 @@ bool MCAssembler::layoutOnce(MCAsmLayout &Layout) {
 
   bool WasRelaxed = false;
   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
-    MCSectionData &SD = *it;
-    while (layoutSectionOnce(Layout, SD))
+    MCSection &Sec = *it;
+    while (layoutSectionOnce(Layout, Sec))
       WasRelaxed = true;
   }
 
@@ -981,7 +1091,7 @@ void MCFragment::dump() {
   OS << "<MCFragment " << (void*) this << " LayoutOrder:" << LayoutOrder
      << " Offset:" << Offset
      << " HasInstructions:" << hasInstructions() 
-     << " BundlePadding:" << getBundlePadding() << ">";
+     << " BundlePadding:" << static_cast<unsigned>(getBundlePadding()) << ">";
 
   switch (getKind()) {
   case MCFragment::FT_Align: {
@@ -1072,35 +1182,6 @@ void MCFragment::dump() {
   OS << ">";
 }
 
-void MCSectionData::dump() {
-  raw_ostream &OS = llvm::errs();
-
-  OS << "<MCSectionData";
-  OS << " Alignment:" << getAlignment()
-     << " Fragments:[\n      ";
-  for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
-    if (it != begin()) OS << ",\n      ";
-    it->dump();
-  }
-  OS << "]>";
-}
-
-void MCSymbolData::dump() {
-  raw_ostream &OS = llvm::errs();
-
-  OS << "<MCSymbolData Symbol:" << getSymbol()
-     << " Fragment:" << getFragment() << " Offset:" << getOffset()
-     << " Flags:" << getFlags() << " Index:" << getIndex();
-  if (isCommon())
-    OS << " (common, size:" << getCommonSize()
-       << " align: " << getCommonAlignment() << ")";
-  if (isExternal())
-    OS << " (external)";
-  if (isPrivateExtern())
-    OS << " (private extern)";
-  OS << ">";
-}
-
 void MCAssembler::dump() {
   raw_ostream &OS = llvm::errs();
 
@@ -1115,7 +1196,10 @@ void MCAssembler::dump() {
 
   for (symbol_iterator it = symbol_begin(), ie = symbol_end(); it != ie; ++it) {
     if (it != symbol_begin()) OS << ",\n           ";
+    OS << "(";
     it->dump();
+    OS << ", Index:" << it->getIndex() << ", ";
+    OS << ")";
   }
   OS << "]>\n";
 }
@@ -1133,4 +1217,3 @@ void MCOrgFragment::anchor() { }
 void MCLEBFragment::anchor() { }
 void MCDwarfLineAddrFragment::anchor() { }
 void MCDwarfCallFrameFragment::anchor() { }
-