include/llvm/CodeGen/ELFWriter.h

   1 //===-- ELFWriter.h - Target-independent ELF writer support -----*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the ELFWriter class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_CODEGEN_ELFWRITER_H
  15 #define LLVM_CODEGEN_ELFWRITER_H
  16
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  18
  19 namespace llvm {
  20   class GlobalVariable;
  21   class Mangler;
  22   class MachineCodeEmitter;
  23   class ELFCodeEmitter;
  24
  25   /// ELFWriter - This class implements the common target-independent code for
  26   /// writing ELF files.  Targets should derive a class from this to
  27   /// parameterize the output format.
  28   ///
  29   class ELFWriter : public MachineFunctionPass {
  30     friend class ELFCodeEmitter;
  31   public:
  32     MachineCodeEmitter &getMachineCodeEmitter() const {
  33       return *(MachineCodeEmitter*)MCE;
  34     }
  35
  36     ~ELFWriter();
  37
  38   protected:
  39     ELFWriter(std::ostream &O, TargetMachine &TM);
  40
  41     /// Output stream to send the resultant object file to.
  42     ///
  43     std::ostream &O;
  44
  45     /// Target machine description.
  46     ///
  47     TargetMachine &TM;
  48
  49     /// Mang - The object used to perform name mangling for this module.
  50     ///
  51     Mangler *Mang;
  52
  53     /// MCE - The MachineCodeEmitter object that we are exposing to emit machine
  54     /// code for functions to the .o file.
  55     ELFCodeEmitter *MCE;
  56
  57     //===------------------------------------------------------------------===//
  58     // Properties to be set by the derived class ctor, used to configure the
  59     // ELFWriter.
  60
  61     // e_machine - This field is the target specific value to emit as the
  62     // e_machine member of the ELF header.
  63     unsigned short e_machine;
  64
  65     // e_flags - The machine flags for the target.  This defaults to zero.
  66     unsigned e_flags;
  67
  68     //===------------------------------------------------------------------===//
  69     // Properties inferred automatically from the target machine.
  70     //
  71
  72     /// is64Bit/isLittleEndian - This information is inferred from the target
  73     /// machine directly, indicating whether to emit a 32- or 64-bit ELF file.
  74     bool is64Bit, isLittleEndian;
  75
  76     /// doInitialization - Emit the file header and all of the global variables
  77     /// for the module to the ELF file.
  78     bool doInitialization(Module &M);
  79
  80     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  81
  82
  83     /// doFinalization - Now that the module has been completely processed, emit
  84     /// the ELF file to 'O'.
  85     bool doFinalization(Module &M);
  86
  87   private:
  88     // The buffer we are accumulating the file into.  Note that this should be
  89     // changed into something much more efficient later (and the bytecode writer
  90     // as well!).
  91     std::vector<unsigned char> OutputBuffer;
  92
  93     /// ELFSection - This struct contains information about each section that is
  94     /// emitted to the OutputBuffer.  This is eventually turned into the section
  95     /// header table at the end of the file.
  96     struct ELFSection {
  97       std::string Name;       // Name of the section.
  98       unsigned NameIdx;       // Index in .shstrtab of name, once emitted.
  99       unsigned Type;
 100       unsigned Flags;
 101       uint64_t Addr;
 102       unsigned Offset;
 103       unsigned Size;
 104       unsigned Link;
 105       unsigned Info;
 106       unsigned Align;
 107       unsigned EntSize;
 108
 109       enum { SHT_NULL = 0, SHT_PROGBITS = 1, SHT_SYMTAB = 2, SHT_STRTAB = 3,
 110              SHT_RELA = 4, SHT_HASH = 5, SHT_DYNAMIC = 6, SHT_NOTE = 7,
 111              SHT_NOBITS = 8, SHT_REL = 9, SHT_SHLIB = 10, SHT_DYNSYM = 11 };
 112       enum { SHN_UNDEF = 0, SHN_ABS = 0xFFF1, SHN_COMMON = 0xFFF2 };
 113       enum {   // SHF - ELF Section Header Flags
 114         SHF_WRITE            = 1 << 0, // Writable
 115         SHF_ALLOC            = 1 << 1, // Mapped into the process addr space
 116         SHF_EXECINSTR        = 1 << 2, // Executable
 117         SHF_MERGE            = 1 << 4, // Might be merged if equal
 118         SHF_STRINGS          = 1 << 5, // Contains null-terminated strings
 119         SHF_INFO_LINK        = 1 << 6, // 'sh_info' contains SHT index
 120         SHF_LINK_ORDER       = 1 << 7, // Preserve order after combining
 121         SHF_OS_NONCONFORMING = 1 << 8, // nonstandard OS support required
 122         SHF_GROUP            = 1 << 9, // Section is a member of a group
 123         SHF_TLS              = 1 << 10,// Section holds thread-local data
 124       };
 125
 126       ELFSection(const char *name = "", unsigned offset = 0)
 127         : Name(name), Type(0), Flags(0), Addr(0), Offset(offset), Size(0),
 128           Link(0), Info(0), Align(0), EntSize(0) {
 129       }
 130     };
 131
 132     /// SectionList - This is the list of sections that we have emitted to the
 133     /// file.  Once the file has been completely built, the section header table
 134     /// is constructed from this info.
 135     std::vector<ELFSection> SectionList;
 136
 137     /// ELFSym - This struct contains information about each symbol that is
 138     /// added to logical symbol table for the module.  This is eventually
 139     /// turned into a real symbol table in the file.
 140     struct ELFSym {
 141       const GlobalValue *GV;    // The global value this corresponds to.
 142       unsigned NameIdx;         // Index in .strtab of name, once emitted.
 143       uint64_t Value;
 144       unsigned Size;
 145       unsigned char Info;
 146       unsigned char Other;
 147       unsigned short SectionIdx;
 148
 149       enum { STB_LOCAL = 0, STB_GLOBAL = 1, STB_WEAK = 2 };
 150       enum { STT_NOTYPE = 0, STT_OBJECT = 1, STT_FUNC = 2, STT_SECTION = 3,
 151              STT_FILE = 4 };
 152       ELFSym(const GlobalValue *gv) : GV(gv), Value(0), Size(0), Info(0),
 153                                       Other(0), SectionIdx(0) {}
 154
 155       void SetBind(unsigned X) {
 156         assert(X == (X & 0xF) && "Bind value out of range!");
 157         Info = (Info & 0x0F) | (X << 4);
 158       }
 159       void SetType(unsigned X) {
 160         assert(X == (X & 0xF) && "Type value out of range!");
 161         Info = (Info & 0xF0) | X;
 162       }
 163     };
 164
 165     /// SymbolTable - This is the list of symbols we have emitted to the file.
 166     /// This actually gets rearranged before emission to OutputBuffer (to put
 167     /// the local symbols first in the list).
 168     std::vector<ELFSym> SymbolTable;
 169
 170     // As we accumulate the ELF file into OutputBuffer, we occasionally need to
 171     // keep track of locations to update later (e.g. the location of the section
 172     // table in the ELF header.  These members keep track of the offset in
 173     // OffsetBuffer of these various pieces to update and other locations in the
 174     // file.
 175     unsigned ELFHeader_e_shoff_Offset;     // e_shoff    in ELF header.
 176     unsigned ELFHeader_e_shstrndx_Offset;  // e_shstrndx in ELF header.
 177     unsigned ELFHeader_e_shnum_Offset;     // e_shnum    in ELF header.
 178
 179     // align - Emit padding into the file until the current output position is
 180     // aligned to the specified power of two boundary.
 181     void align(unsigned Boundary) {
 182       assert(Boundary && (Boundary & (Boundary-1)) == 0 &&
 183              "Must align to 2^k boundary");
 184       while (OutputBuffer.size() & (Boundary-1))
 185         outbyte(0xAB);
 186     }
 187
 188     void outbyte(unsigned char X) { OutputBuffer.push_back(X); }
 189     void outhalf(unsigned short X) {
 190       if (isLittleEndian) {
 191         OutputBuffer.push_back(X&255);
 192         OutputBuffer.push_back(X >> 8);
 193       } else {
 194         OutputBuffer.push_back(X >> 8);
 195         OutputBuffer.push_back(X&255);
 196       }
 197     }
 198     void outword(unsigned X) {
 199       if (isLittleEndian) {
 200         OutputBuffer.push_back((X >>  0) & 255);
 201         OutputBuffer.push_back((X >>  8) & 255);
 202         OutputBuffer.push_back((X >> 16) & 255);
 203         OutputBuffer.push_back((X >> 24) & 255);
 204       } else {
 205         OutputBuffer.push_back((X >> 24) & 255);
 206         OutputBuffer.push_back((X >> 16) & 255);
 207         OutputBuffer.push_back((X >>  8) & 255);
 208         OutputBuffer.push_back((X >>  0) & 255);
 209       }
 210     }
 211     void outxword(uint64_t X) {
 212       if (isLittleEndian) {
 213         OutputBuffer.push_back((X >>  0) & 255);
 214         OutputBuffer.push_back((X >>  8) & 255);
 215         OutputBuffer.push_back((X >> 16) & 255);
 216         OutputBuffer.push_back((X >> 24) & 255);
 217         OutputBuffer.push_back((X >> 32) & 255);
 218         OutputBuffer.push_back((X >> 40) & 255);
 219         OutputBuffer.push_back((X >> 48) & 255);
 220         OutputBuffer.push_back((X >> 56) & 255);
 221       } else {
 222         OutputBuffer.push_back((X >> 56) & 255);
 223         OutputBuffer.push_back((X >> 48) & 255);
 224         OutputBuffer.push_back((X >> 40) & 255);
 225         OutputBuffer.push_back((X >> 32) & 255);
 226         OutputBuffer.push_back((X >> 24) & 255);
 227         OutputBuffer.push_back((X >> 16) & 255);
 228         OutputBuffer.push_back((X >>  8) & 255);
 229         OutputBuffer.push_back((X >>  0) & 255);
 230       }
 231     }
 232     void outaddr32(unsigned X) {
 233       outword(X);
 234     }
 235     void outaddr64(uint64_t X) {
 236       outxword(X);
 237     }
 238     void outaddr(uint64_t X) {
 239       if (!is64Bit)
 240         outword((unsigned)X);
 241       else
 242         outxword(X);
 243     }
 244
 245     // fix functions - Replace an existing entry at an offset.
 246     void fixhalf(unsigned short X, unsigned Offset) {
 247       unsigned char *P = &OutputBuffer[Offset];
 248       P[0] = (X >> (isLittleEndian ?  0 : 8)) & 255;
 249       P[1] = (X >> (isLittleEndian ?  8 : 0)) & 255;
 250     }
 251
 252     void fixword(unsigned X, unsigned Offset) {
 253       unsigned char *P = &OutputBuffer[Offset];
 254       P[0] = (X >> (isLittleEndian ?  0 : 24)) & 255;
 255       P[1] = (X >> (isLittleEndian ?  8 : 16)) & 255;
 256       P[2] = (X >> (isLittleEndian ? 16 :  8)) & 255;
 257       P[3] = (X >> (isLittleEndian ? 24 :  0)) & 255;
 258     }
 259
 260     void fixaddr(uint64_t X, unsigned Offset) {
 261       if (!is64Bit)
 262         fixword((unsigned)X, Offset);
 263       else
 264         assert(0 && "Emission of 64-bit data not implemented yet!");
 265     }
 266
 267   private:
 268     void EmitGlobal(GlobalVariable *GV, ELFSection &DataSection,
 269                     ELFSection &BSSSection);
 270
 271     void EmitSymbolTable();
 272
 273     void EmitSectionTableStringTable();
 274     void EmitSectionTable();
 275   };
 276 }
 277
 278 #endif